CN102298365B

CN102298365B - 自动识别管理航天测控地面站设备变化的方法

Info

Publication number: CN102298365B
Application number: CN2011101269647A
Authority: CN
Inventors: 陶孙杰; 刘爱平; 何玉
Original assignee: CETC 10 Research Institute
Current assignee: CETC 10 Research Institute
Priority date: 2011-05-17
Filing date: 2011-05-17
Publication date: 2013-01-23
Anticipated expiration: 2031-05-17
Also published as: CN102298365A

Abstract

本发明提出的一种自动识别管理航天测控地面站设备变化的方法，旨在提供一种无需修改设备监控软件，就能够适应航天测控地面站设备扩展，快速响应设备变化的方法，本发明通过下述技术方案予以实现：首先是针对新设备的可监控参数及设备监控接口，建立可监控设备的描述文件，以XML文件方式描述设备可监控参数及状态和接口通讯协议，然后在监控软件的设备注册文件中注册该设备；监控软件启动后，自动读取并解析设备注册文件及相应的设备描述文件和接口描述文件，获取地面站可监控设备的设备配置信息，创建各类设备实体对象和相应的通讯对象，建立与实际物理设备的连接和通讯，处理设备监控信息，并建立设备与数据库的关联，记录设备工作参数和设备状态变化。

Description

自动识别管理航天测控地面站设备变化的方法

技术领域

本发明涉及一种主要用于航天测控地面站监控系统，可即插即用识别航天测控地面站设备变化的方法。

背景技术

随着科学技术的进步，人类对空间探索的步伐越来越大。空间任务的需求，推动航天地面测控系统的更新和发展，测控站的建设周期越来越短；测控设备更新、改造和换代变得更频繁。航天测控地面站投入运行后，随着航天任务的不断扩展和系统的升级，需要对原来的测控站进行改造以适应新业务的要求，增加或更新部分新设备。以往遇到此类情况，系统除更换设备外，还要对设备监控管理的相关软件进行必要的升级改造，完善航天测控地面系统的监控系统，才能保证新设备在系统中的正常使用。

监控系统是航天测控地面站的监控管理中心，完成地面站各项业务的管理调度和站内可监控设备的实时监视和控制，是地面站的自动运行的关键。

现有的航天测控地面站监控系统，通常着眼于当前地面站的组成，针对现有的设备构成及设备型号进行系统监控软件设计，一旦更换、增加新的设备，或者设备接口发生了变化，需要修改源代码才能适应，维护起来很不方便，也影响了系统的稳定性和可靠性。为满足改造后的测控站正常运行，在改造地面站的同时，需要对相应的系统监控软件进行改造，才能适应设备变化。当系统变化较大时，甚至要推翻原有设计重新研制系统监控软件，研制周期长、花费成本高。

现有的监控系统不足之处还在于：

研制时仅针对当前的设备构成和型号进行设计，一般未考虑今后的系统扩展，或考虑较少，不周全，造成地面站业务功能扩展时，难以适应新的变化；

改造时需要针对设备变化直接修改设备监控源代码，修改完成后需要重新进行系统测试，修改维护较困难；

设备变化时，除需要修改设备监控软件源代码外，还需要针对设备变化修改存储监控信息的数据库及相关的数据库应用功能，如数据库查询检索及数据库自动维护等。修改工程量大，也影响了系统的稳定性和可靠性；

修改周期长，不能快速响应设备变化。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的不足之处，提供一种无需修改设备监控软件，就能够适应航天测控地面站设备扩展，快速响应设备变化的方法，以实现对航天测控设备的“即插即用”。

本发明的上述目的可以通过以下措施来达到：一种自动识别管理航天测控地面站设备变化的方法，具有如下技术特征：

首先，依据地面站设备变化，针对新设备的可监控参数及设备监控接口，建立设备的设备描述信息文件，描述设备可监控参数及状态和接口通讯协议；其次，在监控软件的核心组件设备管理组件的设备注册文件中，注册或修改设备变化信息；然后重新载入或重新启动监控软件，由监控软件自动读取并解析设备注册文件及相应的设备描述文件和接口描述文件，获取地面站可监控设备的设备配置信息，创建各类设备实体对象和相应的通讯对象，建立与实际物理设备的连接，实现与物理设备的通讯和处理设备监控信息，建立设备与数据库的关联，记录设备工作参数和设备状态变化，即可实现航天测控地面站可监控设备的监控和管理。当设备变化时，只需要修改设备注册文件及相应的可监控设备的描述文件，手动重新载入描述文件或重启监控软件后，即可实现对新设备的监控和管理。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果：

本发明从航天测控地面站的系统监控软件的体系结构入手，建立良好的软件体系结构。实现的设备设备管理组件，通过文件方式(XML文件)描述航天测控地面站设备配置、可监控设备工作参数和状态及设备接口通信协议，只需要更新设备注册文件，增加或更改设备及接口描述文件，即可通过设备管理组件实现对设备的管理，无需修改监控软件。采用即插即用方法，可实现自动识别、管理航天测控地面站设备变化。使新的设备从物理上接入航天测控地面站时，地面站的监控系统可自动识别新接入的设备，并对新设备加以管理；实现对新设备的零代码接入，从而保证新设备从物理及信息上接入已有的航天测控地面站的同时，自动识别新接入的设备。

利用本方法，在地面站设备变化时，只需操作员根据新设备提供的接口控制文件，生成相应设备及接口描述文件，更新设备注册文件后，即可完成对新设备的监控管理，从软件体系结构上保证了航天地面测控站增减设备、更新设备的适应性，满足航天地面测控站设备变更的要求，快速响应设备变化，实现系统重构。

本发明可以直接应用到各类航天地面测控站及航天遥感接收站。

附图说明

下面结合附图和实施例对本方法进一步说明。

图1是本发明航天测控地面站设备管理组件的示意图。

图2是图1航天测控地面站设备“即插即用”加载过程的示意图。

具体实施方式

参阅图1。首先，采用基于构件的方法设计系统监控软件结构，实现系统监控软件，其核心组件是按照本方法设计的航天测控地面站设备管理组件。

航天测控地面站设备管理组件是所述的监控软件核心组件，该监控软件核心组件的结构至少包括以下构件或功能模块：主要用于读取设备描述文件和接口描述文件的描述文件解析构件、通讯协议处理构件、设备管理构件、数据库访问代理构件、监控界面构件、任务配置构件、设备访问接口、设备监控客户组件。业务管理组件。

描述文件解析构件将文件信息转换为软件的设备监控管理组件可管理的数据，读取设备注册文件，获得当前地面站设备配置信息，并通过相应的设备描述文件和接口描述文件，获取当前地面站可监控设备的操作、工作参数及状态、通讯协议等信息，并将获取的所有信息转换为软件可管理的数据，提供通讯协议处理构件、设备管理构件、数据库访问代理构件、设备配置构件。

通讯协议处理构件：通过描述文件解析构件获取设备通讯协议，实现与物理设备的通讯，解析接收的设备通讯信息帧，提取设备工作参数及状态送设备管理构件处理，或者接收设备管理构件下达的设备控制参数，按接口协议封装成设备通讯信息帧，发送到物理设备。

设备管理构件：通过描述文件解析构件提供的设备信息，创建各类设备实体对象，处理各类设备监控信息，包括设备的操作结果、工作参数、设备状态等，实现设备工作参数控制并下达到通讯协议处理构件，通过数据库访问代理记录控制下达的工作参数；获取通讯协议处理构件上报的设备工作参数及状态，监视当前设备运行状况，并通过监控界面构件显示设备当前工作参数及状态，通过数据库访问代理记录参数及状态变化。

数据库访问代理构件：自动实现与数据库的交互，简化数据库访问处理逻辑，提供标准的数据库访问接口。数据库访问代理构件通过描述文件解析构件提供的设备配置信息及设备信息，检查数据库与当前航天地面测控站可监控设备的一致性，自动实现与数据库的交互，记录设备工作参数及状态变化，简化数据库访问处理逻辑，并提供标准的数据库访问接口。

监控界面构件：自动按设备访问接口提供的方法和属性创建标准的设备监控界面，实现设备监控的人机交互的标准人机界面。

任务配置构件：任务配置构件的任务配置是按任务控制当前系统各任务相关设备的工作参数，并实现对任务配置记录的管理，包括配置增加、修改、删除、执行等。任务配置构件通过描述文件解析构件提供的设备配置信息，实现任务配置对象的创建，通过数据库访问代理在数据库中按任务要求生成任务相关设备的任务配置表，实现对任务配置增加、修改、删除、执行等表记录的管理。

设备访问接口：为上层业务功能，如自动化业务运行、测试标校、故障诊断等提供标准的设备访问接口。

设备监控客户组件：系统监控软件组件之一，主要用于显示系统监控软件的各类界面，包括系统监控主界面、设备配置框图界面、各类设备监控界面、业务监控界面等，其中，所有的设备监控信息从设备管理组件提供的设备访问接口中获取。

业务管理组件：系统监控软件组件之一，主要用于实现航天测控系统各类自动化运行管理等功能，包括业务测控、数据接收、标校测试等业务的自动化管理，其中，自动化运行管理所涉及的设备监控信息从设备管理组件提供的设备访问接口中获取。

系统监控软件所有组件可安装、部署在同一台计算机上，也可根据需要，将各组件分别部署在不同的计算机。

其次，针对航天测控地面站可监控设备的工作参数及设备监控接口，建立可监控设备的接口描述文件(含设备描述文件和接口描述文件)、设备描述文件和包含可监控设备列表的设备注册文件，并置于系统监控软件指定目录下。设备注册文件、设备描述文件、接口描述文件均以XML文件格式定义。文件作用及包含的数据元素如下：

设备注册文件：该文件用于说明航天测控地面站当前的设备配置列表，采用XML文件格式，内容包括设备型号、说明、设备对应的设备及接口描述文件名称、设备网络通讯地址、通讯协议及网络端口等，可通过该文件获知当前地面站设备配置(对非网络监控接口的设备通过串口服务器转换成网络接口)。

设备描述文件：设备描述文件用于定义本设备的可监控参数及状态列表和设备可执行的操作列表，每个不同的设备型号配置一个文件；设备可监控的工作参数及状态包括：参数或状态名称、ID、类型、范围、量化单元、提示信息等；可执行的操作定义包括操作名称、操作说明、操作参数列表及结果列表等，设备注册文件中出现的所有的设备型号必须有对应的设备描述文件。

接口描述文件：接口描述文件用于定义本设备的软件接口协议，每个不同的设备型号配置一个文件，以帧为单位描述各类命令帧的格式及其响应格式，包括帧构成、命令码、数据帧中包含的数据单元列表及单元信息(包括单元长度、类型、单元对应的工作参数及状态ID、取值)等，每个设备描述文件对应一个通讯接口描述文件。

设备注册文件、设备描述文件、接口描述文件可通过手动编辑生成，也可通过软件提供的文件生成功能自动生成。

第三，监控软件启动后，描述文件解析构件读取并解析设备注册文件、设备描述文件、接口描述文件，获取地面站可监控设备的设备配置信息，软件可通过配置实现自动或手动通过数据库访问代理检查当前设备数据库中存储的设备工作参数表、设备状态表、任务配置表与当前地面站设备配置的一致性，如不一致，则数据库访问代理根据当前的地面站实际设备配置情况，自动生成相应的SQL语句，修改数据库，实现数据库各类表与当前航天测控地面系统可监控设备的一致性。

第四，系统监控软件根据描述文件解析构件获取的设备配置信息，通过设备管理构件创建设备实体对象，通过协议处理构件建立与实际物理设备的连接，监控、管理设备；通过数据库访问代理构件建立设备与数据库的关联，记录设备工作参数和设备状态变化。

参阅图2。在设备的“即插即用”加载过程中，地面站设备更新时，操作员可根据设备提供的远程监控接口控制文件，在设备管理界面中输入设备工作参数及状态、设备操作、通信协议等的相关信息后，系统自动生成新设备的设备描述文件和接口描述文件；然后在设备注册管理界面中注册该设备，系统自动在设备注册文件设备列表中增加新设备记录；手动执行设备更新或软件重启后自动更新，监控系统可依据新设备的描述文件更新数据库表结构，建立监控对象与数据库表的关联，创建设备监控界面，将新设备纳入设备配置管理；如设备已淘汰，在设备注册管理界面中将不需要的设备删除即可。

新设备的“即插即用”加载过程是：

首先，针对航天测控地面站新设备的工作参数、设备操作、监控接口协议等信息，建立设备的接口描述文件、设备描述文件，并在设备注册文件中添加或修改设备列表；以上文件可通过两种方式实现：

手动方式：直接编辑XML文件本身；

自动方式：通过软件提供设备信息录入界面和设备注册界面，输入相关信息后，自动生成或修改相应的XML文件。

文件生成后，需要通过相应文件的XML Schema进行验证。

其次，重新启动系统监控软件或命令软件重新载入设备注册信息，软件中的描述文件解析构件读取并解析设备注册文件、设备描述文件、接口描述文件，获取地面站可监控设备的设备配置信息，软件可自动或手动(通过配置实现)通过数据库访问代理检查当前设备数据库中存储的设备工作参数表、设备状态表、任务配置表与当前地面站设备配置的一致性，如不一致，则数据库访问代理根据当前的地面站实际设备配置情况，自动生成相应的SQL语句，修改数据库，实现数据库各类表与当前航天测控地面系统可监控设备的一致性。

然后，系统监控软件根据描述文件解析构件获取的设备配置信息，通过设备管理构件创建设备实体对象，通过协议处理构件建立与实际物理设备的连接，监控、管理设备；通过设备监控界面组件自动创建设备监控界面，显示当前设备工作参数及状态，接受操作员的设备监控操作；通过数据库访问代理构件建立设备与数据库的关联，记录设备工作参数和设备状态变化。

设备工作参数状态监视时，设备通讯对象定时发送查询命令帧到物理设备，设备响应查询命令，上报查询响应帧，设备通讯对象解析查询响应帧，提取设备工作参数及状态，上报设备实体对象；设备实体对象依据上报数据刷新设备监控界面显示，通过数据库代理构件自动将设备变化信息记录到数据库，实现设备监视。

设备工作参数控制时，操作员或系统从任务配置构件、设备监控构件或标准设备监控接口下达设备控制参数，设备实体对象将工作参数下达到通讯处理对象，同时通过数据库代理构件将工作参数记录数据库中；通讯处理对象获得设备工作参数，按通讯协议封装为设备通讯帧，发送到物理设备，实现设备控制。

Claims

1.一种自动识别管理航天测控地面站设备变化的方法，具有如下技术特征：

首先，依据地面站设备变化，针对新设备的可监控参数及设备监控接口，建立设备的设备描述信息文件，描述设备可监控参数及状态和接口通讯协议；其次，在监控软件的核心组件设备管理组件的设备注册文件中注册或修改设备变化信息；然后重新载入或重新启动监控软件，由监控软件自动读取并解析设备注册文件及相应的设备描述文件和接口描述文件，获取地面站可监控设备的设备配置信息，创建各类设备实体对象和相应的通讯对象，建立与实际物理设备的连接，实现与物理设备的通讯和处理设备监控信息，建立设备与数据库的关联，记录设备工作参数和设备状态变化，实现航天测控地面站可监控设备的监控和管理。

2.根据权利要求1所述的自动识别管理航天测控地面站设备变化的方法，其特征在于，所述的监控软件核心组件的结构，至少包括以下构件或功能模块：主要用于读取设备描述文件和接口描述文件的描述文件解析构件、通讯协议处理构件、设备管理构件、数据库访问代理构件、监控界面构件、任务配置构件、设备访问接口、设备监控客户组件和业务管理组件。

3.根据权利要求2所述的自动识别管理航天测控地面站设备变化的方法，其特征在于，描述文件解析构件将文件信息转换为监控软件的设备管理组件可管理的数据，读取设备注册文件，获得当前地面站设备配置信息，并通过相应的设备描述文件和接口描述文件，获取当前地面站可监控设备的操作、工作参数及状态和通讯协议信息，并将上述获取的所有信息转换为软件可管理的数据，提供通讯协议处理构件、设备管理构件、数据库访问代理构件、设备配置构件。

4.根据权利要求2所述的自动识别管理航天测控地面站设备变化的方法，其特征在于，通讯协议处理构件通过描述文件解析构件，获取设备通讯协议，实现与物理设备的通讯和解析接收设备通讯信息帧，提取设备工作参数及状态，送设备管理构件处理，或者接收设备管理构件下达的设备控制参数，按接口协议封装成设备通讯信息帧，发送到物理设备。

5.根据权利要求2所述的自动识别管理航天测控地面站设备变化的方法，其特征在于，设备管理构件：通过描述文件解析构件提供的设备信息，创建各类设备实体对象，处理各类设备监控信息，包括设备的操作结果、工作参数、设备状态等，实现设备工作参数控制并下达到通讯协议处理构件，通过数据库访问代理记录控制下达的工作参数；获取通讯协议处理构件上报的设备工作参数及状态，监视当前设备运行状况，并通过监控界面构件显示设备当前工作参数及状态，通过数据库访问代理记录参数及状态变化。

6.根据权利要求2所述的自动识别管理航天测控地面站设备变化的方法，其特征在于，数据库访问代理构件自动实现与数据库的交互，简化数据库访问处理逻辑，提供标准的数据库访问接口。

7.根据权利要求2所述的自动识别管理航天测控地面站设备变化的方法，其特征在于，数据库访问代理构件通过描述文件解析构件提供的设备配置信息及设备信息，检查数据库与当前航天地面测控站可监控设备的一致性，自动实现与数据库的交互，记录设备工作参数及状态变化，简化数据库访问处理逻辑，并提供标准的数据库访问接口。

8.根据权利要求2所述的自动识别管理航天测控地面站设备变化的方法，其特征在于，监控界面构件：自动按设备访问接口提供的方法和属性创建标准的设备监控界面，实现设备监控的人机交互的标准人机界面。

9.根据如权利要求1～8中任何一个权利要求所述的自动识别管理航天测控地面站设备变化的方法，设备注册文件、设备描述文件、接口描述文件均以XML文件格式定义。

10.根据权利要求1所述的自动识别管理航天测控地面站设备变化的方法，其特征在于，监控软件启动后，描述文件解析构件读取并解析设备注册文件、设备描述文件、接口描述文件，获取地面站可监控设备的设备配置信息，软件可通过配置实现自动或手动通过数据库访问代理检查当前设备数据库中存储的设备工作参数表、设备状态表、任务配置表与当前地面站设备配置的一致性，如不一致，则数据库访问代理根据当前的地面站实际设备配置情况，自动生成相应的SQL语句，修改数据库，实现数据库各类表与当前航天测控地面系统可监控设备的一致性。