CN102412990B - 具有集中管理和实时传输功能遥感卫星原始数据记录系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有集中管理和实时传输功能遥感卫星原始数据记录系统，包括管理调度子系统、数据输出子系统、若干记录设备和操作终端，所述管理调度子系统和数据输出子系统构成管理调度和数据输出公用平台，管理调度和数据输出公用平台通过网络交换设备提供记录任务管理和数据实时传输信息；若干记录设备在共用平台上运行完成卫星数据实时记录，记录设备从接收系统接收数据，并把记录数据实时传输给数据输出子系统，操作终端与网络交换设备连接。本发明的有益效果为：提高了设备利用率，提出的集中管理和实时传输高可用方案，使得记录系统运行更加可靠，遥感卫星数据在记录的同时可以实时传输数据，提高数据传输时效性。
Description
技术领域
本发明涉及遥感卫星原始数据处理技术领域，尤其涉及一种具有集中管理和实时传输功能遥感卫星原始数据记录系统。
背景技术
具有集中管理和实时传输功能遥感卫星原始数据记录系统，实时记录遥感卫星原始数据并通过网络把记录的数据实时的传输给外部的数据传输系统，完成原始数据实时记录和实时传输。随着我国在轨卫星数量的不断增加，各个接收站研制和即将研制的记录设备越来越多，每套记录系统或者记录设备都有各自的管理功能、各自的传输功能，每增加一套记录设备，都要重复研制其管理、传输等相关软硬件，不断新增多套记录设备缺乏统一管理系统和传输系统，并造成多套记录设备可共用设备的重复建设和投资。
针对以上问题，需要对记录系统的管理、传输等软硬件进行统一设计和研制，建立集中管理和实时传输共用平台，解决记录分系统中的集中管理、集中传输共用平台和实时数据传输问题，提高记录设备利用率和可靠性，并为记录数据的实时传输提供有效的技术手段。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有集中管理和实时传输功能遥感卫星原始数据记录系统，解决记录系统中管理、传输等相关软硬件子系统重复建设问题，提高记录设备利用率，并为记录数据的实时传输提供有效的技术手段，以克服目前现有技术存在的上述不足。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现：
一种具有集中管理和实时传输功能遥感卫星原始数据记录系统，包括管理调度子系统、数据输出子系统、若干记录设备和操作终端，所述管理调度子系统和数据输出子系统构成管理调度和数据输出公用平台，管理调度和数据输出公用平台通过网络交换设备提供记录任务管理和数据实时传输功能，管理调度子系统由两台管理调度服务器和共享存储设备构成，两台管理调度服务器分别与共享存储设备以及网络交换设备连接；所述若干记录设备在共用平台上运行完成卫星数据实时记录，所述记录设备包括记录服务器和快视终端，快视终端与网络交换设备连接，记录服务器与接收系统以及网络交换设备连接，记录设备从接收系统接收数据并记录在记录服务器中，并把记录数据实时传输给快视终端和数据输出子系统，快视终端对记录的原始数据进行快视显示，数据输出子系统由若干数据输出服务器和共享存储设备构成，若干数据传输服务器分别与共享存储设备以及网络交换设备连接，数据输出服务器将数据传输给记录设备之外的数据传输系统；数据输出服务器还可以承担记录数据非实时传输功能，把记录后的原始数据文件传输给外部的数据传输系统；操作终端与网络交换设备连接，并提供对记录系统的操作界面；网络交换设备为共用平台提供两种网络，一种是高速的Infiniband或者万兆以太网网络，提供卫星原始数据的在记录系统内部的高速传输，另一种是千兆以太网网络，提供记录系统内部管理调度控制信息的传输。
管理调度子系统通过千兆以太网对外提供单一IP（Internet Protocol）地址，操作终端通过该IP地址与管理调度子系统通信，向该管理调度子系统提交管理调度任务，管理调度子系统调度多台记录设备，完成记录任务。该子系统中的两台服务器通过网络互相监听，实现工作备份，共享存储提供管理调度程序的公共存储信息，主节点和备用节点均能够独立的访问管理调度程序和信息。
数据输出子系统通过高速网络对外提供单一IP地址，记录设备在实时数据传输的时候，向数据输出子系统发送实时数据，数据输出子系统根据数据输出服务器资源占用情况，选择其中的一台数据输出服务器接收实时传输的数据，同时把数据写入共享存储，并把该数据传输到外部数据传输系统。共享存储提供传输数据的存储信息，各个节点均能够该共享存储，确保了一台传输服务器故障，其他接管的服务器可以从共享存储中得到续传的数据。
本发明的有益效果为：解决了遥感卫星接收站每增加一套记录系统需要重复研制管理和传输等相关软硬件问题，提高了设备利用率，提出的集中管理和实时传输高可用方案，使得记录系统运行更加可靠，遥感卫星数据在记录的同时可以实时传输数据，提高数据传输时效性。
附图说明
下面根据附图对本发明作进一步详细说明。
图1是本发明实施例所述的具有集中管理和实时传输功能遥感卫星原始数据记录系统的结构框图；
图2是本发明实施例所述的具有集中管理和实时传输功能遥感卫星原始数据记录系统的数据记录和实时传输流程图。
图中：
1、管理调度子系统；11、管理调度服务器；2、数据输出子系统；21、数据输出服务器；22、共享存储设备；3、记录设备；31、记录服务器；32、快视终端；4、操作终端；5、网络交换设备；51、千兆以太网网络；52、Infiniband或者万兆以太网网络；6、接收系统；7、数据传输系统。
具体实施方式
如图1所示，本发明实施例所述的一种具有集中管理和实时传输功能遥感卫星原始数据记录系统，包括管理调度子系统1、数据输出子系统2、若干记录设备3和操作终端4，所述管理调度子系统1和数据输出子系统2构成管理调度和数据输出公用平台，管理调度和数据输出公用平台通过网络交换设备5提供记录任务管理和数据实时传输信息，管理调度子系统1由两台管理调度服务器11和共享存储设备22构成，两台管理调度服务器11分别与共享存储设备22以及网络交换设备5连接；若干记录设备3在共用平台上运行完成卫星数据实时记录，记录设备3包括记录服务器31和快视终端32，其中快视终端32可选，快视终端32与网络交换设备5连接，记录服务器31与接收系统6以及网络交换设备5连接，记录设备3从接收系统6接收数据并记录在记录服务器31中，并把记录数据实时传输给快视终端32和数据输出子系统2，快视终端32对记录的原始数据进行快视显示，数据输出子系统2由若干数据输出服务器21和共享存储设备22构成，若干数据传输服务器21分别与共享存储设备22以及网络交换设备5连接，数据输出服务器21将数据传输给记录设备3之外的数据传输系统7；数据输出服务器21还可以承担记录数据非实时传输功能，把记录后的原始数据文件传输给外部的数据传输系统7；操作终端1与网络交换设备5连接，并提供对记录系统的操作界面；网络交换设备5为共用平台提供两种网络，一种是高速的Infiniband或者万兆以太网网络52，提供卫星原始数据的在记录系统内部的高速传输，另一种是千兆以太网网络51，提供记录系统内部管理调度控制信息的传输。
如图2所示，数据记录和实时传输流程如下：在操作终端4上向管理调度子系统1提交记录计划任务，管理调度子系统1解析记录计划后调度相应的记录设备3进行数据记录任务，同时把记录的数据实时的传输给数据输出子系统2，数据输出子系统2选择适当的输出服务器把数据传输给记录系统外部的数据传输系统7。
所述管理调度子系统1通过网络交换设备5中的千兆以太网对外提供单一IP（Internet Protocol）地址，操作终端4通过该IP地址与管理调度子系统1通信，向该管理调度子系统1提交管理调度任务，管理调度子系统1调度多台记录设备3，完成记录任务。管理调度子系统1中的两台管理调度服务器11通过网络互相监听，实现工作备份，共享存储设备22提供管理调度程序的公共存储信息，主节点和从节点均能够独立的访问管理调度程序和信息，当其中主节点出现问题时，备用节点能够自动立即接替工作，使记录系统的管理调度功能不受影响，提高了系统的可靠性。
所述数据输出子系统2由若干数据输出服务器21和共享存储设备22构成，由于网络交换设备5采用的Infiniband网络或者万兆以太网络，向外部数据传输系统输出的网络是千兆以太网，并且外部网络可使用带宽存在不确定性，会造成向外部网络输出数据时的外部网络拥塞，为了避免由于内部数据带宽高、外部带宽低可能造成的数据丢失问题，采用共享存储设备22把传输的数据存储在共享存储上；数据输出子系统2通过高速网络对外提供单一IP地址，记录设备3在实时数据传输的时候，向数据输出子系统2发送实时数据，数据输出子系统2根据数据输出服务器资源占用情况，选择其中的一台数据输出服务器21接收实时传输的数据，同时把数据写入共享存储设备22，并把该数据传输到外部数据传输系统7。当正在传输某轨数据的传输服务器发生故障，数据输出子系统2中的其它传输服务器21可以接替该故障服务器，继续完成剩余数据的传输。共享存储设备22提供传输数据的存储信息，各个节点均能够该共享存储，确保了一台传输服务器故障，其他接管的服务器可以从共享存储设备22中得到续传的数据。该实时传输过程对数据实时传输过程是透明的，多个记录设备3共享多台输出服务器的聚合网络带宽，只要数据输出子系统中有一台服务器正常工作，其他的任何输出服务器故障，均不影响正在传输的任务和下一轨道的传输任务。该数据输出子系统大大提高了输出设备利用率和传输的可靠性。
所述若干记录设备3在管理调度和数据输出子系统构成的共用平台上运行，记录服务器通过以太网络或者特别定制的记录卡从接收系统接收数据到记录服务器内存中，在内存中的数据分三路进行后续处理，第一路存服务器本地硬盘形成遥感卫星记录文件，第二路通过高速网络送快视显示终端进行快视显示，第三路通过高速网络送数据输出子系统向外部实时传输原始数据。把实时传输和实时快视运行的硬件从记录服务器中分离出来，是为了最大限度的确保记录服务器可以可靠的记录卫星原始数据。如果把实时快视和实时传输功能在记录服务器上实现，快视文件的保存、实时数据传输遇到网络拥塞等会占用硬盘读写资源，影响原始数据在硬盘上记录性能，甚至会丢失数据。采用共用的数据输出子系统后，需要实时传输的数据通过高速网络无阻塞发送给数据输出子系统，避免了因为实时数据传输网络拥塞影响记录性能问题。
进一步说明，第二路数据在送快视终端32显示时，如果因为网络或者快视终端故障等问题导致数据不能及时输出，记录服务器31上的数据发送程序会把该路实时数据丢弃，同时发送数据的程序会间隔几秒钟尝试重新连接快视显示终端上数据接收程序，故障恢复后，继续发送数据，此故障期间送快视显示终端的数据丢失，不再重新传输丢失的数据。
第三路数据在送数据输出子系统2程中，如果因为网络或者正在工作的数据输出服务器故障导致数据不能及时输出，记录服务器31上的数据发送程序将在内存中缓存大小的数据，同时送数据的程序会间隔几秒钟尝试重新连接数据输出子系统，由于数据输出子系统2采用的网络负载均衡方案，备用的数据输出服务器21会立刻工作，第三路数据传输发送程序会重连成功，数据发送程序把内存缓存数据和后续数据按顺序发送给数据输出子系统2，确保数据输出子系统2中数据传输服务器21发生故障时正在实时传输的当前轨道数据不丢失。如果在记录服务器31设定的内存缓存数据填满后，第三路数据仍然没有恢复连接，记录服务器31上的数据发送程序将对丢弃缓存数据。重新连接后，实时发送后续的实时数据，当整轨数据记录完成后，数据发送程序再从记录在硬盘的文件中获得故障过程中丢失的数据，把该丢失数据发送给数据输出子系统2，完成实时传输数据的补充传输。第三路发送数据的数据采用数据包连续编号方法，使得数据输出子系统和其他外部系统获得的数据能够根据数据包编号整理出记录数据的先后关系，从而恢复出原始数据正确记录顺序。另外数据输出子系统接收程序如果根据数据包编号整理数据后发现出现丢失数据包情况，可以向数据发送程序请求重新发送相应数据包数据，从而进一步确保实时传输数据的正确性。
本发明有效的解决了遥感卫星接收站每增加一套记录系统需要重复研制管理和传输等相关软硬件问题，提高了设备利用率，提出的集中管理和实时传输高可用方案，使得记录系统运行更加可靠并提高了数据传输时效性。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种具有集中管理和实时传输功能遥感卫星原始数据记录系统，包括管理调度子系统（1）、数据输出子系统（2）、若干记录设备（3）和操作终端（4），其特征在于：所述管理调度子系统（1）和数据输出子系统（2）构成管理调度和数据输出公用平台，所述管理调度和数据输出公用平台通过网络交换设备（5）提供记录任务管理和数据实时传输功能；所述若干记录设备（3）在所述管理调度和数据输出公用平台上运行完成卫星数据实时记录，所述记录设备（3）从接收系统（6）接收数据并把记录的数据实时传输给数据输出子系统（2），操作终端（4）与网络交换设备（5）连接。
2.根据权利要求1所述的具有集中管理和实时传输功能遥感卫星原始数据记录系统，其特征在于：管理调度子系统（1）由主备管理调度服务器（11）和共享存储设备（22）构成，其中两台管理调度服务器（11）分别与共享存储设备（22）以及网络交换设备（5）连接；当主管理调度服务器（11）发生故障时管理调度子系统（1）进行主动切换，备用管理调度服务器（11）接替故障服务器，继续完成管理调度任务。
3.根据权利要求2所述的具有集中管理和实时传输功能遥感卫星原始数据记录系统，其特征在于：数据输出子系统（2）由若干数据输出服务器（21）和共享存储设备（22）构成，其中所述若干数据输出服务器（21）分别与共享存储设备（22）以及网络交换设备（5）连接，数据输出服务器（21）将数据传输给记录设备（3）之外的数据传输系统（7），数据输出子系统（2）根据记录设备传输遥感卫星数据的负载情况均衡使用多台数据输出服务器的网络带宽资源，在数据传输过程中，当正在传输某轨数据的数据输出服务器发生故障，其他的数据输出服务器接替故障服务器，继续完成该轨剩余数据的传输。
4.根据权利要求2所述的具有集中管理和实时传输功能遥感卫星原始数据记录系统，其特征在于：记录设备（3）包括记录服务器（31）和快视终端（32），其中快视终端（32）与网络交换设备（5）连接，记录服务器（31）与接收系统（6）以及网络交换设备（5）连接，记录设备（3）运行在所述的管理调度和数据输出公用平台上，多个记录设备公共的管理功能和数据传送功能由公用平台提供。
5.根据权利要求1-4任一项所述的具有集中管理和实时传输功能遥感卫星原始数据记录系统，其特征在于：所述网络交换设备（5）由是高速的Infiniband或者万兆以太网网络（52）以及千兆以太网网络（51）构成，Infiniband或者万兆以太网网络（52）提供卫星原始数据的在记录系统内部的高速传输，千兆以太网网络（51）提供记录系统内部管理调度控制信息的传输。
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