CN104462188A - 一种航天器智能任务规划的测试方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种航天器智能任务规划的测试方法和系统，所述方法中，在地面加载与航天器上相同的有向图模型和任务池，按照被测智能任务规划算法仿真生成执行任务所需的指令序列，并进行冲突检测、正确性判读，均通过则再上注航天器；并且航天器将自身生成的执行任务所需的指令序列下传地面，下面再次进行正确性判读，如果存在未通过任务，则地面通过上注删除任务块实现错误任务的删除。使用本发明能够主动获知任务规划结果并进行判读，以确保测试安全，而且可以实现对航天器测试过程的地面监控和干预。
Description
技术领域
本发明属于航天器测试技术领域，具体涉及一种航天器智能任务规划的测试方法和测试系统。
背景技术
基于智能任务规划的动态运控模式，相比于传统基于指令模板的静态运控模式，能够有效的释放航天器上器载计算机的自主任务优化能力，显著地提升航天器使用效能，是我国目前航天器研制过程中研究的热点。
目前，智能任务规划的基本方法是，如图1所示，航天器上设有任务池和有向图模型，任务池中设有随时间排列的任务，例如拍照、展开机械臂等等，有向图模型中节点和节点之间的可达路径；当任务执行时间到达时，根据有向图模型，由器载计算机按照自主指令序列生成算法智能生成需要执行的指令序列，从而实现任务到指令序列的展开，进而在规定时间内完成任务。任务池中的任务可以根据地面注入的任务信息进行变更。
传统测试方法通过上注指令，检查航天器响应情况来验证其设计的正确性，应用于智能任务规划的测试时，在任务信息上注后，只能被动等待航天器执行结果，而无法进行过程监控和干预，一旦器载计算机上智能算法自主生成的指令序列出错，轻则导致测试失败，重则损坏航天器上的设备和产品，因此传统测试方法无法满足航天器智能自主任务规划功能测试验证需求，且存在较大安全隐患。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种航天器智能任务规划的测试方法和系统，能够主动获知任务规划结果并进行判读，以确保测试安全，而且可以实现对航天器测试过程的地面监控和干预。
一种航天器智能任务规划的测试方法，执行如下步骤：
步骤一、对于地面即将向航天器上注的任务块，分解其中包含的多个任务；
步骤二、针对每个任务，利用地面加载的与航天器上相同的有向图模型，按照被测智能任务规划算法仿真生成执行任务所需的指令序列；
步骤三、地面将生成的指令序列放入地面任务池，对任务池中的指令序列进行任务间冲突检测；如存在冲突，则取消本次任务块的注入，恢复任务池，即清除本次注入任务块包含的所有任务对应的指令序列，结束本流程；否则执行步骤四；
步骤四、对于通过冲突检测的每个任务的指令序列进行第一次正确性判读；如果存在判读未通过的任务，则取消本次任务块的注入，并恢复任务池，结束本流程；如果从任务块分解出的所有任务均判读通过，则执行步骤五；
步骤五、将任务块上注航天器；
步骤六、航天器利用其上有向图模型和智能任务规划算法生成指令序列，下传到地面；
步骤七、地面针对航天器下传的每个任务的指令序列进行第二次正确性判读；如果判读通过，则不执行额外步骤，待任务定时时间到后，航天器执行任务对应的指令序列；否则，执行步骤八；
步骤八、地面对于未通过判读的任务A，将地面任务池中任务A的相关指令序列删除，并生成删除任务块上注给航天器，由航天器删除器上任务池中的任务A的相关指令序列。
优选地，所述步骤一中，在分解任务之前，进一步对任务块进行误码效验；如果有误码，则取消本次任务块的注入；没有误码，则进行任务分解。
优选地，所述步骤二中，仿真生成执行任务所需的指令序列时，如果生成失败，则取消本次任务块的注入。
其中，所述正确性判读为：根据地面加载的指令序列知识库和匹配判读规则对指令序列进行逐个字节的判读；
所述指令序列知识库中存储了任务对应的模板，每个任务对应一个以上模板，每个模板中存储了执行相应任务其中一种正确的指令序列；如果待判读的指令序列匹配上相应任务对应的任意一个模板，则确认判读通过；
匹配判读规则中指定了对指令序列中的哪些字节不进行判读。
本发明所提供的航天器智能任务规划的测试系统，由数据处理模块、智能任务规划仿真验证模块和智能任务规划自动判读模块组成；
所述数据处理模块，负责航天器综合测试时上下行数据统一处理、调度、显示和存储；
所述智能任务规划仿真验证模块，加载与航天器上相同的有向图模型和任务池；将数据处理模块转发的即将向航天器上注的任务块进行分解，针对每个任务，利用加载的有向图模型，按照航天器上的被测智能任务规划算法仿真生成执行任务需要的指令序列，并放入任务池；对任务池中的指令序列进行任务间冲突检测和处理后送至智能任务规划自动判读模块；
该智能任务规划仿真验证模块，还接收所述智能任务规划自动判读模块传来的判读结果：
如果其中的上行判读结果显示出现判读未通过的任务，则取消本次任务块的注入，并恢复任务池，即清除本次注入任务块包含的所有任务对应的指令序列；如果上行判读结果显示从任务块分解出的所有任务均判读通过，则通过数据处理模块将任务块上注航天器；
如果下行判读结果显示出现判读未通过的任务，则将任务池中未通过任务的相关指令序列删除，且通过数据处理模块向航天器发送删除任务块以删除判读未通过的任务相关的指令序列；如果下行判读结果显示均判读通过，则不执行额外步骤，待任务定时时间到后，航天器执行任务对应的指令序列；
所述智能任务规划自动判读模块，对来自智能任务规划仿真验证模块的指令序列进行上注前的上行判读，对航天器在收到上注任务后自主生成的、并下传到地面、经由数据处理模块透传而来的指令序列进行下行判读；上行判读结果和下行判读结果均发送给所述智能任务规划仿真验证模块。
优选地，所述智能任务规划自动判读模块包括判读子模块、指令序列知识库和匹配判读规则；
所述判读子模块，根据指令序列知识库和匹配判读规则对指令序列进行逐个字节的判读；
所述指令序列知识库中存储了任务对应的模板，每个任务对应一个以上模板，每个模板中存储了执行相应任务其中一种正确的指令序列；如果待判读的指令序列匹配上相应任务对应的任意一个模板，则确认判读通过；
匹配判读规则中指定了对指令序列中的哪些字节不进行判读。
有益效果：
(1)通过仿真验证、自动判读和安全保护确认，有效的保证整航天器系统级综合测试时的安全。
(2)能够实时生成针对判读不通过任务的任务删除块，实时性好，测试效率高。
(3)智能任务规划测试系统构建简单，利用了现有的数据处理模块，降低了成本。
附图说明
图1是基于智能任务规划的指令任务序列生成原理图。
图2是本发明的测试系统组成图。
图3是本发明的测试方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步阐述。
本发明提供了一种航天器智能任务规划的测试系统，如图2所示，该系统包括数据处理模块、智能任务规划仿真验证模块和智能任务规划自动判读模块。其中数据处理模块具备同航天器进行数据交互的上下行接口，能够向航天器发送控制指令，接收航天器下行遥测并进行处理、显示和存储，同时负责地面数据的统一调度；智能任务规划仿真验证模块接收数据处理模块注入的任务信息，具备与航天器上相同的有向图模型，维护与航天器上相同的任务池，按照与航天器上相同的策略生成执行任务需要的指令序列，并进行任务间冲突检测，同时，当任务下行判读出错时，其还需要负责生成删除错误任务的注入块，通过数据处理模块发送给航天器删除错误任务。智能任务规划自动判读模块加载指令序列知识库，直接接收智能任务规划仿真验证模块仿真生成的指令序列，通过数据处理模块接收航天器自主生成的指令序列，并对仿真生成的指令序列和航天器自主生成的指令序列进行判读。
具体来说，如图3所示，本发明所述测试方法具体步骤如下：
(1)任务信息缓冲：测试人员注入任务块到数据处理模块，数据处理模块将任务块转发到智能任务规划仿真验证模块，智能任务规划仿真验证模块对任务块进行误码校验，如果有误码，则取消此任务块的注入，没有误码再进行任务分解，即分解任务块中包含的一个或多个任务。然后对于每个任务按照步骤(2)到(4)进行处理，所有任务全部处理完成后，进入步骤(5)，并且在执行步骤(2)到(4)时，反馈“上行判读进行中”的信息到数据处理模块显示。
(2)任务指令序列生成：对于每个任务，智能任务规划仿真验证模块根据加载的与航天器上相同的有向图模型，仿真生成执行任务所需的指令序列，并将指令序列生成成功与否的状态反馈给数据处理模块显示，如果任务的指令序列生成失败，则取消本次任务块的注入，流程结束。
(3)任务间冲突检测：智能任务规划仿真验证模块将生成的任务指令序列放入“任务池”，对任务池中的指令序列进行任务间冲突检测；冲突检测的具体方案与航天器上的冲突检测方案相同，将冲突检测结果反馈给数据处理模块进行显示。如果存在冲突，则取消本次任务块的注入，恢复“任务池”，即清除本次注入任务块包含的全部任务对应的指令序列，流程结束。否则，执行步骤(4)。
(4)对于通过冲突检测的每个任务的指令序列进行第一次正确性判读，即进行上行判读：智能任务规划仿真验证模块将仿真生成的任务指令序列依次传递给智能任务规划自动判读模块，智能任务规划自动判读模块依据指令序列知识库和匹配判读规则对仿真生成的指令序列逐个字节进行判读，并将结果反馈给数据处理模块和智能任务规划仿真验证模块。智能任务规划仿真验证模块根据判读结果进行处理，如果存在判读不通过的任务，则取消本次任务块的注入，智能任务规划仿真验证模块恢复“任务池”，流程结束。如果从任务块分解出的所有任务均判读通过，则执行步骤(5)。
其中，指令序列知识库中存储了任务对应的模板，每个任务对应一个以上模板，每个模板中存储了执行相应任务其中一种正确的指令序列；如果待判读的指令序列匹配上相应任务对应的任意一个模板，则确认判读通过。
而匹配判读规则中指定了对指令序列中的哪些字节不进行判读。匹配判读规则中指定的不进行判读的字节包括：指令序列执行的绝对时刻，指令序列的校验位。这样设置的原因是：相同的指令序列在不同时间执行时，其中的时间码是不同的，因此不可能与模板中的时间码一致，因为时间码不一致，其校验位也肯定不相同，因此这两者不进行判读。
(5)上行注入：判读通过后，智能任务规划仿真软件将任务信息块发送给数据处理模块，数据处理模块将其上注给航天器。
(6)任务接收与指令序列生成：航天器接收到上行注入的任务块后，将任务块中的任务根据器上有向图模型和智能任务规划算法生成指令序列，并通过遥测信道下传到数据处理模块。
(7)下行判读：智能任务规划自动判读模块从数据处理模块读取航天器下传的任务指令序列，并依据指令序列知识库和匹配判读规则对其逐个字节进行第二次判读，并将结果反馈给数据处理模块和智能任务规划仿真验证模块；智能任务规划仿真验证模块根据判读结果进行处理，如果下行判读存在未通过的任务，则转至步骤(8)，全通过则转至步骤(10)。
(8)安全保护确认：智能任务规划仿真验证模块删除任务池的不通过任务，同时生成“删除任务块”发送到数据处理模块，数据处理模块将其发送给航天器。
(9)任务删除：航天器接收到“删除任务块”后，删除错误任务。本流程结束。
(10)航天器执行任务指令序列：智能任务规划仿真验证模块不执行额外步骤，定时时间到后，航天器执行任务指令序列，判读执行结果，完成测试。
基于上述流程，将本发明航天器智能任务规划测试系统中各组成模块的功能总结如下：
数据处理模块，负责航天器综合测试时上下行数据统一处理、调度、显示和存储。
智能任务规划仿真验证模块，加载与航天器上相同的有向图模型和任务池；将数据处理模块转发的即将向航天器上注的任务块进行分解，针对每个任务，利用加载的有向图模型，按照航天器上的被测智能任务规划算法仿真生成执行任务需要的指令序列；如果生成成功则放入任务池并进行后续操作，未生成成功在结束测试。进一步地，还将指令序列生成是否成功的状态传递至数据处理模块显示。在生成成功的情况下，该模块对任务池中的指令序列进行任务间冲突检测和处理后送至智能任务规划自动判读模块。
该智能任务规划仿真验证模块，还接收所述智能任务规划自动判读模块传来的判读结果：
◎如果其中的上行判读结果显示出现判读未通过的任务，则取消本次任务块的注入，并恢复任务池，即清除本次注入任务块包含的所有任务对应的指令序列；如果上行判读结果显示从任务块分解出的所有任务均判读通过，则通过数据处理模块将任务块上注航天器；
◎如果下行判读结果显示出现判读未通过的任务，则将任务池中未通过任务的相关指令序列删除，且通过数据处理模块向航天器发送删除任务块以删除判读未通过的任务相关的指令序列；如果下行判读结果显示均判读通过，则不执行额外步骤，待任务定时时间到后，航天器执行任务对应的指令序列。
智能任务规划自动判读模块，对来自智能任务规划仿真验证模块的指令序列进行上注前的上行判读，对航天器在收到上注任务后自主生成的、并下传到地面、经由数据处理模块透传而来的指令序列进行下行判读；上行判读结果和下行判读结果均发送给所述智能任务规划仿真验证模块，还可以进一步传递至数据处理模块显示。
具体来说，该智能任务规划自动判读模块包括判读子模块、指令序列知识库和匹配判读规则；
判读子模块，根据指令序列知识库和匹配判读规则对指令序列进行逐个字节的判读；指令序列知识库中存储了任务对应的模板，每个任务对应一个以上模板，每个模板中存储了执行相应任务其中一种正确的指令序列；如果待判读的指令序列匹配上相应任务对应的任意一个模板，则确认判读通过。匹配判读规则中指定了对指令序列中的哪些字节不进行判读。
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 (10)
1.一种航天器智能任务规划的测试方法，其特征在于，执行如下步骤：
步骤一、对于地面即将向航天器上注的任务块，分解其中包含的多个任务；
步骤二、针对每个任务，利用地面加载的与航天器上相同的有向图模型，按照被测智能任务规划算法仿真生成执行任务所需的指令序列；
步骤三、地面将生成的指令序列放入地面任务池，对任务池中的指令序列进行任务间冲突检测；如存在冲突，则取消本次任务块的注入，恢复任务池，即清除本次注入任务块包含的所有任务对应的指令序列，结束本流程；否则执行步骤四；
步骤四、对于通过冲突检测的每个任务的指令序列进行第一次正确性判读；如果存在判读未通过的任务，则取消本次任务块的注入，并恢复任务池，结束本流程；如果从任务块分解出的所有任务均判读通过，则执行步骤五；
步骤五、将任务块上注航天器；
步骤六、航天器利用其上有向图模型和智能任务规划算法生成指令序列，下传到地面；
步骤七、地面针对航天器下传的每个任务的指令序列进行第二次正确性判读；如果判读通过，则不执行额外步骤，待任务定时时间到后，航天器执行任务对应的指令序列；否则，执行步骤八；
步骤八、地面对于未通过判读的任务A，将地面任务池中任务A的相关指令序列删除，并生成删除任务块上注给航天器，由航天器删除器上任务池中的任务A的相关指令序列。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤一中，在分解任务之前，进一步对任务块进行误码效验；如果有误码，则取消本次任务块的注入；没有误码，则进行任务分解。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤二中，仿真生成执行任务所需的指令序列时，如果生成失败，则取消本次任务块的注入。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述正确性判读为：根据地面加载的指令序列知识库和匹配判读规则对指令序列进行逐个字节的判读；
所述指令序列知识库中存储了任务对应的模板，每个任务对应一个以上模板，每个模板中存储了执行相应任务其中一种正确的指令序列；如果待判读的指令序列匹配上相应任务对应的任意一个模板，则确认判读通过；
匹配判读规则中指定了对指令序列中的哪些字节不进行判读。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述匹配判读规则中指定的不进行判读的字节包括：指令序列执行的绝对时刻码以及指令序列的校验位。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤二仿真生成执行任务所需的指令序列时，进一步将指令序列生成是否成功的状态传递至地面的数据处理系统显示；
步骤四第一次正确性判读后和步骤七第二次正确性判读后，均进一步将判读结果传递至所述数据处理系统显示。
7.一种航天器智能任务规划的测试系统，其特征在于，由数据处理模块、智能任务规划仿真验证模块和智能任务规划自动判读模块组成；
所述数据处理模块，负责航天器综合测试时上下行数据统一处理、调度、显示和存储；
所述智能任务规划仿真验证模块，加载与航天器上相同的有向图模型和任务池；将数据处理模块转发的即将向航天器上注的任务块进行分解，针对每个任务，利用加载的有向图模型，按照航天器上的被测智能任务规划算法仿真生成执行任务需要的指令序列，并放入任务池；对任务池中的指令序列进行任务间冲突检测和处理后送至智能任务规划自动判读模块；
该智能任务规划仿真验证模块，还接收所述智能任务规划自动判读模块传来的判读结果：
如果其中的上行判读结果显示出现判读未通过的任务，则取消本次任务块的注入，并恢复任务池，即清除本次注入任务块包含的所有任务对应的指令序列；如果上行判读结果显示从任务块分解出的所有任务均判读通过，则通过数据处理模块将任务块上注航天器；
如果下行判读结果显示出现判读未通过的任务，则将任务池中未通过任务的相关指令序列删除，且通过数据处理模块向航天器发送删除任务块以删除判读未通过的任务相关的指令序列；如果下行判读结果显示均判读通过，则不执行额外步骤，待任务定时时间到后，航天器执行任务对应的指令序列；
所述智能任务规划自动判读模块，对来自智能任务规划仿真验证模块的指令序列进行上注前的上行判读，对航天器在收到上注任务后自主生成的、并下传到地面、经由数据处理模块透传而来的指令序列进行下行判读；上行判读结果和下行判读结果均发送给所述智能任务规划仿真验证模块。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述智能任务规划自动判读模块包括判读子模块、指令序列知识库和匹配判读规则；
所述判读子模块，根据指令序列知识库和匹配判读规则对指令序列进行逐个字节的判读；
所述指令序列知识库中存储了任务对应的模板，每个任务对应一个以上模板，每个模板中存储了执行相应任务其中一种正确的指令序列；如果待判读的指令序列匹配上相应任务对应的任意一个模板，则确认判读通过；
匹配判读规则中指定了对指令序列中的哪些字节不进行判读。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述匹配判读规则中指定的不进行判读的字节包括：指令序列执行的绝对时刻码以及指令序列的校验位。
10.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述智能任务规划仿真验证模块仿真生成执行任务所需的指令序列时，进一步将指令序列生成是否成功的状态传递至所述数据处理模块显示；
所述智能任务规划自动判读模块进一步将上行判读和下行判读的判读结果传递至所述数据处理模块显示。
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