CN101714192A - 一种卫星测试数据处理系统 - Google Patents

Abstract

一种卫星测试数据处理系统，包括数据设定模块、数据获取模块、数据处理模块及数据显示模块，卫星自动化测试过程中需要处理的遥测参数在数据设定模块中被定义并可保存在本地数据文件或者网络服务器上。数据获取模块读取数据库中的遥测数据，数据处理模块根据显示需求对获取的数据进行多级缓存并进行非线性提取，并通过数据显示模块以趋势曲线的形式对数据进行显示。本发明对卫星测试过程中生成的海量数据进行科学有效的提取，便于用户对超长时间段的数据进行准确的趋势曲线显示并支持多星数据趋势曲线对比，使整个卫星自动化测试过程能够更方便的对测试数据进行监测、查询、比对以及分析。

Description

一种卫星测试数据处理系统

技术领域

本发明涉及一种便于卫星测试过程中对参数进行实时监视、历史查询及比对分析的数据处理系统。

背景技术

随着科技发展水平不断提升，卫星发射水平直线上升，卫星种类的划分逐渐细致、功能更是各不相同，新技术逐步应用于卫星测试领域，针对卫星测试的设备也是不断的更新和发展，使得一批老旧设备不断的被更新取代，这就更考验了卫星测试系统的通用性能。

现有的卫星自动测试系统大多是自成一体的封闭结构体系，对于测试过程中参数的变化通过观察屏幕上的参数显示实现，存在观察误差，尤其对参数变化的历史数据显示的不够准确完整，长时间的观察屏幕也容易造成疲劳，出现关键参数漏查、历史数据缺失等情况。尤其是测试人员查询长时间范围内的数据时，系统按照常规的处理办法只能将海量数据一次性获取并提供给用户，查询耗时长，占用系统资源多甚至造成服务器或是测试计算机死机，测试人员获取海量数据后也不便于查看参数长时间内的趋势变化情况。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种通用性强、数据处理效率高的卫星自动化测试数据处理系统。

本发明的技术解决方案是：一种卫星测试数据处理系统，包括数据设定模块、数据获取模块、数据处理模块及数据显示模块，其中：

数据设定模块：完成数据显示内容的设定，设定内容包括选取要处理的遥测参数、遥测参数的显示方式、遥测参数的显示效果，设定好的内容保存到本地数据文件或上传至服务器；

数据获取模块：根据数据设定模块选取的遥测参数，从实时数据库或者历史数据库中提取所述遥测参数的实时数据或指定时间段内的历史数据；

数据处理模块：采用多级缓存的方式将数据获取模块获取的数据进行缓存，当数据获取模块获取的数据个数大于数据显示模块所支持的最大像素个数时，对获取的数据进行非线性提取，并将非线性提取后的数据送至数据显示模块；

数据显示模块：根据数据设定模块设定好的遥测数据显示效果对选取的遥测参数进行显示，包括遥测参数的实时趋势显示、遥测参数的历史趋势显示、遥测参数的定时趋势显示及遥测参数的对比趋势显示四种显示方式。

所述的数据处理模块对数据获取模块取到的数据进行三级缓存处理，其中一级缓存负责二级缓存及三级缓存的共享内存空间的申请、分配、回收以及缓存单元的置换；二级缓存存储订阅到达的实时数据，并对经多次历史查询获取的历史数据进行多队列统一置换；三级缓存存储对数据进行处理的中间结果并对该中间结果进行多队列统一置换；重复查询时直接从二级缓存中提取数据，对中间结果查询时直接从三级缓存中提取数据。

所述的数据处理模块对数据获取模块取到的数据进行非线性提取时，将线性时间序列的自然分割点作为第一种特征点，同时将固定时间长度分割点作为第二种特征点，两种特征点相接合对特征点处的数据进行选取，并采用两种特征点提取的数据对原始数据进行拟和，当拟和的误差平方和最小时，两种特征点处对应的数据作为要提取的数据。

所述的数据获取模块通过消息通信中间件访问实时数据库或者历史数据库，所述的消息中间件为实时数据库或者历史数据库提供的API。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明数据处理系统四个模块共同配合，通过预先设定的显示效果，从实时或者历史数据库中非线性提取相关遥测参数并进行实时显示，实现了系统功能的模块化处理，提高了系统灵活性，同时降低了系统耦合性，通用性强；

(2)本发明数据处理模块采用的多级缓存方式能够大大提高数据访问的效率，将用户查询的结果及中间结果进行缓存，减少了数据获取模块同实时/历史数据库的数据交互，提高了数据访问的效率；

(3)本发明数据处理模块采用的非线性提取方式，在用户进行海量数据查询时将海量数据中的特征数据点进行提取、将有效数据点返回给用户，提高了数据访问速度，同时查询结果便于用户观察分析数据，并大大降低了数据通信占用的网络资源和数据获取占用的服务器资源，提高了数据访问的速度。

附图说明

图1为本发明系统的结构图；

图2为本发明数据定义模块的结构图；

图3为本发明数据处理模块的结构图；

图4为本发明数据显示模块的结构图。

具体实施方式

如图1所示，本发明按照功能模块划分可分为数据设定模块、数据获取模块、数据处理模块及数据显示模块四部分。

数据设定模块设置要连接的实时/历史数据库，从全生命周期基础数据库中选取要观察的遥测参数、设定窗体显示效果、设定数据显示方式、设定数据显示效果等，定义好的文件保存在本地数据文件或上传到服务器上供所有用户共享使用。

数据获取模块根据数据设定模块设定的参数和显示方式从相应的实时/历史数据库中提取相应参数的实时/历史数据放到缓存中。

数据处理模块根据缓存中获取的数据和显示条件，对变化订阅到达的实时数据、对用户多次历史查询获取的历史数据、对用户对曲线进行放大/缩小查询时的中间结果集进行多级缓存，进行重复查询时直接从内存中提取数据以便提高数据查询显示效率。如果是海量数据的历史数据查询显示则需要对数据进行非线性提取，将有效的能够反映数据变化趋势的特征点提取出来，剔除不必要的数据点后用于数据显示。

数据显示模块根据趋势定义模块定义的各个参数进行趋势曲线显示。趋势曲线绘制时采用高效图形处理技术提高趋势曲线绘制效率。

如图2所示，数据设定模块对用户登录的数据服务器(包括要连接的实时/历史数据库)进行设定，提供相应的图形用户界面，用于支持用户从全生命周期基础数据库中选取要观察的遥测参数。用户通过用户界面实现对趋势显示窗属性设置，包括趋势标题、类型，并且设置绘图区下方的测点列表高度，是否显示工具栏、实时/历史切换按钮、右侧图例、测点列表、时间滚动条以及允许右键弹出菜单，可以设置背景颜色，网格纵向和横向颜色，是否突出显示数据点，以及设置上下左右各边界的区域。Xaxis时间轴方面，可以修改时间轴文字颜色，改变时间格式，时间刻度以及刻度条的高度。Yaxis数据轴方面，可以修改数据轴文字颜色，时间刻度以及刻度条的高度。刷新速度方面，可以修改实时刷新时间，并且选择是否能够在一个屏幕内显示，也可以修改定时查询时间。趋势曲线显示窗可以选择测点列表中的一个点对它的曲线属性进行修改，包括曲线的显示颜色，标定刻度后的最大值、最小值等。趋势显示方式提供曲线的“实时趋势”、“历史趋势”、“定时历史趋势”和“对比历史趋势”之间切换的功能。

数据获取模块能够根据用户指定的实时/历史数据库服务器通过高效的消息通信中间件获取实时/历史数据。消息通信中间件提供可以和多种实时/历史库通信的API函数。

如图3所示，数据处理模块包括数据提取子模块与多级缓冲处理子模块。如果是海量数据的历史趋势显示则需要对数据进行合理抽取，将有效的能够反映曲线趋势的特征点进行有效提取，剔除不必要的数据点后用于趋势显示。对变化订阅到达的实时数据、对用户多次历史查询获取的历史数据、对用户对曲线进行放大/缩小查询时的中间结果集进行多级缓存，进行重复查询时直接从内存中提取数据以便提高趋势曲线显示效率。

多级缓冲处理子模块对数据获取模块取到的数据进行三级缓存处理，其中一级缓存负责二级缓存及三级缓存的管理，包括二级、三级缓存共享内存空间的申请、分配、回收以及缓存单元的置换；二级缓存存储变化订阅到达的实时数据、对用户多次历史查询获取的历史数据及进行多队列统一置换，三级缓存存储用户对曲线进行放大/缩小查询时的中间结果集进行多队列统一置换，进行重复查询时直接从二级缓存中提取数据、对曲线放大/缩小时直接从三级缓存中提取数据，以便提高趋势曲线显示效率。

数据提取子模块对数据获取模块取到的数据进行非线性提取。当用户查询较长时间段的数据，且数据获取模块获取的数据个数大于显示器最大像素个数时，将具有趋势特征点的数据进行非线性的有效提取，非线性提取的方法为将数据中的极值点作为重要特征点，同时将固定时间长度分割点对应的数据作为辅助特征点，按重要点分段可以正确提取基本趋势，而固定时间长度分割方法以初始小尺度分割后迭代拟合原始数据，选取误差平方和最小时的分段，可以得到较高的拟合精度。由此，两种特征点组成一个具有趋势特征点的数据集合，以便于正确显示超长时间段的参数趋势变化。

如图4所示，为数据显示模块的结构图。趋势曲线绘制需要采用定时刷新的方法将参数查询的结果集绘制成曲线，当参数个数及查询结果较多时需要提高曲线绘制效率，因此采用高效图形处理技术提高趋势曲线绘制效率。趋势显示提供以下四种方式：

“实时趋势”-显示测点的实时曲线。

“历史趋势”-显示测点在选定历史时间段的曲线趋势。

“定时历史趋势”-显示测点在选定时间段内的定时查询功能，间隔时间段可以设定。

“对比历史趋势”-显示多个同一测点在不同历史时间段的曲线趋势对比情况，间隔时间段可以设定。

趋势曲线显示还支持对曲线的无级缩放显示、实时曲线锁定/解锁显示、添加游标对趋势曲线上的数据点值进行快速定位显示、添加参考线用于曲线显示范围比对。

本发明的工作过程如下：

(1)将数据定义文件形式存储在用户客户端本地或上传到服务器上；

(2)数据显示模块根据时钟周期触发事件或用户查询事件向数据获取模块发出数据查询请求；

(3)数据获取模块根据定义的参数与显示方式通过消息通信中间件从实时/历史数据库中获取实时/历史数据传到数据处理模块；

(4)数据处理模块对缓存中的数据进行检查，当用户查询较长时间段数据时，数据获取模块获取的数据个数大于显示器最大像素个数时，将具有趋势特征点的数据进行非线性的有效提取，组成一个具有趋势特征点的数据集合用于趋势显示模块的趋势曲线显示；

对变化订阅到达的实时数据、对用户多次历史查询获取的历史数据、对用户对曲线进行放大/缩小查询时的中间结果集进行多级缓存，进行重复查询时直接从多级内存中提取数据以便提高趋势曲线显示效率；

(5)数据显示模块绘制实时趋势曲线时根据变化订阅数据到达及时钟周期触发事件在趋势绘图显示区绘制实时趋势曲线；绘制历史趋势曲线时从数据处理模块缓冲区中获取趋势历史数据集，结合图形处理技术一次性在趋势绘图去绘制历史趋势曲线。

用户对趋势曲线进行放大/缩小查询时数据显示模块从数据处理模块的多级缓冲区内重新获取数据进行快速绘制显示趋势曲线。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (4)

1.一种卫星测试数据处理系统，其特征在于包括：数据设定模块、数据获取模块、数据处理模块及数据显示模块，其中：

数据设定模块：完成数据显示内容的设定，设定内容包括选取要处理的遥测参数、遥测参数的显示方式、遥测参数的显示效果，设定好的内容保存到本地数据文件或上传至服务器；

数据获取模块：根据数据设定模块选取的遥测参数，从实时数据库或者历史数据库中提取所述遥测参数的实时数据或指定时间段内的历史数据；

数据处理模块：采用多级缓存的方式将数据获取模块获取的数据进行缓存，当数据获取模块获取的数据个数大于数据显示模块所支持的最大像素个数时，对获取的数据进行非线性提取，并将非线性提取后的数据送至数据显示模块；

数据显示模块：根据数据设定模块设定好的遥测数据显示效果对选取的遥测参数进行显示，包括遥测参数的实时趋势显示、遥测参数的历史趋势显示、遥测参数的定时趋势显示及遥测参数的对比趋势显示四种显示方式。

2.根据权利要求1所述的一种卫星测试数据处理系统，其特征在于：所述的数据处理模块对数据获取模块取到的数据进行三级缓存处理，其中一级缓存负责二级缓存及三级缓存的共享内存空间的申请、分配、回收以及缓存单元的置换；二级缓存存储订阅到达的实时数据，并对经多次历史查询获取的历史数据进行多队列统一置换；三级缓存存储对数据进行处理的中间结果并对该中间结果进行多队列统一置换；重复查询时直接从二级缓存中提取数据，对中间结果查询时直接从三级缓存中提取数据。

3.根据权利要求1或2所述的一种卫星测试数据处理系统，其特征在于：所述的数据处理模块对数据获取模块取到的数据进行非线性提取时，将数据中的极值点作为第一种特征点，同时将固定时间长度分割点对应的数据作为第二种特征点，对两种特征点处的数据进行选取，并采用两种特征点提取的数据对原始数据进行拟和，当拟和的误差平方和最小时，两种特征点处的数据即为要提取的数据。

4.根据权利要求3所述的一种卫星测试数据处理系统，其特征在于：所述的数据获取模块通过消息通信中间件访问实时数据库或者历史数据库，所述的消息中间件为实时数据库或者历史数据库提供的API。

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