CN103676853B

CN103676853B - 一种自动化遥感指令生成及验证方法

Info

Publication number: CN103676853B
Application number: CN201310631335.9A
Authority: CN
Inventors: 邱虎; 刘明亮; 喻文勇
Original assignee: China Center for Resource Satellite Data and Applications CRESDA
Current assignee: China Center for Resource Satellite Data and Applications CRESDA
Priority date: 2013-11-29
Filing date: 2013-11-29
Publication date: 2016-01-13
Anticipated expiration: 2033-11-29
Also published as: CN103676853A

Abstract

一种自动化遥感指令生成及验证方法，（1）建立遥感卫星遥感指令发送链路规则；（2）建立卫星正向指令模板库；（3）建立指令模板规则序列库；（4）确定本次探测计划对应的工作项目以及每个工作项目下的基本操作单元；（5）生成完整的卫星可执行的指令序列块；（6）解析基本操作单元，判断指令序列块中基本操作单元的执行步骤、间隔时间是否符合卫星逆向指令参数项模板库中的约束要求，若不符合，则人工检查用户输入的探测计划以及建立的指令模板规则序列库，修改后从步骤（4）开始重新执行；否则将符合约束条件的指令序列块存储，并按照遥感指令发送链路规则发送至卫星指令上注中心，由卫星指令上注中心上传至卫星。

Description

一种自动化遥感指令生成及验证方法

技术领域

本发明属于遥感卫星测控方法，具体涉及基于卫星有效载荷使用约束及规则的测控指令生成及自动反编比对方法。

背景技术

近年，遥感卫星在国民建设中发挥越来越重要的作用，各级别用户对遥感卫星的常规及应急业务需求也越来越频繁，这对遥感卫星有效载荷管理也提出了很高的要求，高效准确的编制卫星指令成为地面系统建设中的关键环节。

通常，对有效载荷的管理方法是针对制定卫星的工作特点，一体化管理用户采集需求，编制特定指令合理利用卫星资源，采用多次人工比对的方式确保上行指令的正确性，同时通过遥测信息监测和调整有效载荷对遥控指令的执行情况以及卫星的工作状态。

对有效载荷控制的指令编制是地面系统任务执行的关键环节，也是关系到卫星系统运行安全和信息获取控制效率的重要问题。当卫星数、任务数或约束数较多时，有效载荷控制可靠性难以保证，因此一般采用指令语法、语义的多级检查、指令反演、双机比对、多种类多频次的对接试验等手段，要求指令操作人员对卫星的各项指标有较深入的理解，通过人工的方式进行全面的比对工作，这种形式往往耗时费力，研发效率和运行控制工作效率不高。在最近的地面系统运行中，研究多种平台共存、多种有效载荷、多种传感器、高低轨道时有效载荷控制模式、控制规则，用工程的方法，在任务规划、指令生成、指令反编比对之间进行有效载荷控制通用指令模板研究，实现指令的自动正向生成及逆向指令反编后的自动化比对。解决操作人员使用时对有效载荷控制指令的繁琐的人工比对，确保指令的百分之百正确性，并兼顾有效载荷控制灵活性和效率。

发明内容

本发明的技术解决问题是：针对现有的技术及流程缺陷，提供一种能针对特定卫星约束要求的指令正向编排和指令逆向反编自动比对的指令生成校验方法，实现指令的自动化比对，确保指令的正确性和有效性。

本发明的技术解决方案是：一种自动化遥感指令生成及验证方法，步骤如下:

（1）建立遥感卫星遥感指令发送链路规则；

（2）建立卫星正向指令模板库：首先梳理卫星所有工作项目，将每个工作项目设置索引；然后将卫星每个工作项目分解为基本操作单元,每个基本操作单元设置索引编号,并为每个基本操作单元的输入参数项进行信息标注；所述的基本操作单元为遥感卫星工作载荷的不同工作模式；

（3）建立指令模板规则序列库：根据遥感卫星各基本操作单元的工作过程，将每个基本操作单元的执行步骤、间隔时间、执行码字存储在各自的指令模板规则序列库中；

（4）根据用户输入的探测计划，调用卫星正向指令模板库，确定本次探测计划对应的工作项目以及每个工作项目下的基本操作单元；

（5）根据步骤（4）中确定的基本操作单元调用相应的指令模板规则序列库，根据遥感卫星的指令封装格式将上述确定的工作项目、基本操作单元以及基本操作单元的执行步骤、间隔时间、执行码字进行封装，生成完整的卫星可执行的指令序列块；

（6）从上述生成的指令序列块中解析出基本操作单元，判断指令序列块中基本操作单元的执行步骤、间隔时间是否符合卫星逆向指令参数项模板库中的约束要求，若不符合，则人工检查用户输入的探测计划以及步骤（3）中建立的指令模板规则序列库，修改后从步骤（4）开始重新执行；否则转步骤（7）；

（7）将符合约束条件的指令序列块存储，并按照步骤（1）中建立的遥感指令发送链路规则发送至卫星指令上注中心，由卫星指令上注中心上传至卫星。

所述的卫星逆向指令参数项模板库包括指令码字序号、指令码字序列、指令内容、指令约束时序要求和指令模板关联要求；所述的指令内容与基本操作单元对应；

将卫星工作载荷不同工作模式下的约束条件转换成约束公式，存储在指令约束时序要求中；根据用户输入的探测计划，将基本操作单元每个执行步骤的执行先后顺序存储在指令模板关联要求中。

所述步骤（1）中遥感指令发送链路规则采用“三判二”的链路机制，即对于每个指令序列块，均发送三次，抽取其中的两个指令序列块进行CRC比对，将比对通过的指令序列块发送。

本发明与现有技术相比有益效果为：

（1）本发明能够适用特定卫星的多重动态约束快速处理及指令准确生成及自动校验。一方面实现了对特定卫星的约束进行判读及动态约束管理，另一方面通过对指令序列进行模板化建设，实现指令块的多重自动化比对。本发明是一种高可靠性的指令生成方法，自动化程度高，可维护性强，可用于遥感卫星的业务运行。

（2）本发明方法避免了之前的人工比校验方法的不确定性和一旦出现错误就不可弥补的情况，减少指令比对过程的不确定性对操作人员带来的心理压力，降低对指令编排人员的技术掌握要求及操作难度。同时，更加重要的是，本发明切实、高效、稳妥地保证卫星多年在轨期间的指令生成准确性。

（3）本发明在生成指令序列块后，为确保指令的正确性，需对指令进行反编验证。将解析后的结果与数据库中的正向指令库及反向规则库进行匹配，首先匹配该任务使用的指令模板，之后对模板的主要参数进行约束检查，可确保实现指令的100%正确性。

（4）本发明能够对光学、立体测绘、雷达等各种不同种类的卫星分别建立独立的卫星正向指令模板库。该指令模板库是各种载荷任务的基本指令单元，通过多个基本指令模板库组合使用实现单次工程任务。正向指令生成模板库的建立主要是便于指令的快速生成，同时也提高了工程任务实现的灵活性。

（5）本发明对指令的反编校验采用人工判读指令序列和参数约束的形式实现，逆向指令生成模板库的建立可以实现系统自动的约束判读。该模板库建设将卫星工作载荷的各种约束参数均提取成数学判读公式，并确保其完备性，实现系统的自动判读。在系统运行期间，将新的规则更新至模板库中，确保卫星寿命期内的安全运行。

附图说明

图1为本发明方法流程图。

具体实施方式

一种自动化遥感卫星指令生成及反编自动比对方法，如图1所示，包括以下的完整实施步骤：

（1）指令发送链路规则的建立

一般的遥感卫星业务指令需通过光纤与卫星指令上注中心进行数据传输，包括上注的遥控指令及实时遥测数据等。地面系统需对链路进行控制管理，包括控制管理负责各线程模块的初始化、管理、监视和工作状态的控制。

为保证在链路发送过程中数据的有效性和可靠性，在链路协议上采用“三判二”的链路机制，即对于每个指令任务，均发送三次，抽取其中的两个指令数据块进行CRC（校验和）比对，若结果一致，则可确保发送指令数据的100%正确性。

（2）卫星正向指令模板库的建立

正向指令生成模板库建立的主要输入依据为卫星“指令生成及使用准则”，其建立步骤如下：

首先梳理卫星所有工作项目，一般包括实传成像、记录成像、回放、侧摆成像、载荷参数调整等。

然后将每个工作项目分解为基本操作单元，例如实传成像包括A相机实传成像、B相机实传成像；侧摆成像包括整星正角度侧摆和整星负角度侧摆；载荷参数调整包括A相机调焦、B相机增益调整等。

再次，为每个基本操作单元设置索引编号（即模板编号），同时将基本操作单元输入参数项等信息标注，下表1为模板库实例：

例如：实现侧摆-8度实传成像的工作任务，则将调用模板号为M[1]、M[2]、M[1+n]三个模板共同完成该项任务，同时也将获取完成该项工作任务所需的参数个数和参数内容。

（3）指令模板规则序列库的建立

该规则序列库的主要内容是建立每个基本操作单元的指令项序列，详细约定各操作项的执行步骤、间隔时间、指令码字等，用于完成单个工作任务项。下表2为A相机实时成像M[1]指令模板规则序列库实例：

序号	时序要求	指令代号	指令名称	指令码字
					Cod[1][1]	T[1]=T-100	KARS[1]	数传分系统加电	02EAAAAH
Cod[1][2]	T[2]=T-60	KARS[2]	编码单元开机	60AAAAAH
					Cod[1][3]	T[3]=T-26	KARS[3]	压缩编码器开机	5B3AAAAH

Cod[1][i]	T[i]=T	KARS[4]	A相机实时成像开	00B3AAAH
					……	……	……	……	……

将各种载荷工作项目编目入库，各指令码字、执行步骤及间隔时间等分别建立对应数据库表结构，同时，可以定期对指令模板进行维护、添加宏动作与指令映射维护等。

（4）生成指令序列块

根据用户输入的探测计划，调用卫星正向指令模板库，确定本次探测计划对应的工作项目以及每个工作项目下的基本操作单元；并根据确定的基本操作单元调用相应的指令模板规则序列库，根据遥感卫星的指令封装格式将上述确定的工作项目、基本操作单元以及基本操作单元的执行步骤、间隔时间、执行码字进行封装，生成完整的卫星可执行的指令序列块；

不同遥感卫星有类似的指令封装格式，一般为有效数据区的前后分别封装上块头和快尾，生成固定长度的完整指令数据帧。下表3为其通常的封装结构：

例如：实现侧摆-8度实传成像的工作任务，则将调用模板号为M[1]、M[2]、M[1+n]三个模板共同完成该项任务，其有效指令数据为：01AA106033E10104FF09AAD835E10104FF0AAA。封装后的指令块为：B1B269DC325F01AA106033E10104FF09AAD835E10104FF0AAA9225AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA。

（5）卫星逆向指令参数项模板库的建立

逆向指令生成模板库的建设主要依据也是上述的“指令生成及使用准则”，将准则中的可变参数解析为实际物理量，主要存储基本操作单元的约束要求。

卫星逆向指令参数项模板库包括指令码字序号、指令码字序列、指令内容、指令约束时序要求和指令模板关联要求；所述的指令内容与基本操作单元对应；指令约束时序要求中存储约束公式，该约束公式根据卫星工作载荷不同工作模式下的约束条件转换而成，比如相机的开机指令应晚于开机指令至少40s，即可以用表3中指令约束时序要求中T[1]-T[2]<-40s来表示。

指令模板关联要求中存储基本操作单元每个执行步骤的执行先后顺序。例如M[1]为模板号，Cod[1][i]=InCod[j]表示正向表2中的指令模板规则序列库的指令代码应和逆向模板库指令码字序列相同。

根据不同卫星的特性，约束条件还包括使用的正向指令模板号、指令的可变参数数量、参数的取值约束等。

下表4为逆向指令参数模板库实例。

（6）约束比对

从上述生成的指令序列块中解析出基本操作单元，即将生成的指令序列块按照表3的指令封装格式进行反向解析出有效数据块。

将指令反编后的指令序列和主要参数与表4的逆向指令参数库进行主键匹配，自动匹配指令和参数的合法性，实现指令的模板一致性检查和参数合法性匹配检查。匹配和检查成功后，可以实现指令的正确性确认。即当指令序列块中基本操作单元的执行步骤、间隔时间符合卫星逆向指令参数项模板库中的约束要求时，进行发送，若不符合，进入人工处理模式。

（7）人工处理模式

若上述自动反编比对的指令模板或输入参数未能通过正确性验证，则将转入应急人工处理模式。人工处理的工作内容包括对输入参数的合法性计算，指令模板规则序列库的正确性检查等工作。由人工将查出的问题进行修改并重新开始执行。

指令模板规则序列库中的内容可以定期更新以及增加新的内容，对人工处理模式查出的问题更新至模板库。

（8）完成发送

将自动生成并校验无误的指令序列块按照上述建立的遥感指令发送链路规则输出，选择有效测控圈次，发送至指令上注中心，采用“三判二”形式确认指令接收无误后，上注卫星。

本发明未详细说明部分属于本领域技术人员公知常识。

Claims

1.一种自动化遥感指令生成及验证方法，其特征在于步骤如下:

(1)建立遥感卫星遥感指令发送链路规则；

(2)建立卫星正向指令模板库：首先梳理卫星所有工作项目，将每个工作项目设置索引；然后将卫星每个工作项目分解为基本操作单元,每个基本操作单元设置索引编号，并为每个基本操作单元的输入参数项进行信息标注；所述的基本操作单元为遥感卫星工作载荷的不同工作模式；

(3)建立指令模板规则序列库：根据遥感卫星各基本操作单元的工作过程，将每个基本操作单元的执行步骤、间隔时间、执行码字存储在各自的指令模板规则序列库中；

(4)根据用户输入的探测计划，调用卫星正向指令模板库，确定本次探测计划对应的工作项目以及每个工作项目下的基本操作单元；

(5)根据步骤(4)中确定的基本操作单元调用相应的指令模板规则序列库，根据遥感卫星的指令封装格式将上述确定的工作项目、基本操作单元以及基本操作单元的执行步骤、间隔时间、执行码字进行封装，生成完整的卫星可执行的指令序列块；

(6)从上述生成的指令序列块中解析出基本操作单元，判断指令序列块中基本操作单元的执行步骤、间隔时间是否符合卫星逆向指令参数项模板库中的约束条件，若不符合，则人工检查用户输入的探测计划以及步骤(3)中建立的指令模板规则序列库，修改后从步骤(4)开始重新执行；否则转步骤(7)；

(7)将符合约束条件的指令序列块存储，并按照步骤(1)中建立的遥感指令发送链路规则发送至卫星指令上注中心，由卫星指令上注中心上传至卫星。

2.根据权利要求1所述的一种自动化遥感指令生成及验证方法，其特征在于：所述的卫星逆向指令参数项模板库包括指令码字序号、指令码字序列、指令内容、指令约束时序要求和指令模板关联要求；所述的指令内容与基本操作单元对应；

3.根据权利要求1所述的一种自动化遥感指令生成及验证方法，其特征在于：所述步骤(1)中遥感指令发送链路规则采用“三判二”的链路机制，即对于每个指令序列块，均发送三次，抽取其中的两个指令序列块进行CRC比对，将比对通过的指令序列块发送。