CN102840992B - 一种基于星上网的星载自测试方法 - Google Patents

Abstract

一种基于星上网的星载自测试方法，步骤为：(1)建立指令遥测相关表和基本遥测表；(2)从星载总线上获取数据包并判断数据包中包含的内容为遥控指令、轮询指令和遥测数据中的哪一种；(3)根据数据包的内容类型，分别查找指令遥测相关表或者基本遥测表，对星载智能设备的状态进行实时监测，给出正常信息或者报警信息。本发明方法采用现场总线作为信息路径，通过星载智能设备实现星载自测试功能，减少了卫星测试时所需要的人工操作和人工判断，提高了测试的效率。

Description

一种基于星上网的星载自测试方法

技术领域

本发明涉及一种卫星测试方法，特别是一种基于CAN总线的星载自测试方法。

背景技术

星载自测试主要完成对卫星各系统、各单机的功能性能测试，是在卫星系统层面进行的测试。

目前，星载自测试一般只是实现单机层面的自检测试，例如设备加电后，通过处理器监测一下自身存储器、外围接口等功能是否正常，给出相关状态标示。然而随着卫星智能化和系统化的设计要求，需要实现卫星系统层面的分系统级、部组件级的自测试功能。

由于卫星是一个系统工程，是由多个系统组成的系统，目前传统的系统级测试还是由人工来进行，测试时要求每个单机、每个系统都有人看守自身设备的工作状态，有地面测试人员发送指令，各个系统和单机人员共同判别卫星对指令的执行是否正常。这种方式需要大量的人工操作和人工判断，而人工判读时漏判、误判等情况时有发生，测试的可靠性较差且测试效率较低。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种基于星上网的星载自测试方法，采用现场总线作为信息路径，通过星载智能设备实现星载自测试功能，减少了卫星测试时所需要的人工操作和人工判断，提高了测试的效率。

本发明的技术解决方案是：一种基于星上网的星载自测试方法，步骤如下：

(1)建立指令遥测相关表和基本遥测表；所述的指令遥测相关表记录了遥控指令及与遥控指令执行相关的遥测参数、遥测参数值及参数阈值的映射关系，所述的基本遥测表记录了需要定期监视的卫星遥测参数、遥测参数值及参数阈值的映射关系；

(2)从星载总线上获取数据包并判断数据包中包含的内容为遥控指令、轮询指令和遥测数据中的哪一种；所述的遥控指令为星务调度单元发送给各星载智能设备的指令数据，所述的轮询指令为星务调度单元轮询各星载智能设备状态的轮询数据，所述的遥测数据为各星载智能设备回复的自身遥测状态数据；

(3)如果数据包中包含的内容为轮询指令，则设置收到轮询格式标识，结束；如果数据包中包含的内容为遥控指令，则提取指令码，从指令遥测相关表中查找出与指令码对应的遥测参数信息，并设置遥测初始状态为未更新状态，结束；如果数据包中包含的内容为遥测数据，则判断遥测数据是否包含了和指令码对应的遥测参数且该遥测参数状态为未更新，如果遥测数据包含了和指令码对应的遥测参数且该遥测参数状态为未更新，则将数据包中的遥测数据值与指令遥测相关表中对应的参数阈值进行比对，给出指令执行是否正常并对指令遥测相关表中相应的遥测数据值进行更新，如果遥测数据未包含和指令码对应的遥测参数且该遥测参数状态为未更新则进入步骤(4)；

(4)判断遥测数据是否包含了基本遥测表中的遥测参数，如果遥测数据没有包含基本遥测表中的遥测参数则结束，如果遥测数据包含了基本遥测表中的遥测参数则将各遥测数据与基本遥测表中对应的参数阈值进行比对，根据遥测包中的遥测数据值是否在参数阈值范围内给出正常信息或者报警信息，结束。

本发明与现有技术相比的优点在于：本发明方法充分利用星务调度单元的信息综合处理能力，利用星上网的互联性和互操作，星载自测试使用现有的星上网，无需另外建立其专用的测试信息路径，在不增加卫星资源前提下实现了卫星自测试的能力，简化了卫星测试系统的复杂性，降低了卫星研制过程的复杂度，提高了卫星快速集成和快速测试能力。同时，本发明方法改变了目前卫星测试过程中，需要人工发送大量测试指令，需要大量人员参与判读的现状；充分利用星上信息和处理能力，实现了将多系统的多人工判读方法改变为星上自动判读，将人工发送大量测试指令的方法改变为星上根据测试任务自动发送，大大简化了地面人员操作和人工成本，减少了人为的低等级错误，降低误判率，提高了测试效率和质量，加强了测试的可靠性。

附图说明

图1为星务系统的组成示意图；

图2为星务调度单元的信息流程图；

图3为本发明方法的流程图。

具体实施方式

随着控制和信息技术的发展，现场总线在20世纪80年代中期发展起来，利用现场总线构成卫星星载自测试信息路径，实现基于星上网的自测试功能已经是星载自测试发展的重要方向。而且，该现场总线自测试系统不仅是一个网络，而且是一个开放式自测试系统。

本发明的星载自测试方法主要涉及星上网、星务调度单元、被测试星载智能设备。星上网通常由完全独立的双冗余CAN(Controller Area Network)总线构成，这样在物理上可以保证在一条总线故障时，另一条总线仍可进行通信，确保了信息回路的畅通、安全、可靠。被测试星载智能设备为带有微处理器并与星上网进行通信的星载设备。星务调度单元为目前小卫星上的星务中心计算机，对外主要是提供遥测、遥控接口和星上网络接口。

1、星务系统

地面测控站将无线遥控指令发送给卫星，卫星收到地面遥控指令后，星务调度单元通过星上网络分发给各星上智能设备。另外，星上智能设备将自身的工作状态信息经星上网络传给星务中心计算机，星务中心计算机格式化后通过遥测下传。本发明测试方法可以在星务调度单元或者星载智能设备中作为一个软件模块实现。

如图1所示，星务系统中包括星务调度单元和多个星载智能设备，图中的自测试模块单独列出用于执行本发明的自测试方法。

2、星务调度单元信息流

星务调度单元主要通过CAN总线发起指令和遥测信息流，该信息流每秒一次，其工作流程如图2所示。

S201星务调度单元判断星上是否接收到遥控指令，如果接收到遥控指令，则进入S202；如果没有接收到遥控指令，则直接进入S203；

S202星务调度单元采用指令格式将遥控指令发送到CAN总线上，各星载智能设备通过CAN总线接收后，根据指令格式进行识别判断，获取与自身相关的遥控指令并进行处理；

S203星务调度单元采用轮询指令格式向各星载智能设备发送轮询指令，收集各星载智能设备的遥测参数；

S204各星载智能设备通过CAN总线接收到指令后，根据指令格式进行识别判断，如果是自身的轮询指令则回复自身的相关遥测参数包给星务调度单元。

3、指令遥测相关表和基本遥测表

要实现星载自测试，需要建立指令与遥测变化相关的对应关系，本发明方法采用建立指令遥测相关表的方式解决该问题。

例如：指令遥测相关表中的一条记录可以包括表1所示的内容。

表1指令遥测相关表

名称	字节数	备注
			指令码	4个字节	4个字节组合形成一条指令
与指令相关的状态	1个字节	星上的遥测数据
			该状态发指令前的数值	1个字节	该状态发指令前的数值
最小值	2个字节	最小值
			最大值	2个字节	最大值

该表可以通过指令码和相关星上数据一一对应；同时可以建立多个该表格，设计成指令码相同而对应的遥测数据不同，从而实现一个指令和多个星上遥测数据对应。当需要增加时，仅需要按照这个格式增加记录即可。该表可以通过传统星务的地面测控通道进行在轨增加和修改完善。

另外在卫星上还需要对一些关键的参数进行定期监视，需要建立该参数的正常值范围。本发明方法采用建立一个基本遥测表来实现。

例如：基本遥测表的一条记录可以包括表2所示的内容。

表2基本遥测表

名称	字节数	备注
			与指令相关的状态	1个字节	星上的遥测数据
正常最小值	2个字节	最小值
			正常最大值	2个字节	最大值

该表可以实现设定遥测参数的正常最小值和正常最大值，当获取的星上遥测数据在正常最小值和最大值范围内，代表正常；否则，代表异常。

4、星载自测试模块的信息处理方法

星载自测试模块通过CAN总线能够接收到的信息主要是如下三种：

(1)星务调度单元发送给各星载智能设备的指令数据；

(2)星务调度单元轮询各星载智能设备的轮询数据；

(3)各星载智能设备回复的自身遥测状态数据；

首先通过CAN总线获取正常星上网的指令数据、轮询数据和遥测状态数据。根据指令数据获取该指令相关的遥测参数(一个指令可能含有多个指令参数，具体需要查询指令遥测相关表)，然后再通过遥测数据包获得对应指令执行后的遥测数据并与指令相关的遥测参数的最大值最小值进行比较，如果在该范围内，则指令执行正常，否则指令执行不正常。

另外为了监视卫星状态，还要根据轮询接收状态和遥测数据包判断遥测数据是否在基本遥测表(该表与指令遥测相关表完全独立)的正常范围，给出正常和警告信息。

具体处理流程如图3所示：

S301获得总线数据，接收完一帧数据进入S302；

S302判断接收到的数据是否为完整数据包，如果是进行S303判断轮询格式；否则进入S301继续接收总线数据；

S303首先判断是否是轮询格式，如果是，则转S304，如果不是，则转S305；

S304设置收到轮询格式标识；

S305首先判断是否是指令格式，如果是，则转S306，如果不是，则转S309；

S306获得指令码，获取指令码后进入S307；

S307根据指令码在星载自测试模块的指令遥测相关表中查找，获得对应的遥测参数，然后进入S308；

S308设置遥测初始状态为未更新状态，用于S310判断；

S309判断从总线上接收到的是遥测数据新包，遥测数据新包为各下位机回复主机轮询的各下位机工作状态的数据包，反映了设备的运行情况；

S310判断遥测数据包是否和指令遥测相关并且状态为未更新状态，如果是，则进入S311；如果不是，则直接进入S312；

S311根据星载指令遥测表的内容和遥测包内容比对给出指令执行是否正常，并置更新状态标示；

S312判断遥测是否在星载自测试模块建立的基本遥测表中，如果在基本遥测表中，则进入S313继续判断，否则，直接结束流程；

S313比较该数据在遥测表判读正常值范围，如果不在正常范围，给出警告信息，否则，给出正常信息。

5、启动自测试任务

根据前面的基础，设计了自测试任务，自测试任务根据分系统或单机设计相应的自测试任务链，该任务链由地面经过测试验证后固化或由地面上注到自测试模块。

星载自测试模块每个任务为由多个指令链组成的指令系列，如表3所示。每次启动一个自测试模块的任务后，自测试模块就按照顺序自动发送该任务的第一条指令。

自测试模块发送命令后，根据本发明的图3流程，判断指令是否执行正确，如果执行结果正确，则继续执行本任务下一条指令，否则终止本任务，等待地面判断。

当任务执行到最后一条指令后并且星上判断指令执行正确后，则星载自测试模块给出该任务测试通过标识，从而完成一个任务自动测试工作。

表3指令序列表

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 (1)

1.一种基于星上网的星载自测试方法，其特征在于步骤如下：

(1)建立指令遥测相关表和基本遥测表；所述的指令遥测相关表记录了遥控指令及与遥控指令执行相关的遥测参数、遥测参数值及参数阈值的映射关系，包括指令码、与指令相关的状态、该状态发指令前的数值、最小值、最大值五个属性；所述的基本遥测表记录了需要定期监视的卫星遥测参数、遥测参数值及参数阈值的映射关系，包括与指令相关的状态、正常最小值、正常最大值三个属性；

(2)根据分系统或单机设计相应的自测试任务链，并将自测试任务链由地面经过测试验证后由地面上注至卫星，从星载总线上获取数据包并判断数据包中包含的内容为遥控指令、轮询指令和遥测数据中的哪一种；所述的遥控指令为星务调度单元发送给各星载智能设备的指令数据，所述的轮询指令为星务调度单元轮询各星载智能设备状态的轮询数据，所述的遥测数据为各星载智能设备回复的自身遥测状态数据；

(3)如果数据包中包含的内容为轮询指令，则设置收到轮询格式标识，结束；如果数据包中包含的内容为遥控指令，则提取指令码，从指令遥测相关表中查找出与指令码对应的遥测参数信息，并设置遥测初始状态为未更新状态，结束；如果数据包中包含的内容为遥测数据，则判断遥测数据是否包含了和指令码对应的遥测参数且该遥测参数状态为未更新，如果遥测数据包含了和指令码对应的遥测参数且该遥测参数状态为未更新，则将数据包中的遥测数据值与指令遥测相关表中对应的参数阈值进行比对，给出指令执行是否正常并对指令遥测相关表中相应的遥测数据值进行更新，如果遥测数据未包含和指令码对应的遥测参数且该遥测参数状态为未更新则进入步骤(4)；

(4)判断遥测数据是否包含了基本遥测表中的遥测参数，如果遥测数据没有包含基本遥测表中的遥测参数则结束，如果遥测数据包含了基本遥测表中的遥测参数则将各遥测数据与基本遥测表中对应的参数阈值进行比对，根据遥测包中的遥测数据值是否在参数阈值范围内给出正常信息或者报警信息，结束。