CN103885429B - 一种智能遥测轮询控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能遥测轮询控制方法，根据实际使用情况和要求，设计了自动优化和手动增加等多种遥测轮询时序更改手段，将下位机关机和轮询包离线所空余出的遥测资源合理的分配给其它开机下位机或在线遥测包，解决了空余遥测资源浪费的问题，提高了遥测资源的有效利用率，实现了面向用户和面向任务的遥测管理，可以应对不同的工作状况和任务需要。采用该方法解决了在静态遥测轮询控制方法中遥测资源有效利用率低的问题，提高了卫星遥测管理的智能化水平，为卫星在轨排除故障提供了数据保障，增强了卫星在轨运行的安全性和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种智能遥测轮询控制方法，应用于所有基于CCSDS分包遥测标准进行遥测轮询的航天器中。
背景技术
小卫星在轨运行过程中产生大量的遥测数据，包括卫星各设备状态、任务执行情况、信号水平和温度状况，对监控卫星运行状态，实现卫星自主管理，处理在轨故障等具有极其重要的作用。小卫星遥测体制是在CCSDS分包遥测标准的基础之上，综合格式遥测和分包遥测的特点，形成了一种兼容分包遥测和格式遥测的遥测格式。遥测码速率为4096bps，每秒钟下传4帧遥测，传送帧长为128字节，帧格式如表1所示。
表1小卫星遥测帧格式
遥测数据包按字节界限连续置入帧数据域，如果帧数据域已填满，而一个数据包没有被装完，则剩余部分放在下一帧数据域的最前面。遥测数据包由主导头和数据域组成，主导头固定为6个字节，格式如表2所示。
表2小卫星遥测数据包格式
主导头包含包识别、包顺序控制、包长三部分。遥测数据包按存入数据类型分为实时遥测包和延时遥测包，在轨正常运行的情况下，平均每秒钟允许产生实时遥测数据量的最大值为238字节。
星务中心计算机完成整星遥测的管理工作，其中包括对本机遥测包数据的采集，称为对本机的遥测轮询；此外，通过星上串行通信网络对其它下位机进行遥测轮询，将下位机应答的遥测包数据和本机遥测包数据放入遥测数据缓冲区，组帧下传。按照星务中心计算机遥测轮询频率大小分为速变遥测和缓变遥测，速变遥测轮询频率一般为1秒、4秒，缓变遥测轮询频率为8秒、32秒。在传统应用中，采用静态遥测轮询控制方法，在星务中心计算机运行的程序中设定固定的遥测轮询时序，在一个轮询周期的固定秒内对某些遥测数据包进行轮询，不能根据资源使用情况灵活调整，如表3所示为某型号卫星分包遥测数据轮询时序安排实例。
表3某卫星分包遥测轮询安排实例
在遥测管理过程中，不能根据每秒剩余遥测资源情况自动增加其它重要遥测包的轮询；当某下位机关机时，星务中心计算机按照轮询时序安排照常对该下位机进行遥测轮询，等待固定时间后，未收到应答数据，将该遥测包数据填充固定值放入遥测缓冲区，并组帧下传；当某遥测包被设置为离线状态时，星务中心计算机将不轮询该遥测包，但也不增加其它遥测包的轮询，该秒的实时遥测数据量将减少。
静态遥测轮询控制方法按照程序事先固化的轮询时序安排进行遥测数据轮询控制，存在的问题主要有：
（1）遥测资源有效利用率低，不能将下位机关机或遥测包离线所空余出宝贵的遥测资源自动或手动分配给其它遥测包；（2）遥测管理智能化水平低，在轨运行过程中不能根据实际使用情况灵活自主的更改遥测轮询安排，也不能面向用户要求更改遥测轮询安排；（3）缺乏卫星排故时的数据保障能力，在出现在轨故障时，不能临时增加需要的遥测轮询。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种智能遥测轮询控制方法，解决了在静态遥测轮询控制方法中遥测资源有效利用率低的问题，提高了卫星遥测管理的智能化水平，为卫星在轨排除故障提供了数据保障，增强了卫星在轨运行的安全性和可靠性。
本发明的技术方案是：一种智能遥测轮询控制方法，包括如下步骤：
（1）在星务中心计算机的电可擦除可编程只读存储区中建立一个轮询控制参数配置区，配置区存储“轮询安排时序表”和“轮询优先级表”，在内存中建立数组“轮询控制设置表”、变量“遥测包在离线状态”、变量“下位机开关机状态”、变量“智能轮询控制状态”、变量“优化遥测轮询时序状态”和数组“轮询周期秒剩余遥测量”；
轮询安排时序表用于存储默认或用户设定的遥测轮询时序；
轮询优先级表用于存储默认或用户设定的轮询优先级；
轮询控制设置表为L行的多维数组，L为卫星所有遥测轮询的个数，数组的元素包括“包识别”、“下位机站地址标识”、“包数据域字节数”、“轮询优先级”和T/8字节的“轮询安排时序”，T为轮询周期；
遥测包在离线状态记录所有遥测包的在离线状态，长度为L/8字节，L为卫星所有遥测轮询的个数；
下位机开关机状态记录所有下位机的开关机状态，长度为N/8字节，N为卫星所有下位机的个数；
智能轮询控制状态表示是否进入智能遥测轮询控制模式；
优化遥测轮询时序状态表示在智能遥测轮询控制模式下是否进行自动优化遥测轮询时序操作；
轮询周期秒剩余遥测量记录轮询周期T秒内每秒剩余的遥测资源字节数，即平均每秒实时遥测采集最大值减去目前该秒需要轮询的所有遥测包的字节数，轮询周期秒剩余遥测量为含有T个元素的数据，每个元素占一个字节；
（2）卫星加电时，星务中心计算机首先从“轮询安排时序表”和“轮询优先级表”中取出数值对数组“轮询控制设置表”中的变量“轮询安排时序”和“轮询优先级”进行赋值；然后检查整星遥测包的在离线和下位机开关机状态，并根据检查结果对变量“遥测包在离线状态”、变量“下位机开关机状态”以及数组“轮询周期秒剩余遥测量”进行赋值；
（3）卫星运行过程中，星务中心计算机每秒按照数组“轮询控制设置表”设置的“轮询安排时序”执行当秒卫星遥测采集任务；
（4）卫星当秒遥测采集任务完成后，星务中心计算机判断变量“智能轮询控制状态”是否被置位，如果变量“智能轮询控制状态”被置位，执行步骤（6）；否则执行步骤（5）；
（5）星务中心计算机进入正常遥测轮询控制模式，接收并执行地面上传的指令，并根据接收到的地面上传指令更新相关变量：
（5.1）星务中心计算机判断是否接收到“某下位机开机”或“某下位机关机”或“某遥测包在线”或“某遥测包离线”指令，如果接收到该指令，则执行该下位机开关机操作或该遥测包在离线操作，并更新“下位机开关机状态”或“遥测包在离线状态”，然后进入步骤（5.2）；如果没有接收到该指令，则直接执行步骤（5.2）；
（5.2）星务中心计算机判断是否接收到“智能遥测轮询控制模式启动”指令，如果接收到该指令，则置位智能轮询控制状态，然后进入步骤（5.3）；如果没有接收到该指令，则直接执行步骤（5.3）；
（5.3）星务中心计算机判断是否接收到“遥测轮询再配置”指令，如果接收到该指令，则对遥测轮询时序进行再配置操作，更新数组“轮询控制设置表”中的“轮询安排时序”和“轮询优先级”；如果没有接收到该指令，则结束；
（6）星务中心计算机进入智能遥测轮询控制模式，接收并执行地面上传的指令，并根据接收到的地面上传的指令更新相关变量：
（6.1）星务中心计算机判断是否接收到“某下位机开机”或“某下位机关机”或“某遥测包在线”或“某遥测包离线”指令，如果接收到该指令，则执行该下位机开机或关机操作或该遥测包在线或离线操作，并更新“下位机开关机状态”或“遥测包在离线状态”，然后进入步骤（6.2）；如果没有接收到该指令，则直接执行步骤（6.2）；
（6.2）星务中心计算机判断是否接收到地面上传的“自动优化轮询时序”指令，如果接收到该指令，则执行自动优化轮询时序操作，更新数组“轮询控制设置表”中的“轮询安排时序”，然后进入步骤（6.3）；如果没有接收到该指令，则直接进入步骤（6.3）；
（6.3）星务中心计算机判断是否接收到地面上传的“手动增加轮询时序”指令，如果接收到该指令，则执行手动增加轮询时序操作，更新数组“轮询控制设置表”中的“轮询安排时序”，然后进入步骤（6.4）；如果没有接收到该指令，则直接进入步骤（6.4）；
（6.4）星务中心计算机判断是否接收到“智能遥测轮询控制模式停止”指令，如果接收到该指令，则清智能轮询控制状态，然后进入步骤（6.5）；如果没有接收到该指令，则直接执行步骤（6.5）；
（6.5）星务中心计算机判断是否接收到“遥测轮询再配置”指令，如果接收到该指令，则对遥测轮询时序进行再配置操作，更新数组“轮询控制设置表”中的“轮询安排时序”和“轮询优先级”；如果没有接收到该指令，则结束；
（7）返回步骤（3）执行下一秒的遥测采集任务。
所述步骤（2）中星务中心计算机检查整星遥测包在离线和下位机开关机状态，并根据检查结果对变量“遥测包在离线状态”、变量“下位机开关机状态”以及数组“轮询周期秒剩余遥测量”进行赋值的实现方法为：
（21）向第w个下位机发送遥测轮询，并等待应答，w初始值为0;
如果有应答，在变量“下位机开关机状态”中设置该下位机为开机状态，并在变量“遥测包在离线状态”中设置该下位机所有相关的遥测包为在线状态；
如果没有应答，在变量“下位机开关机状态”中设置该下位机为关机状态，并在变量“遥测包在离线状态”中设置该下位机所有相关的遥测包为离线状态；
（22）w加1，如果w大于所有下位机的个数N，跳转到步骤（23）；否则返回执行步骤（21）；
（23）根据下位机开关机和遥测包在离线的检查结果对轮询周期每秒内遥测资源使用情况进行计算，并对“轮询周期秒剩余遥测量”进行更新。
所述步骤（6.2）中地面上传的“自动优化轮询时序”指令包含在“某下位机开机”或“某下位机关机”或“某遥测包在线”或“某遥测包离线”指令中，或由地面单独上传。
所述星务中心计算机根据地面指令执行自动优化轮询时序操作的过程如下：
（41）设置“自动优化操作计数器”M为0；
（42）设置“当前轮询优先级”K为1；
（43）判断“轮询优先级”为K的遥测包是否设置为在线，如果在线，执行步骤（44）；否则，将K加1并返回执行步骤（43）；
（44）设置轮询秒t为0；
（45）检查第t秒剩余遥测资源“轮询周期秒剩余遥测量”的值是否大于优先级为K的遥测包长度，如果大于，执行步骤（46）；否则执行步骤（47）；
（46）如果优先级为K的遥测包在第t秒没有遥测轮询，则在第t秒内增加优先级为K的遥测轮询，更新“轮询安排时序”和“轮询周期秒剩余遥测量”的值，跳转执行步骤（48）；否则，执行步骤（47）；
（47）将轮询秒t加1，如果t大于轮询周期T，执行步骤（48），否则返回执行步骤（45）；
（48）判断“当前轮询优先级”K的值，如果K>x，执行步骤（49）；否则，将K加1并返回执行步骤（43）；其中x为所有轮询优先级的级数；
（49）当轮询周期内任意秒的“轮询周期秒剩余遥测量”<y字节，结束遥测轮询时序自动优化操作；否则“自动优化操作计数器”M加1，当M>z时，结束遥测轮询时序自动优化操作，如果M≤z，返回步骤（42）；其中y为结束轮询时序优化操作的遥测资源阈值，z为结束轮询时序优化操作的循环阈值。
所述步骤（6.3）中地面上传的“手动增加轮询时序”指令包含在“某下位机关机”或“某遥测包离线”指令中。
所述星务中心计算机根据地面指令实现手动增加轮询时序操作的方法如下：
（61）星务中心计算机按照“某下位机关机”或“某遥测包离线”的指令信息将空出的遥测资源分配给用户需要增加的遥测轮询，但增加的轮询遥测包数据字节数不得大于空出的遥测字节数；
（62）更新数组“轮询控制设置表”中相应的“轮询安排时序”和“轮询周期秒剩余遥测量”，并从下一秒起按照新的轮询时序进行遥测采集。
所述步骤（5.3）或步骤（6.5）中，星务中心计算机根据接收到的“遥测轮询再配置”指令对遥测轮询时序进行再配置操作，更新数组“轮询控制设置表”中的“轮询安排时序”和“轮询优先级”的实现步骤如下：
（71）地面将包含轮询安排时序和轮询优先级的数据块上注到电可擦除可编程只读存储区的轮询控制参数配置区，更新“轮询安排时序表”和“轮询优先级表”的数值；
（72）星务中心计算机接收到地面发送的“遥测轮询再配置”指令时，将从电可擦除可编程只读存储区的“轮询安排时序表”和“轮询优先级表”中取出数值对“轮询优先级”和“轮询安排时序”进行赋值操作；
（73）星务中心计算机对整星遥测包在离线和下位机开关状态进行检查，根据检查结果对“遥测包在离线状态”、“下位机开关机状态”进行更新；
（74）星务中心计算机计算轮询周期秒遥测资源使用情况，对“轮询周期秒剩余遥测量”进行赋值。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
（1）本发明利用星务中心计算机的智能遥测轮询控制方法，将下位机关机和轮询包离线所空余出的遥测资源合理的分配给其它开机下位机或在线遥测包，解决了空余遥测资源浪费的问题，提高了遥测资源的有效利用率。
（2）在整星地面测试和在轨运行的过程中，根据实际使用情况和要求，通过上注配置数据块到电可擦除可编程只读存储区（EEPROM）中更改轮询安排时序和轮询优先级的配置的方法，实现了遥测轮询时序的再配置，提高了整星遥测管理的优化能力和智能化水平。
（3）本发明方法设计了自动优化和手动增加等多种遥测轮询时序更改手段，实现了面向用户和面向任务的遥测管理，可以应对不同的工作状况和任务需要，优化了用户的操作体验。另外，通过手动配置遥测轮询时序的手段来增加特定遥测包的数据量，为卫星在轨排除故障提供了数据保障，增强了卫星在轨运行的安全性和可靠性。
附图说明
图1为本发明方法流程图；
图2为本发明遥测轮询初始化流程图；
图3为本发明遥测采集工作流程图；
图4为本发明遥测轮询时序自动优化操作流程图；
图5为本发明智能遥测轮询再配置方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：
本发明的流程图如图1所示，实现步骤如下：
（1）设计星务中心计算机程序时，在电可擦除可编程只读存储区（EEPROM）中建立一个轮询控制参数配置区，配置区包括“轮询安排时序表”和“轮询优先级表”，参数格式如表4所示。
表4轮询控制EEPROM配置参数格式
在内存区（RAM）中开辟多维数组“轮询控制设置表”、变量“遥测包在离线状态”、变量“下位机开关机状态”、变量“智能轮询控制状态”、变量“优化遥测轮询时序状态”和数组“轮询周期秒剩余遥测量”。各参数及变量定义如下：
轮询安排时序表：存储默认或用户设定的遥测轮询时序，用户可以根据需求，在遥测资源允许的情况下任意设置某轮询遥测包的轮询时序，一个遥测包在同一秒内只能安排一次轮询；
轮询优先级表：存储默认或用户设定的轮询优先级，轮询频率为1秒的轮询优先级设置为0，用户可根据情况将不需要进行优化操作的轮询优先级设置为0，其它的遥测轮询可以按照重要程度由用户自行设置，优先级设置为0的轮询不能进行手动增加轮询和自动优化轮询时序操作；
轮询控制设置表：L行的多维数组（L为卫星所有遥测轮询的个数），数组格式如表5所示，数组的元素包括“包识别”、“下位机站地址标识”、“包数据域字节数”、“轮询优先级”和T/8字节的“轮询安排时序”（T为轮询周期）；
表5轮询控制设置表数组变量格式
下位机开关机状态：长度为N/8字节的变量（N为卫星所有下位机的个数），记录所有下位机的开关机状态；
遥测包在离线状态：长度为L/8字节的变量（L为卫星所有遥测轮询的个数），记录所有遥测包的在离线状态；
智能轮询控制状态表示是否进入智能遥测轮询控制模式；
优化遥测轮询时序状态表示在智能遥测轮询控制模式下是否进行自动优化遥测轮询时序操作；
轮询周期秒剩余遥测量：长度为T字节的数组，记录轮询周期T秒内每秒剩余的遥测资源字节数，即平均每秒允许采集实时遥测数据量的最大值减去目前该秒需要进行遥测轮询的所有遥测包的字节数；
（2）卫星加电时，星务中心计算机完成遥测轮询的初始化操作，星务中心计算机首先从“轮询安排时序表”和“轮询优先级表”中取出数值对数组“轮询控制设置表”中的变量“轮询优先级”和“轮询安排时序”进行赋值；然后检查整星遥测包的在离线和下位机开关机状态，并根据检查结果对变量“遥测包在离线状态”、变量“下位机开关机状态”以及数组“轮询周期秒剩余遥测量”进行赋值。
检查整星遥测包在离线状态和下位机开关机状态，并根据检查结果对变量“遥测包在离线状态”、变量“下位机开关机状态”以及数组“轮询周期秒剩余遥测量”进行赋值的流程图如图2所示，具体过程如下：
（2.1）将局部变量w赋值为0；
（2.2）对第w个下位机发送遥测轮询，并等待应答；如果有应答，在“下位机开关机状态”中设置该下位机为开机状态，并在“遥测包在离线状态”中设置该下位机所有相关的遥测包为在线状态；如果没有应答，在“下位机开关机状态”中设置该下位机为关机状态，并在“遥测包在离线状态”中设置该下位机所有相关的遥测包为离线状态；
（2.3）w加1，如果w大于所有下位机的个数N，执行步骤（2.4）；否则返回执行步骤（2.2）；
（2.4）根据下位机开关机和遥测包在离线的检查结果对轮询周期每秒内遥测资源使用情况进行计算，并对“轮询周期秒剩余遥测量”进行赋值。
（3）卫星运行过程中，星务中心计算机每秒按照数组“轮询控制设置表”设置的“轮询安排时序”执行当秒卫星遥测采集任务；
遥测采集过程如图3所示，遥测采集过程包括以下步骤：
（3.1）判断轮询计数器i是否大于等于轮询周期，如果轮询计数器i大于等于轮询周期，则清零轮询计数器，否则进入（3.2）；
（3.2）将局部变量j赋值为0；
（3.3）根据“轮询安排时序”的设置，如果第j个遥测轮询在第i秒内有轮询安排且第j个遥测轮询包设置为在线状态，将采集第j个遥测轮询的遥测；否则跳转到步骤（3.4）；
（3.4）j加1，如果j大于所有遥测轮询个数L，则将轮询计数器i加1，然后结束；否则返回执行步骤（3.3）。
（4）卫星当秒遥测采集任务完成后，星务中心计算机判断变量“智能轮询控制状态”是否被置位，如果变量“智能轮询控制状态”被置位，执行步骤（6）；否则执行步骤（5）；
（5）星务中心计算机进入正常遥测轮询控制模式，接收并执行地面上传的指令，并根据接收到的地面上传的指令更新相关变量：
（5.1）星务中心计算机判断是否接收到“某下位机开机”或“某下位机关机”或“某遥测包在线”或“某遥测包离线”指令，如果接收到该指令，则执行该下位机开机或关机操作或该遥测包在线或离线操作，并更新“下位机开关机状态”或“遥测包在离线状态”，然后进入步骤（5.2）；如果没有接收到该指令，则直接执行步骤（5.2）；
（5.2）星务中心计算机判断是否接收到“智能遥测轮询控制模式启动”指令，如果接收到该指令，则置位智能轮询控制状态，然后进入步骤（5.3）；如果没有接收到该指令，则直接执行步骤（5.3）；
（5.3）星务中心计算机判断是否接收到“遥测轮询再配置”指令，如果接收到该指令，则对遥测轮询时序进行再配置操作，更新数组“轮询控制设置表”中的“轮询安排时序”；如果没有接收到该指令，则结束；
（6）星务中心计算机进入智能遥测轮询控制模式，接收并执行地面上传的指令，并根据接收到的地面上传的指令更新相关变量：
（6.1）星务中心计算机判断是否接收到“某下位机开机”或“某下位机关机”或“某遥测包在线”或“某遥测包离线”指令，如果接收到该指令，则执行该下位机开机或关机操作或该遥测包在线或离线操作，并更新“下位机开关机状态”或“遥测包在离线状态”，然后进入步骤（6.2）；如果没有接收到该指令，则直接执行步骤（6.2）；
（6.2）星务中心计算机判断是否接收到地面上传的“自动优化轮询时序”指令，如果接收到该指令，则执行自动优化轮询时序操作，更新数组“轮询控制设置表”中的“轮询安排时序”然后进入步骤（6.3）；则直接进入步骤（6.3）；
地面上传的“自动优化轮询时序”指令可以包含在“某下位机开机”或“某下位机关机”或“某遥测包在线”或“某遥测包离线”指令中，或由地面单独上传。
如图4所示，星务中心计算机接收到地面上传的“自动优化轮询时序”指令,实现自动优化轮询时序操作的步骤如下：
（41）设置“自动优化操作计数器”M为0；
（42）设置“当前轮询优先级”K为1；
（43）判断“轮询优先级”为K的遥测包是否设置为在线，如果在线，执行步骤（44）；否则，将K加1并返回执行步骤（43）；
（44）设置轮询秒t为0；
（45）检查第t秒剩余遥测资源“轮询周期秒剩余遥测量”的值是否大于优先级为K的遥测包长度，如果大于，执行步骤（46）；否则执行步骤（47）；
（46）如果优先级为K的遥测包在第t秒没有遥测轮询，则在第t秒内增加优先级为K的遥测轮询，更新“轮询安排时序”和“轮询周期秒剩余遥测量”的值，跳转执行步骤（48）；否则，执行步骤（47）；
（47）将轮询秒t加1，如果t大于轮询周期T，执行步骤（48），否则返回执行步骤（45）；
（48）判断“当前轮询优先级”K的值，如果K>x，执行步骤（49）；否则，将K加1并返回执行步骤（43）；其中x为所有轮询优先级的级数；
（49）当轮询周期内任意秒的“轮询周期秒剩余遥测量”<y字节，结束遥测轮询时序自动优化操作；否则“自动优化操作计数器”M加1，当M>z时，结束遥测轮询时序自动优化操作，如果M≤z，返回步骤（42）；其中y为结束轮询时序优化操作的遥测资源阈值，z为结束轮询时序优化操作的循环阈值。
（6.3）星务中心计算机判断是否接收到地面上传的“手动增加轮询时序”指令，如果接收到该指令，则执行手动增加轮询时序操作，更新数组“轮询控制设置表”中的“轮询安排时序”然后进入步骤（6.4）；则直接进入步骤（6.4）；
地面上传的“手动增加轮询时序”指令包含在“某下位机关机”或“某遥测包离线”指令中。
手动增加遥测轮询时序方法包括以下步骤：
（51）如果星务中心计算机接收到的“某下位机关机”或“某遥测包离线”的指令信息中包含手动增加轮询时序的操作命令，则星务中心计算机将空出的遥测资源分配给用户需要增加的遥测轮询（增加的遥测轮询反映在指令数据中），但增加的轮询遥测包数据字节数不得大于空出的遥测字节数；
（52）更新数组“轮询控制设置表”相应的“轮询安排时序”和“轮询周期秒剩余遥测量”，并从下一秒起按照新的轮询时序进行遥测采集。
（6.4）星务中心计算机判断是否接收到“智能遥测轮询控制模式启动”指令，如果接收到该指令，则置位智能轮询控制状态，然后进入步骤（6.5）；如果没有接收到该指令，则直接执行步骤（6.5）；
（6.5）星务中心计算机判断是否接收到“遥测轮询再配置”指令，如果接收到该指令，则对遥测轮询时序进行再配置操作，更新数组“轮询控制设置表”中的“轮询安排时序”和“轮询优先级”；如果没有接收到该指令，则结束。
在正常遥测轮询控制模式和智能遥测轮询控制模式下，均能采取遥测轮询再配置方法对遥测轮询时序进行再配置，如图5所示，该方法包括以下步骤：
（61）地面按照事先约定的数据格式将包含轮询安排时序和轮询优先级的数据块上注到EEPROM的轮询控制参数配置区，更新“轮询安排时序表”和“轮询优先级表”的数值；
（62）星务中心计算机接收到地面发送的“遥测轮询再配置”指令时，将从EEPROM“轮询安排时序表”和“轮询优先级表”中取出数值对“轮询优先级”和“轮询安排时序”进行赋值操作；
（63）星务中心计算机对整星遥测包在离线和下位机开关状态进行检查，根据检查结果对“遥测包在离线状态”、“下位机开关机状态”进行更新；
（64）星务中心计算机计算轮询周期秒遥测资源使用情况，对“轮询周期秒剩余遥测量”进行赋值。
（7）返回步骤（3）执行下一秒遥测采集任务（依次执行步骤（3）—（6）的任务，包括各子步骤）。
实施例
在设计星务中心计算机程序时，在电可擦除可编程只读存储区（EEPROM）中地址为“9000：0000H”的存储区建立一个轮询控制参数配置区，配置区包括“轮询安排时序表”和“轮询优先级表”。在内存区（RAM）中开辟多维数组“轮询控制设置表”及各种相关的变量。
当卫星上电时，执行初始化操作，使用“9000：0000H”地址配置区的参数对内存中的“轮询优先级”和“轮询安排时序”进行赋值操作。每个遥测包的“轮询优先级”变量占1个字节，假设卫星的轮询周期为32秒，则“轮询安排时序”变量占4个字节，比如姿控下位机二类速变遥测参数，“轮询优先级”为1，表示在自动优化轮询控制模式时最先对该遥测轮询进行增加判断；遥测采集频率4秒1次，时刻为4N+1秒，则“轮询安排时序”变量值为“22222222H”（二进制码00100010001000100010001000100010），表示在第4N+1秒时有该遥测包的轮询。
如图2所示，检查整星所有遥测包在离线和下位机开关机状态，对所有下位机进行逐个发送遥测轮询，判断应答情况，检查是否开机，并根据检查结果对变量“遥测包在离线状态”、变量“下位机开关机状态”以及数组“轮询周期秒剩余遥测量”进行赋值。如第1秒需要采集所有在线遥测轮询包括20H（20字节）、22H（7字节）、42H（16字节）、23H（5字节）、24H（52字节）和27H（4字节），共有104字节，该秒允许采集实时遥测数据量的最大值为238字节，则“轮询周期秒剩余遥测量”数组第1个元素填8AH（134字节）。
在本实施例中，“自动优化轮询时序”指令可以包含在下位机开关机指令或遥测包在离线指令中，也可以由地面单独上传。“手动增加轮询时序”指令包含在下位机关机或遥测包离线指令中。下位机开关机指令或遥测包在离线指令中如果有“66”字节，表示开关机指令或在离线指令中包括“自动优化轮询时序”指令，如果有“99”字节表示关机指令或离线指令中包括“手动增加轮询时序”指令。
初始化操作完成后，按照“轮询控制设置表”中设置的“轮询安排时序”进行遥测采集工作，如遥测轮询周期秒为第0秒，则该秒需要采集的遥测包括所有“轮询安排时序”中第0位为1的在线遥测包。第0秒遥测采集任务结束后，判断“智能轮询控制状态”，如果未被置位，执行“正常遥测轮询控制模式”。判断接收地面指令情况，在接收到指令“数传下位机开机”时，指令格式如表6和表7所示，指令数据为“0422AAAAAAAAAA”，数传下位机开机，更新“下位机开关机状态”和“遥测包在离线状态”变量中与数传下位机相关的位的值。
判断是否接收到“智能遥测轮询控制模式启动”指令，假设接收到该指令，则置位“智能轮询控制状态”，判断是否接收到“遥测轮询再配置”指令，如果接收到该指令，则使用“9000：0000H”地址配置区内“轮询安排时序表”和“轮询优先级表”的参数对内存中的“轮询优先级”和“轮询安排时序”进行赋值操作，完成遥测轮询时序的重新配置。第0秒遥测采集及遥测轮询控制工作结束。
进入第1秒，首先按照“轮询控制设置表”中设置的“轮询安排时序”进行该秒的遥测采集工作，需要采集的遥测包括所有“轮询安排时序”中第1位为1的在线遥测包。判断“智能轮询控制状态”为置位状态，进入“智能遥测轮询控制模式”；判断接收地面指令情况，该秒有指令“数传下位机关机”，指令格式如表6和表7所示，指令数据为“052266AAAAAAAA”，数传下位机关机，并将数传下位机各种遥测包设置为离线状态；
在“数传下位机关机”的指令数据“052266AAAAAAAA”中包含有自动优化轮询时序指令，因此，星务中心计算机在该秒进行遥测轮询时序自动优化操作，更新“轮询安排时序”，于下一秒起按新的遥测轮询进行遥测数据采集。
如图4所示，“自动优化轮询时序”操作实例如下，如果轮询优先级中的顺序为“A47648493252404A434790E0”，并且目前76H包离线，由于载荷舱管理单元关机而将4AH和6AH设置为离线，则76H、4AH和6AH包将不参加遥测轮询优化操作。当轮询周期第一秒的资源空余量大于A4H包的字节数，将在第一秒增加A4包的轮询；再重新从第一秒判断是否增加76H包（优先级为2），由于76H设置为离线，则在第一秒判断是否增加48H包（优先级为3），如果该秒的资源空余量小于48H包的字节数，将在第二秒内进行判断，如果在轮询周期32秒内均没有大于遥测包字节数的资源余量，则放弃操作；从第一秒开始进行49H包（优先级为4）的轮询增加判断，如果资源余量合适但该秒已经有了49H包的轮询，将跳到下一秒进行再判断。重复上述操作，直到所有的轮询秒内的剩余资源量均小于10字节或上述操作循环已经进行4次，则完成轮询时序自动优化操作，其中10字节为结束轮询时序优化操作的遥测资源阈值，4次为结束轮询时序优化操作的循环阈值。
在“数传下位机关机”的指令数据“052266AAAAAAAA”中没有“99”字节，即不包含有“手动增加轮询时序”指令。
星务中心计算机判断第1秒星务中心计算机是否接收到“智能遥测轮询控制模式停止”指令，未接收到该指令，不对“智能轮询控制状态”做任何操作，判断是否接收到“遥测轮询再配置”指令，如果未接收到该指令，则第1秒遥测采集及遥测轮询控制工作结束。
进入第2秒，首先按照“轮询控制设置表”中设置的“轮询安排时序”进行该秒的遥测采集工作，需要采集的遥测包括所有“轮询安排时序”中第2位为1的在线遥测包。判断“智能轮询控制状态”为置位状态，进入“智能遥测轮询控制模式”；判断接收地面指令情况，该秒有指令“热控下位机温度遥测包离线”，指令格式如表6和表7所示，指令数据为“074699A44347AAFFFF”，在“下位机在离线状态”中设置热控下位机温度遥测包为离线状态，将不再轮询热控下位机温度遥测包；该指令中没有“66”字节，同时地面也没有单独上传“自动优化轮询时序”指令，因此没有自动优化轮询时序指令；星务中心计算机判断是否有手动增加轮询时序指令，在“热控下位机温度遥测包离线”的指令数据“074699A44347AAFFFF”中包含有“99”字节，即包含有手动增加轮询时序指令，因此，星务中心计算机在该秒进行手动增加遥测轮询时序操作，“A44347”表示将热控下位机温度遥测空出的46H（118字节）包资源分配给A4H包（64字节）、43H包（39字节）和47H（10字节）包，该轮询时序增加到数组“轮询控制设置表”的“轮询安排时序”中，于下一秒起按新的遥测轮询时序进行遥测数据采集。
判断第2秒是否接收到“智能遥测轮询控制模式停止”指令，如果接收到该指令，则清“智能轮询控制状态”，判断是否接收到“遥测轮询再配置”指令，如果未接收到该指令，则第2秒遥测采集及遥测轮询控制工作结束。
进入第3秒，首先按照“轮询控制设置表”中设置的“轮询安排时序”进行该秒的遥测采集工作，需要采集的遥测包括所有“轮询安排时序”中第3位为1的在线遥测包。判断“智能轮询控制状态”为清零状态，恢复回“正常遥测轮询控制模式”；判断接收地面指令情况，该秒有指令“热控下位机温度遥测包在线”，指令格式如表6和表7所示，指令数据为“0646AAAAAAAAAA”，在“下位机在离线状态”中设置热控下位机温度遥测包为在线状态。
判断是否接收到“智能遥测轮询控制模式启动”指令，如果未接收到该指令，不对“智能轮询控制状态”做任何操作，判断是否接收到“遥测轮询再配置”指令，如果未接收到该指令，则第3秒遥测采集及遥测轮询控制工作结束。然后进入第4秒的遥测采集及遥测轮询控制工作。
表6某下位机开机或某遥测包在线指令数据格式
| 指令数据块名称指令码特定字节1特定字节2～5 |
| 数传下位机开机04 22HAAHAA AA AA AAH |
| 数传下位机开机(自动优化轮询时序)04 22H66HAA AA AA AAH |
| 热控下位机温度遥测包在线06 46HAAHAA AA AA AAH |
| 热控下位机温度遥测包在线(自动优化轮询时序)06 46H66HAA AA AA AAH |
表7某下位机关机或某遥测包离线指令数据格式
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。
Claims (7)
1.一种智能遥测轮询控制方法，其特征在于步骤如下：
(1)在星务中心计算机的电可擦除可编程只读存储区中建立一个轮询控制参数配置区，配置区存储“轮询安排时序表”和“轮询优先级表”，在内存中建立数组“轮询控制设置表”、变量“遥测包在离线状态”、变量“下位机开关机状态”、变量“智能轮询控制状态”、变量“优化遥测轮询时序状态”和数组“轮询周期秒剩余遥测量”；
轮询安排时序表用于存储默认或用户设定的遥测轮询时序；
轮询优先级表用于存储默认或用户设定的轮询优先级；
轮询控制设置表为L行的多维数组，L为卫星所有遥测轮询的个数，数组的元素包括“包识别”、“下位机站地址标识”、“包数据域字节数”、“轮询优先级”和T/8字节的“轮询安排时序”，T为轮询周期；
遥测包在离线状态记录所有遥测包的在离线状态，长度为L/8字节，L为卫星所有遥测轮询的个数；
下位机开关机状态记录所有下位机的开关机状态，长度为N/8字节，N为卫星所有下位机的个数；
智能轮询控制状态表示是否进入智能遥测轮询控制模式；
优化遥测轮询时序状态表示在智能遥测轮询控制模式下是否进行自动优化遥测轮询时序操作；
轮询周期秒剩余遥测量记录轮询周期T秒内每秒剩余的遥测资源字节数，即平均每秒实时遥测采集最大值减去目前该秒需要轮询的所有遥测包的字节数，轮询周期秒剩余遥测量为含有T个元素的数据，每个元素占一个字节；
(2)卫星加电时，星务中心计算机首先从“轮询安排时序表”和“轮询优先级表”中取出数值对数组“轮询控制设置表”中的变量“轮询安排时序”和“轮询优先级”进行赋值；然后检查整星遥测包的在离线和下位机开关机状态，并根据检查结果对变量“遥测包在离线状态”、变量“下位机开关机状态”以及数组“轮询周期秒剩余遥测量”进行赋值；
(3)卫星运行过程中，星务中心计算机每秒按照数组“轮询控制设置表”设置的“轮询安排时序”执行当秒卫星遥测采集任务；
(4)卫星当秒遥测采集任务完成后，星务中心计算机判断变量“智能轮询控制状态”是否被置位，如果变量“智能轮询控制状态”被置位，执行步骤(6)；否则执行步骤(5)；
(5)星务中心计算机进入正常遥测轮询控制模式，接收并执行地面上传的指令，并根据接收到的地面上传指令更新相关变量：
(5.1)星务中心计算机判断是否接收到“某下位机开机”或“某下位机关机”或“某遥测包在线”或“某遥测包离线”指令，如果接收到该指令，则执行该下位机开关机操作或该遥测包在离线操作，并更新“下位机开关机状态”或“遥测包在离线状态”，然后进入步骤(5.2)；如果没有接收到该指令，则直接执行步骤(5.2)；
(5.2)星务中心计算机判断是否接收到“智能遥测轮询控制模式启动”指令，如果接收到该指令，则置位智能轮询控制状态，然后进入步骤(5.3)；如果没有接收到该指令，则直接执行步骤(5.3)；
(5.3)星务中心计算机判断是否接收到“遥测轮询再配置”指令，如果接收到该指令，则对遥测轮询时序进行再配置操作，更新数组“轮询控制设置表”中的“轮询安排时序”和“轮询优先级”；如果没有接收到该指令，则结束；
(6)星务中心计算机进入智能遥测轮询控制模式，接收并执行地面上传的指令，并根据接收到的地面上传的指令更新相关变量：
(6.1)星务中心计算机判断是否接收到“某下位机开机”或“某下位机关机”或“某遥测包在线”或“某遥测包离线”指令，如果接收到该指令，则执行该下位机开机或关机操作或该遥测包在线或离线操作，并更新“下位机开关机状态”或“遥测包在离线状态”，然后进入步骤(6.2)；如果没有接收到该指令，则直接执行步骤(6.2)；
(6.2)星务中心计算机判断是否接收到地面上传的“自动优化轮询时序”指令，如果接收到该指令，则执行自动优化轮询时序操作，更新数组“轮询控制设置表”中的“轮询安排时序”，然后进入步骤(6.3)；如果没有接收到该指令，则直接进入步骤(6.3)；
(6.3)星务中心计算机判断是否接收到地面上传的“手动增加轮询时序”指令，如果接收到该指令，则执行手动增加轮询时序操作，更新数组“轮询控制设置表”中的“轮询安排时序”，然后进入步骤(6.4)；如果没有接收到该指令，则直接进入步骤(6.4)；
(6.4)星务中心计算机判断是否接收到“智能遥测轮询控制模式停止”指令，如果接收到该指令，则清智能轮询控制状态，然后进入步骤(6.5)；如果没有接收到该指令，则直接执行步骤(6.5)；
(6.5)星务中心计算机判断是否接收到“遥测轮询再配置”指令，如果接收到该指令，则对遥测轮询时序进行再配置操作，更新数组“轮询控制设置表”中的“轮询安排时序”和“轮询优先级”；如果没有接收到该指令，则结束；
(7)返回步骤(3)执行下一秒的遥测采集任务。
2.根据权利要求1所述的一种智能遥测轮询控制方法，其特征在于：所述步骤(2)中星务中心计算机检查整星遥测包在离线和下位机开关机状态，并根据检查结果对变量“遥测包在离线状态”、变量“下位机开关机状态”以及数组“轮询周期秒剩余遥测量”进行赋值的实现方法为：
(21)向第w个下位机发送遥测轮询，并等待应答，w初始值为0；
如果有应答，在变量“下位机开关机状态”中设置该下位机为开机状态，并在变量“遥测包在离线状态”中设置该下位机所有相关的遥测包为在线状态；
如果没有应答，在变量“下位机开关机状态”中设置该下位机为关机状态，并在变量“遥测包在离线状态”中设置该下位机所有相关的遥测包为离线状态；
(22)w加1，如果w大于所有下位机的个数N，跳转到步骤(23)；否则返回执行步骤(21)；
(23)根据下位机开关机和遥测包在离线的检查结果对轮询周期每秒内遥测资源使用情况进行计算，并对“轮询周期秒剩余遥测量”进行更新。
3.根据权利要求1所述的一种智能遥测轮询控制方法，其特征在于：所述步骤(6.2)中地面上传的“自动优化轮询时序”指令包含在“某下位机开机”或“某下位机关机”或“某遥测包在线”或“某遥测包离线”指令中，或由地面单独上传。
4.根据权利要求3所述的一种智能遥测轮询控制方法，其特征在于：所述星务中心计算机根据地面指令执行自动优化轮询时序操作的过程如下：
(41)设置“自动优化操作计数器”M为0；
(42)设置“当前轮询优先级”K为1；
(43)判断“轮询优先级”为K的遥测包是否设置为在线，如果在线，执行步骤(44)；否则，将K加1并返回执行步骤(43)；
(44)设置轮询秒t为0；
(45)检查第t秒剩余遥测资源“轮询周期秒剩余遥测量”的值是否大于优先级为K的遥测包长度，如果大于，执行步骤(46)；否则执行步骤(47)；
(46)如果优先级为K的遥测包在第t秒没有遥测轮询，则在第t秒内增加优先级为K的遥测轮询，更新“轮询安排时序”和“轮询周期秒剩余遥测量”的值，跳转执行步骤(48)；否则，执行步骤(47)；
(47)将轮询秒t加1，如果t大于轮询周期T，执行步骤(48)，否则返回执行步骤(45)；
(48)判断“当前轮询优先级”K的值，如果K>x，执行步骤(49)；否则，将K加1并返回执行步骤(43)；其中x为所有轮询优先级的级数；
(49)当轮询周期内任意秒的“轮询周期秒剩余遥测量”<y字节，结束遥测轮询时序自动优化操作；否则“自动优化操作计数器”M加1，当M>z时，结束遥测轮询时序自动优化操作，如果M≤z，返回步骤(42)；其中y为结束遥测轮询时序自动优化操作的遥测资源阈值，z为结束遥测轮询时序自动优化操作的循环阈值。
5.根据权利要求1所述的一种智能遥测轮询控制方法，其特征在于：所述步骤(6.3)中地面上传的“手动增加轮询时序”指令包含在“某下位机关机”或“某遥测包离线”指令中。
6.根据权利要求5所述的一种智能遥测轮询控制方法，其特征在于：所述星务中心计算机根据地面指令实现手动增加轮询时序操作的方法如下：
(61)星务中心计算机按照“某下位机关机”或“某遥测包离线”的指令信息将空出的遥测资源分配给用户需要增加的遥测轮询，但增加的轮询遥测包数据字节数不得大于空出的遥测字节数；
(62)更新数组“轮询控制设置表”中相应的“轮询安排时序”和“轮询周期秒剩余遥测量”，并从下一秒起按照新的轮询时序进行遥测采集。
7.根据权利要求1所述的一种智能遥测轮询控制方法，其特征在于：所述步骤(5.3)或步骤(6.5)中，星务中心计算机根据接收到的“遥测轮询再配置”指令对遥测轮询时序进行再配置操作，更新数组“轮询控制设置表”中的“轮询安排时序”和“轮询优先级”的实现步骤如下：
(71)地面将包含轮询安排时序和轮询优先级的数据块上注到电可擦除可编程只读存储区的轮询控制参数配置区，更新“轮询安排时序表”和“轮询优先级表”的数值；
(72)星务中心计算机接收到地面发送的“遥测轮询再配置”指令时，将从电可擦除可编程只读存储区的“轮询安排时序表”和“轮询优先级表”中取出数值对“轮询优先级”和“轮询安排时序”进行赋值操作；
(73)星务中心计算机对整星遥测包在离线和下位机开关状态进行检查，根据检查结果对“遥测包在离线状态”、“下位机开关机状态”进行更新；
(74)星务中心计算机计算轮询周期秒遥测资源使用情况，对“轮询周期秒剩余遥测量”进行赋值。
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