CN102981849B - 一种基于xml的航天器通用化指令生成方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于xml的航天器通用化指令生成方法。该方法包括四个步骤：指令结构描述、指令内容分解、指令结构解析与指令内容输入、指令生成。首先将航天器指令分为块头、块中和块尾部分；然后根据指令的实际含义，将航天器指令文件中的各指令分解为指令块的最小单元data，将指令块data内容填入块头、块中和块尾部分；接着依次解析块头、块中和块尾data，动态生成指令块用户输入界面，用户完成相应data内容，完成块头、块中和块尾内容的组织；最后，根据填充指令结构中的内容，生成指令的二进制字节序列。本发明给出了一种结构简单且能适用于各种指令的航天器指令结构，实现了指令生成功能的通用化处理，提高了研制效率，节省了航天器研制成本。

Description

一种基于xml的航天器通用化指令生成方法

技术领域

本发明涉及一种基于xml的航天器通用化指令生成方法，属于航天器指令控制技术领域。

背景技术

航天器在太空中的运行控制是根据地面发出的指令进行的，一般由地面上注指令，经过星地通信链路传输，星上接收指令并解码处理，完成对航天器的运行控制。所以航天器研制阶段需要一套指令生成软件来完成指令的生成，从而实现对航天器的控制。由于各类航天器对卫星控制需求不同，所以各航天器的指令生成软件需要生成的指令种类存在差异，导致每个航天器型号都需要开发一套指令生成软件。为此，本文提出了一种方法，可以基于xml语言来描述一颗航天器所需的指令，然后根据xml描述来实现航天器的指令生成。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种基于xml描述的航天器通用化指令生成方法，直接使用xml描述该型号的所有指令并加载到软件配置文件中即可实现新型号的指令生成，从而提高型号研发效率，避免研发新的指令生成软件带来的错误，同时也为型号研制节约了成本。

本发明的基于xml的航天器通用化指令生成方法，包括四个步骤：指令结构描述、指令内容分解、指令结构解析与指令内容输入、指令生成。

步骤一、指令结构描述；

将航天器指令分为块头、块中和块尾部分；其中，在<TcBlock>和</TcBlock>之间填写指令块的主程序；在<TcHead>和</TcHead>之间填写指令块的块头内容，块头内容包括块识别、块类型、有效长度；在<TcContent>和</TcContent>之间填写块中内容，块中是一系列指令单元，在<TcUnit>和</TcUnit>之间填写各指令单元内容；在<TcTail>和</TcTail>之间填写块尾内容，块尾内容为校验信息和填充数据。

航天器指令结构为：

步骤二、指令内容分解；

根据指令的实际含义，将航天器指令文件中的各指令分解为指令块的最小单元data，将指令块data内容填入块头、块中和块尾部分；其中，采用type表示data的类型；采用fromBase表示data的进制；采用id表示该data结构的标识，用于区分各个data；采用des表示该data结构的描述，表示此最小单元表示的含义；采用fillByteLen表示该data结构占用的字节数；采用isHighByteFirst表示该data结构的高低位排布，其中true表示高位在前，false表示低位在前。

步骤三、指令结构解析与指令内容输入；

依次解析块头、块中和块尾data；首先解析指令块块头data，当需要用户录入块头data信息内容时，动态生成指令块的块头内容用户输入界面，用户根据具体指令输入块头data信息内容，完成块头的组织；其次解析指令块块中data，当需要用户选择、录入指令单元data信息内容时，动态生成指令块中的指令单元结构，用户选择、录入指令单元data信息内容，完成块中的组织；最后解析指令块块尾信息，当需要用户录入块尾data信息内容时，动态生成指令块的块尾内容用户输入界面，用户输入块尾data信息内容，完成块尾的组织。

步骤四、指令生成；

根据步骤三填充指令结构中的内容，生成指令的二进制字节序列，同时生成指令的解释信息。

当data的类型为固定型，记为fixed；data进一步包括val子项，val表示该data的值；解析固定型data时，根据val子项得到data的值，根据fillByteLen子项得到data占有的字节数，根据isHighByteFirst子项得到data的字节序；根据这三项信息，得出data对应的指令内容。

当data的类型为输入型，记为input；解析输入型data时，根据fillByteLen子项得到data占有的字节数，再根据isHighByteFirst子项得到data的字节序，data的值则由用户通过界面输入框输入；根据用户输入的值以及fillByteLen、isHighByteFirst信息得出data对应的指令内容。

当data的类型为有效长度型，记为validlen；data进一步包括invalidLen子项，invalidLen表示无效字节数；解析有效长度型data时，根据fillByteLen子项得到data占有的字节数，再根据isHighByteFirst子项得到data的字节序，再根据invalidLen子项得出指令块中无效字节的长度，由指令块的总长度减去无效长度，得出有效长度的值；根据有效长度的值以及fillByteLen、isHighByteFirst信息得出该data对应的指令内容。

当data的类型为选项型，记为option；data进一步包括val子项，val子项中有多个选项item，其中，item表示对应选项的实际值，item的name属性对应选项的用户界面展现值；解析选项型data时，根据fillByteLen子项得到该data占有的字节数，再根据isHighByteFirst子项得到该data的字节序，data的值是用户通过界面选择框进行选择的，选择框的内容则是由val子项得到的，val子项中的一个item即对应选择框中的一个选项；根据用户选择的实际值以及fillByteLen、isHighByteFirst信息得出该data对应的指令内容。

当data的类型为时间型，记为time；data还进一步包括byteSort子项，表示字节序；解析时间型data时，字节序以byteSort子项的字节序为优先，无byteSort子项时，字节序由isHighByteFirst子项得出；根据fillByteLen子项得到该data占有的字节数，再根据byteSort子项或isHighByteFirst子项得到该data的字节序，data的值为用户通过时间输入框输入的时间与基准时间的秒差值；根据data的值以及fillByteLen、byteSort或isHighByteFirst信息得出该data对应的指令内容。

当data的类型为校验型，记为crc；data还进一步包括val子项，val子项中包含2个选项item，2个item选项分别对应异或校验计算方式和CRC校验计算方式；解析校验型data时，根据fillByteLen子项得到该data占有的字节数，再根据isHighByteFirst子项得到该data的字节序，根据用户选择采用异或校验计算方式还是CRC校验计算方式，data的值为异或校验或CRC校验计算得到的值；根据data的值以及fillByteLen、isHighByteFirst信息得出该data对应的指令内容。

当data的类型为填充型，记为fillarea；data还进一步包括val子项和len子项，其中val子项表示data的值，len子项表示遥控数据帧数据区长度，len子项的选项item表示遥控数据帧数据区长度的几个选项；解析填充型data时，填充位的存在与否取决于块头、块数据和块尾的字节数之和是否满足遥控数据帧数据区长度的要求，若块头、块数据和块尾的字节数之和小于遥控帧数据区的长度要求则需要以若干个固定值进行填充；遥控数据帧数据区的长度由填充型data的len子项决定，设data的len子项共有n个item，用数组item[n-1]装载，item[n-1]中的数是严格增序排列，则item取值为item选项中大于块头、块数据和块尾的字节数之和，且最接近块头、块数据和块尾的字节数之和的长度，data值为item值减去块头、块数据和块尾的字节数之和；根据data的值以及fillByteLen、isHighByteFirst信息得出该data对应的指令内容。

有益效果

（1）该方法实现了指令生成功能的通用化处理，改变了现有一个型号一套指令生成软件的现状，今后所有型号都可以通过xml指令描述来实现指令的生成。并且同平台的型号经过少量修改，就可以沿用老型号的xml指令描述文件，大大提高了研制效率，同时为航天器研制节省了一些成本。

（2）本发明通过对航天器指令进行分析，给出了一种基于xml语言的、结构简单且能够适用于各种指令的航天器指令结构，而且，三块结构中的内容均采用统一的最小单元data来填充，并根据内容的不同设计了7种data的格式，便于用户理解使用和后续计算机解析，减小了计算机解读和处理的复杂程度。

附图说明

图1为指令生成的四步骤。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

如图1所示，本发明提供了一种基于xml描述的航天器通用化指令生成方法，包括指令结构描述、指令内容分解、结构解析与用户指令内容输入、指令生成四个步骤。

步骤一、指令结构描述。

航天器的指令种类差异很大，但每个指令块结构都是类似的，将指令块分为块头、块中和块尾三部分，其中在<TcBlock>和</TcBlock>之间填写指令块的主程序；在<TcHead>和</TcHead>之间填写指令块的块头部分，块头内容一般包括块识别、块类型、有效长度等数据；在<TcContent>和</TcContent>之间填写块中部分，块中是一系列指令单元，在<TcUnit>和</TcUnit>之间填写一个指令单元内容；在<TcTail>和</TcTail>之间填写块尾部分，块尾内容为校验信息和填充数据等。

基于xml语言描述的航天器指令结构如下所示：

其中块头内容、指令单元内容、块尾内容根据指令的实际含义进行填充。

步骤二、指令内容分解。

块头、块中和块尾三部分都由一串二进制字节组成，根据指令的实际含义，将航天器指令文件中的各指令分解，可以将连续一个或多个字节看成是组成指令块的最小单元（data），将data内容填入块头、块中和块尾部分。data  一般包含的属性有：类型（type）和进制（fromBase）。

fromBase=n，表示该data使用n进制，常用n＝10或16。

不同型号航天器，其指令文件中指令表述不一致，例如有的指令块是高位在前，有的指令块是低位在前；有的指令块有固定值，有的指令块需要计算得出，不同指令块占用的长度不同等等。对以往所有航天器指令块中data进行分析归纳，将data分为固定型、输入型、有效长度型、选项型、时间型、校验型、填充型七种类型。

data一般包含以下子项：（1）标识(id)，为该data结构的标识，用于区分各个data；（2）描述(des)，为该data结构的描述，表示此最小单元表示的含义；（3）占用字节数(fillByteLen)，为该data结构占用的字节数；（4）是否高位在前(isHighByteFirst)，为构成该data结构的高低位排布，其中true表示高位在前，false表示低位在前。

data的xml描述一般性描述如下：

以上是必选项，另外还有可选项，如val、invalidLen等，在下一步的解析过程会描述。其中，单元类型、进制显示、单元标识、单元描述、单元值、单元所占字节数、是否高位在前等根据指令的实际含义填充。

步骤三、指令结构解析与用户指令内容输入。

块头、块中指令单元和块尾都是由data组成的，依次解析块头、块中和块尾data。首先解析块头信息，当需要用户录入块头data信息内容时，根据解析信息动态生成指令块的块头内容的用户输入界面，用户输入块头各data信息内容，完成块头的组织；然后解析块中信息，块中信息可以包含n类指令单元，当需要用户选择、录入指令单元data信息内容时，根据步骤一中描述的指令单元结构信息，动态生成指令块中的指令单元结构，供用户选择，用户选择本条指令块需要的指令单元，并录入指令单元中各data信息内容，完成块中的组织；最后解析块尾信息，方法和解析块头相同，用户输入块尾各data信息内容，完成块尾的组织。

解析data时，根据data类型，分别进行相应的解析处理。

（1）固定型

固定型是指data对应的一个或多个字节是完全固定，记为fixed。

例如：

其中，val表示该data的值，上述块类型是一个固定值30。

解析该类型data时，根据val子项得到该data的值，根据fillByteLen子项得到该data占有的字节数，再根据isHighByteFirst子项得到该data的字节序，根据这三项信息，得出该data对应的指令内容。

（2）输入型

输入型是指data对应的一个或多个字节是由用户输入的，是可变的，记为input。

例如：

其中，上述块号是需要用户输入的。

解析该类型data时，根据fillByteLen子项得到该data占有的字节数，再根据isHighByteFirst子项得到该data的字节序，data的值则由用户通过界面输入框输入，根据用户输入的值以及fillByteLen、isHighByteFirst信息得出该data对应的指令内容。

（3）有效长度型

有效长度型是指data对应的一个或多个字节表示整个指令块的有效长度，记为validlen。

例如：

其中，invalidLen表示子项无效字节数，该子项用于计算指令块有效的字节数，由整个指令块的长度减去无效字节数，软件就可以自动计算出有效数据长度的值。上述data的无效字节数为8。

解析该类型data时，根据fillByteLen子项得到该data占有的字节数，再根据isHighByteFirst子项得到该data的字节序，再根据invalidLen子项得出指令块中无效字节的长度，由指令块的总长度减去无效长度，得出有效长度的值。根据有效长度的值以及fillByteLen、isHighByteFirst信息得出该data对应的指令内容。

（4）选项型

选项型是指data对应的一个字节或多个字节是在几个选项中选择的，记为option。

例如：

其中，val表示该data的值，val子项中有多个选项item，其中，item表示对应选项的实际值，item的name属性值对应选项的用户界面展现值。例如第一项，显示内容为RTUA，值为07。

解析该类data时，根据fillByteLen子项得到该data占有的字节数，再根据isHighByteFirst子项得到该data的字节序，data的值是用户通过界面选择框进行选择的，选择框的内容则是由val子项得到的，val子项中的一个item即对应选择框中的一个选项。Item的name属性值对应选项的展现值，item的内容则对应选项的实际值。根据用户选择的实际值以及fillByteLen、isHighByteFirst信息得出该data对应的指令内容。

（5）时间型

时间型是指data对应的一个字节或多个字节表示星上时间，记为time。

例如：

其中，byteSort表示字节序，由于时间类型一般占用4个字节，各个型号航天器的字节序有可能不同，上述2,3,0,1表示的字节序为HWLB,HWHB,LWLB,LWHB，其中，HWLB，HWHB，LWLB，LWHB是航天器指令文件中常用的写法，HW表示高字在前，LB表示低字节在前，LW表示低字在前，HB表示高字节在前。

解析该类data时，字节序以byteSort子项的字节序为优先，无byteSort子项时，字节序按isHighByteFirst子项得出，根据fillByteLen子项得到该data占有的字节数，再根据byteSort子项或isHighByteFirst子项得到该data的字节序，data的值为用户通过时间输入框输入的时间与基准时间的秒差值，根据data的值以及fillByteLen、byteSort或isHighByteFirst信息得出该data对应的指令内容。

（6）校验型

校验型是指data对应的一个或多个字节表示为指令块的校验位，记为crc，校验的计算方法一般有CRC校验、异或校验。

例如

其中val表示该data的值，val包括2个选项item，2个item选项分别对应通过异或校验和CRC校验计算得出值。

解析该类data时，根据fillByteLen子项得到该data占有的字节数，再根据isHighByteFirst子项得到该data的字节序，根据用户选择采用异或校验计算方式还是CRC校验计算方式，data的值为异或校验或CRC校验计算得到的值；根据data的值以及fillByteLen、isHighByteFirst信息得出该data对应的指令内容。

（7）填充型

填充型是指data对应的一个或多个字节表示为指令块的填充位，记为fillarea。

例如：

其中，val子项表示data的值，len子项表示遥控数据帧数据区长度，len子项的选项item表示遥控数据帧数据区长度的几个选项。

解析该类data时，填充位的存在与否取决于块头、块数据和块尾的字节数之和是否满足遥控数据帧数据区长度的要求，若块头、块数据和块尾的字节数之和小于遥控帧数据区的长度要求则需要以若干个固定值（填充型data的val子项值）进行填充；遥控帧数据区的长度由填充型data的len子项决定。设data的len子项共有n个item，用数组item[n-1]装载。Item[n-1]中的数是严格增序排列。item取值为item选项中大于块头、块数据和块尾的字节数之和,且最接近块头、块数据和块尾的字节数之和的长度，data值为item值减去块头、块数据和块尾的字节数之和。根据data的值以及fillByteLen、isHighByteFirst信息得出该data对应的指令内容。填充位的计算的伪代码如下表所示：

表2填充位计算方法伪代码

步骤四、指令生成。

根据步骤三填充指令结构中的内容，就可以生成指令的二进制字节序列，同时生成指令的解释信息，便于用户理解和查对。

将生成的指令上传至卫星，卫星通过对应的解码程序将指令解析为具体的操作动作，控制航天器的运行。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种基于xml的航天器通用化指令生成方法，其特征在于包括以下四个步骤：

步骤一、指令结构描述；

将航天器指令分为块头、块中和块尾部分；其中，在<TcBlock>和</TcBlock>之间填写指令块的主程序；在<TcHead>和</TcHead>之间填写指令块的块头内容，块头内容包括块识别、块类型、有效长度；在<TcContent>和</TcContent>之间填写块中内容，块中是一系列指令单元，在<TcUnit>和</TcUnit>之间填写各指令单元内容；在<TcTail>和</TcTail>之间填写块尾内容，块尾内容为校验信息和填充数据；

航天器指令结构为：

<TcBlock>

<TcHead>块头内容</TcHead>

<TcContent>

<TcUnit>指令单元内容</TcUnit>

……

<TcUnit>指令单元内容</TcUnit>

</TcContent>

<TcTail>块尾内容</TcTail>

</TcBlock>

步骤二、指令内容分解；

根据指令的实际含义，将航天器指令文件中的各指令分解为指令块的最小单元data，将指令块data内容填入块头、块中和块尾部分；其中，采用type表示data的类型；采用fromBase表示data的进制；采用id表示该data结构的标识，用于区分各个data；采用des表示该data结构的描述，表示此最小单元表示的含义；采用fillByteLen表示该data结构占用的字节数；采用isHighByteFirst表示该data结构的高低位排布，其中true表示高位在前，false表示低位在前；

data结构为：

<data type＝"单元类型"fromBase＝"进制">

<id>单元标识</id>

<des>单元描述</des>

<fillByteLen>单元所占字节数</fillByteLen>

<isHighByteFirst>是否高位在前</isHighByteFirst>

</data>

其中，data分为固定型、输入型、有效长度型、选项型、时间型、校验型和填充型；

当所述data的类型为固定型时，记为fixed；data进一步包括val子项，val表示该data的值；解析固定型data时，根据val子项得到data的值，根据fillByteLen子项得到data占有的字节数，根据isHighByteFirst子项得到data的字节序；根据这三项信息，得出data对应的指令内容；

当所述data的类型为输入型时，记为input；解析输入型data时，根据fillByteLen子项得到data占有的字节数，再根据isHighByteFirst子项得到data的字节序，data的值则由用户通过界面输入框输入；根据用户输入的值以及fillByteLen、isHighByteFirst信息得出data对应的指令内容；

当所述data的类型为有效长度型时，记为validlen；data进一步包括invalidLen子项，invalidLen表示无效字节数；解析有效长度型data时，根据fillByteLen子项得到data占有的字节数，再根据isHighByteFirst子项得到data的字节序，再根据invalidLen子项得出指令块中无效字节的长度，由指令块的总长度减去无效长度，得出有效长度的值；根据有效长度的值以及fillByteLen、isHighByteFirst信息得出该data对应的指令内容；

当所述data的类型为选项型时，记为option；data进一步包括val子项，val子项中有多个选项item，其中，item表示对应选项的实际值，item的name属性对应选项的用户界面展现值；解析选项型data时，根据fillByteLen子项得到该data占有的字节数，再根据isHighByteFirst子项得到该data的字节序，data的值是用户通过界面选择框进行选择的，选择框的内容则是由val子项得到的，val子项中的一个item即对应选择框中的一个选项；根据用户选择的实际值以及fillByteLen、isHighByteFirst信息得出该data对应的指令内容；

当所述data的类型为时间型时，记为time；data还进一步包括byteSort子项，表示字节序；解析时间型data时，字节序以byteSort子项的字节序为优先，无byteSort子项时，字节序由isHighByteFirst子项得出；根据fillByteLen子项得到该data占有的字节数，再根据byteSort子项或isHighByteFirst子项得到该data的字节序，data的值为用户通过时间输入框输入的时间与基准时间的秒差值；根据data的值以及fillByteLen、byteSort或isHighByteFirst信息得出该data对应的指令内容；

当所述data的类型为校验型时，记为crc；data还进一步包括val子项，val子项中包含2个选项item，2个item选项分别对应异或校验计算方式和CRC校验计算方式；解析校验型data时，根据fillByteLen子项得到该data占有的字节数，再根据isHighByteFirst子项得到该data的字节序，根据用户选择采用异或校验计算方式还是CRC校验计算方式，data的值为异或校验或CRC校验计算得到的值；根据data的值以及fillByteLen、isHighByteFirst信息得出该data对应的指令内容；

当所述data的类型为填充型时，记为fillarea；data还进一步包括val子项和len子项，其中val子项表示data的值，len子项表示遥控数据帧数据区长度，len子项的选项item表示遥控数据帧数据区长度的几个选项；解析填充型data时，填充位的存在与否取决于块头、块数据和块尾的字节数之和是否满足遥控数据帧数据区长度的要求，若块头、块数据和块尾的字节数之和小于遥控帧数据区的长度要求则需要以若干个固定值进行填充；遥控数据帧数据区的长度由填充型data的len子项决定，设data的len子项共有n个item，用数组item[n-1]装载，item[n-1]中的数是严格增序排列，则item取值为item选项中大于块头、块数据和块尾的字节数之和，且最接近块头、块数据和块尾的字节数之和的长度，data值为item值减去块头、块数据和块尾的字节数之和；根据data的值以及fillByteLen、isHighByteFirst信息得出该data对应的指令内容；

步骤三、指令结构解析与指令内容输入；

依次解析块头、块中和块尾data；首先解析指令块块头data，当需要用户录入块头data信息内容时，动态生成指令块的块头内容用户输入界面，用户根据具体指令输入块头data信息内容，完成块头的组织；其次解析指令块块中data，当需要用户选择、录入指令单元data信息内容时，动态生成指令块中的指令单元结构，用户选择、录入指令单元data信息内容，完成块中的组织；最后解析指令块块尾信息，当需要用户录入块尾data信息内容时，动态生成指令块的块尾内容用户输入界面，用户输入块尾data信息内容，完成块尾的组织；

步骤四、指令生成；

根据步骤三填充指令结构中的内容，生成指令的二进制字节序列，同时生成指令的解释信息。