CN105610548A - 一种基于事件驱动的遥测组帧及下传方法 - Google Patents

一种基于事件驱动的遥测组帧及下传方法 Download PDF

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CN105610548A CN201511001104.5A CN201511001104A CN105610548A CN 105610548 A CN105610548 A CN 105610548A CN 201511001104 A CN201511001104 A CN 201511001104A CN 105610548 A CN105610548 A CN 105610548A
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Abstract

本发明公开了一种基于事件驱动的遥测组帧及下传方法：首先汇总所有待下传遥测参数，将参数重新进行特征提取，可分为三类特征，分别是缓变量、随机变量和事件执行结果，然后对不同类型的遥测参数进行分包，可分为周期包和随机包，对周期包和随机包里遥测参数分别进行分帧，分成多个复帧，每个复帧用唯一的复帧标识区别，最后按照事件的轻重缓急，由软件实现统一分时调度，将不同遥测参数重新组帧，在有效的信道下实现大量的遥测数据分包、分帧、分时有序下传。该方法可广泛应用于各类卫星的载荷系统或具有主控功能的计算机系统中，在遥测参数下行信道少而参数多的情况下，提高下行信道的利用率，减少和降低星上资源的浪费，同时满足事件驱动的实时性要求。

Description

一种基于事件驱动的遥测组帧及下传方法
技术领域
本发明属于航天电子技术领域，涉及一种应用于航天器电子产品所需要的遥测组帧及下传方法，其也可以广泛应用于其他领域电子设备中。
背景技术
随着我国卫星的先进性逐年提高，越来越多的分系统或单机产品都自带CPU，可以完成自身遥测数据的采集和下传，尤其是载荷系统发展迅速，载荷类产品正在走向集成化、智能化、自动化。按照传统的卫星遥测体制采用固定的时隙、固定的格式来实现数据同步传送，属于静态的管理方式。在这种数据管理方式下，载荷单机产品可利用的信道带宽往往很少，大量的遥测数据下行缓慢，这种基于固定模式的遥测技术已经无法满足星上日益复杂多变数据的传输要求了。
发明内容
本发明解决的技术问题是：在信道少参数多的情况下，克服传统卫星遥测技术的不足，提供一种基于事件驱动的遥测数据组帧及下传方法，在有效的信道下实现大量的遥测数据分包、分帧、分时的有序下传。
本发明的技术方案是一种基于事件驱动的遥测组帧及下传方法，包括如下几个步骤：
(1)制定遥测通信协议，具体如下：
(1.1)汇总所有待下传遥测参数；
(1.2)对待下传的遥测参数进行特征提取，根据提取的特征将所有的下传遥测参数按照缓变量、随机变量和事件执行结果三种类型进行划分，所述缓变量定义为系统内表征连续变化需要周期发送的硬件工作状态遥测参数；所述随机变量定义为由于硬件状态突变产生的随机状态变量；所述事件执行结果定义为由随机控制命令指令驱动的需要反馈的结果变量；
(1.3)将待传送的不同类型的遥测参数进行分包，分为周期包和随机包两种，需要周期传送的缓变量参数组成周期包遥测数据，由外部输入的总线指令和硬线指令或者内部的状态突然变化统称为事件驱动，同一事件驱动的随机变量参数合为同一随机包遥测数据，同一事件执行结果参数合为同一随机包遥测数据；
(1.4)定义通用的遥测数据子帧格式为：
表中：
子帧长度：占1个字节，表示除帧长度之外的有效遥测数据长度，小于分配的下行信道带宽，用十六进制数表示；
总帧序号：占1个字节，表示总帧序号，从0开始循环计数，计数范围从0x00h～0xFFh，溢出后从0x00h重新计数，复位或重新上电后也从0x00h重新计数，用于遥测接收设备判断遥测数据子帧是否连续；
复帧标识i：标识不同遥测参数的复帧计数，i＝1～M；
遥测参数i：表示与复帧标识i对应的遥测参数；
(1.5)对各遥测参数进行分帧运算：
1.5a对各周期包遥测参数Ci进行分帧，将每个遥测参数分成多个复帧，每个复帧用唯一的复帧标识进行区分，分时发送，各个遥测参数复帧数和占用子帧字节数计算如下表：
表中，表示向上取整，当不能被整除时，在最后一个复帧内有效长度低于ni，剩余的字节填充自定义的固定码。
1.5b当随机包遥测参数不能在一个遥测数据子帧内发送时，对各随机包遥测参数进行分帧，假设随机遥测参数有效数据长度为LR，则该遥测参数可以分为x个复帧，表示向上取整，每个复帧的字节数为最后一个复帧内有效长度低于nR时，剩余的字节填充自定义的固定码；当随机包遥测参数有效长度低于N-2时，N为下行信道带宽，该遥测参数用一个复帧标识进行标识，剩余的字节填充自定义的固定码；
(2)按照预设的采样频率fs采集遥测参数，并按照步骤1协议中的内容对采集的遥测参数进行分类、分包，当采集到随机变量或者事件执行结果时，将事件驱动标志置为有效；fs高于遥测数据子帧发送频率f；
(3)判断当前发送周期内事件驱动标志是否有效，如果当前事件驱动标志有效，则转步骤(4)进入随机包处理步骤，否则直接转步骤(5)；
(4)依据事件驱动标识提取随机包遥测参数，当随机变量包参数能在一个子帧内发送时，按照1.5b中所述方法组帧发送，清除该事件驱动标识，在下一个周期转入步骤(3)；当随机包参数不能在一个遥测数据子帧内发送时，当前发送周期，首次判断到该事件驱动时，提取该参数按照1.5b中所述方法计算的复帧字节数对随机包遥测参数进行分帧，分成多个复帧，缓存各复帧序列，将第一个复帧按照(1.4)中所述的遥测数据子帧格式组成遥测数据子帧，否则，按照顺序依次在每个发送周期提取一个复帧按照(1.4)中所述的遥测数据子帧格式组成遥测数据子帧并发送，直到所有复帧发送完毕；在下一个周期转入步骤(3)；
(5)对周期包数据组帧，组帧方法为：首次发送周期包遥测参数时，提取周期包内遥测参数值，按照1.5a中所述方法计算的复帧字节数对周期包遥测参数进行分帧，将每个遥测参数分成多个复帧，缓存各个参数的复帧序列，复帧包括复帧标识和复帧数据，分别从各遥测参数的复帧序列中按序取出一个复帧按照遥测数据子帧格式拼接成一个遥测数据子帧，转入步骤(6)；非首次发送周期包遥测数据时，分别从各遥测参数的复帧序列中顺序取出未发送的复帧按照遥测数据子帧格式拼接成一个遥测数据子帧，当其中任何一个遥测参数复帧序列已经发送完毕，或者其中任何一个遥测参数首次发送时，提取最新采集的遥测参数，更新缓存的该参数的复帧序列并取出该参数的第一个复帧与其他参数的复帧拼接成一个遥测数据子帧，组帧完成后转入步骤(6)；
(6)发送周期包遥测数据帧，在下一个发送周期转入步骤(3)。
所述遥测数据帧中的子帧长度为小于所述下行信道带宽的固定值，当实际有效遥测数据长度低于该固定值时，在有效数据后填充自定义固定码。
所述随机包处理步骤中按照如下原则确定随机包遥测参数发送优先级：事件执行结果遥测参数优先级高于随机变量遥测参数优先级，每种类型遥测参数重要程度确定优先级，优先级高的子帧优先在本发送周期传送，优先级低的子帧在下一个发送周期发送。
进一步地，所述随机包处理步骤中按照优先级顺序对随机遥测参数进行组帧发送，事件执行结果参数单独组帧发送，同一优先级的随机变量参数有效长度总和不超过N-2时，N为下行信道带宽，将多个随机参数按照(1.4)中所述的遥测数据子帧格式拼接成一个遥测数据子帧，当随机变量参数不能在一个遥测数据子帧内发送时，按照1.5b中所述方法计算的复帧字节数对随机包遥测参数进行分帧，将遥测参数分成多个复帧依次组帧发送。
进一步地，随机包遥测参数有效长度低于N-2时，将随机包遥测数据与周期包中的部分或全部遥测参数按照遥测数据子帧格式组成一帧一起发送，假设随机包中遥测数据的复帧字节数为nr，所选择的周期包中的部分或全部遥测参数复帧长度分别为n1、n2、…nm,m为选择的周期包遥测参数个数，同一子帧内遥测参数占用信道字节数之和不得大于遥测数据子帧可用有效数据宽度N-2，N为下行信道带宽，即必须满足：(nr+n1+n2+...+nm)≤(N-2)。
进一步地，随机包遥测参数发送时每帧重复传输2次以上，遥测数据含校验位。
本发明与现有技术相比的有益效果在于：
(1)本发明对遥测参数进行特征提取，将由于硬件状态突然变化产生的状态变量定义为随机变量，随机变量周期检测但并不是每周期都发送，只在其发生变化时才发送，提高了下行信道的利用率，减少和降低了星上资源的浪费。
(2)本发明根据不同的时间段不同的需求对待传送的遥测参数进行分包，灵活配置遥测数据子帧，提高了下行信道的利用率，减少和降低了星上资源的浪费。
(3)本发明分析遥测数据包内的每个遥测参数的字节数、每个遥测参数需要输出的频率、下行信道带宽N和发送频率f，将遥测参数分成多个复帧，将多个遥测参数的复帧组合在同一帧分时发送，既充分利用了信道资源，又满足了各个遥测参数的实时性和不同速率的要求。
(4)根据事件驱动按照遥测数据包的优先级通过软件实现对遥测量的动态管理，提高遥测参数下传的实时性和动态性。
(5)随机包数据帧比较短，每帧重复传输2次以上，既不会造成信道资源的浪费，又可以大大地提高数据的可靠性。
附图说明
图1是本发明基于事件驱动的遥测数据组帧方法的原理框图。
具体实施方式
下面以XX卫星XX载荷试验系统在轨期间不同工作模式下的遥测组帧结构和下传方法为例，对本发明进一步作详细说明。
一、特征提取和分包
(1)特征提取
XX卫星XX载荷试验系统包括供配电单机(后文简称PDMU)、温控仪和计算机，这三个设备的遥测参数共用同一个下行通道进行遥测数据下传，下行信道带宽为28字节，下行发送周期为500ms一次，即发送频率f＝2Hz。
XX卫星XX载荷试验系统在轨期间共工作在三种模式下，分别是待发段模式、待机模式和计算机开机模式。在待发段模式下，PDMU开机，计算机和温控仪均未开机，需周期传送PDMU自身遥测参数；待机模式下，PDMU和温控仪开机，计算机未开机，需周期传送PDMU自身遥测参数和温控仪周期参数；计算机模式下，PDMU、温控仪和计算机均开机，需周期传送PDMU自身遥测参数、温控仪周期参数和计算机遥测参数。三种模式下都有遥控注入事件和火工品点爆事件，事件驱动的结果属于事件执行结果变量。在待发段模式和待机模式下PDMU响应外部输入的温控仪开机指令，控制温控仪开机，温控仪开机1秒后下传1次温控仪的自检参数。此参数为随机发生的事件造成的硬件发生了状态变化，可以只在事件驱动时下传，这样，既提高了下行信道的利用率，又减少和降低了星上资源的浪费。另外，待机模式下，地面设备需要监测温控仪阈值，由于阈值的数据量较大且变化频率不高，周期传送会长时间占用信道，为了提高了下行信道的利用率，减少和降低了星上资源的浪费，可以只在其阈值发生一定范围的变化时才进行下传。
综上所述，通过特征提取将待下传遥测参数按照缓变量、随机变量和事件执行结果三种特征进行划分，可分为：
缓变量：PDMU自身遥测参数、温控仪周期参数、计算机遥测参数；
随机变量：温控仪开机自检参数、温控仪阈值参数；
事件执行结果：遥控注入结果、火工品点爆结果。
缓变量定义为系统内表征连续变化需要周期发送的硬件工作状态遥测参数；随机变量定义为由于硬件状态突变产生的随机状态变量；事件执行结果定义为由随机控制命令指令驱动的需要反馈的结果变量。
(2)分包
将待传送的不同类型的遥测参数进行分包，分为周期包和随机包两种，需要周期传送的所有缓变量参数组成周期包遥测数据，由外部输入的总线指令和硬线指令或者内部的状态突然变化统称为事件驱动，同一事件驱动的随机变量参数合为同一随机包遥测数据，同一事件执行结果参数合为同一随机包遥测数据。XX卫星XX载荷试验系统在轨期间共工作在三种模式下，分别是待发段模式、待机模式和计算机开机模式，根据不同模式下三个设备具体工作情况进行如下分包：
(1)待发段模式
周期包：PDMU自身遥测参数组成周期包。
随机包：遥测注入、火工品点爆结果分别组成2个随机包；
(2)待机模式
周期包：PDMU自身遥测参数和温控仪周期遥测参数组成周期包；
随机包：遥测注入参数、温控仪阈值、遥测注入、火工品点爆结果分别组成4个随机包；
(3)开机模式
周期包：PDMU自身遥测参数、温控仪周期遥测参数和计算机遥测参数组成周期包；
随机包：遥控注入、温控仪自检参数、火工品点爆结果分别组成3个随机包；
二、任务调度和分帧下传
1.分帧和组帧：
周期包内的各个遥测参数按照各自不同的速率要求、字节数、信道带宽进行将各个遥测参数分成多个复帧，然后将不同参数的复帧组成同一个子帧一起传送，既满足遥测参数要求发送的频率又充分利用下行信道带宽。当随机包遥测参数的长度超过下行信道宽度时，对该遥测参数分成多个复帧，每个复帧用唯一的复帧标识进行区分，分时传送，当随机包遥测数据的长度不超过下行信道宽度时，同一事件的多个遥测参数均用唯一的复帧标识进行区分，遥测数据子帧格式组成一个子帧，还可以将这些随机包遥测参数与周期包中的温控仪遥测参数按照遥测数据子帧格式组成一帧一起发送，这样既保证了随机包数据的实时性又不间断周期性参数的发送。
1.1通用遥测数据子帧格式
下表给出了XX卫星XX载荷试验系统遥测数据子帧格式
表中：
子帧长度：占1个字节，表示除帧长度之外的有效遥测数据长度，小于分配的下行信道带宽，用十六进制数表示；
总帧序号：占1个字节，表示总帧序号，从0开始循环计数，计数范围从0x00h～0xFFh，溢出后从0x00h重新计数，复位或重新上电后也从0x00h重新计数，用于遥测接收设备判断遥测数据子帧是否连续；
复帧标识i：标识不同遥测参数的复帧计数，i＝1～M；
遥测参数i：表示与复帧标识i对应的遥测参数；
1.2周期包遥测参数分帧计算
假设下行信道带宽为N，遥测数据子帧按照固定的周期发送，数据发送周期为T，发送频率为f，遥测数据子帧的长度不超过下行信道宽度N，周期包内的各个遥测参数按照不同的发送频率要求循环发送，当遥测参数发送频率fi低于信道发送频率f时，将该遥测参数分成多个复帧，每个复帧用唯一的复帧标识进行区分，分时发送，周期包遥测参数具体分帧计算方法为：
当遥测参数Ci要求的输出频率为fi时，fi为f的整数倍，该参数可以分为次发送出去，复帧数为Ci的字节数为Ai，Ci被分成个复帧，需要为每个复帧分配一个唯一的复帧号，发送Ci需要的总字节数变为每个复帧所需要分配的字节数为：表示向上取整，当不能被整除时，在最后一个复帧内有效长度低于ni，剩余的字节填充自定义的固定码。
1.3各随机包遥测参数分帧计算
随机包内的遥测参数均由事件驱动，一次事件驱动产生一包遥测参数，当遥测参数不能在一个遥测数据子帧内发送时，将该遥测参数分成多个复帧，每个复帧用唯一的复帧标识进行区分，分时传送，否则，该遥测参数用一个复帧标识进行标识。具体分帧方法为：
下行信道宽度为N，遥测数据子帧由帧长度+总帧序号+复帧标识+遥测数据组成，每个遥测数据子帧可用有效数据宽度N-2，遥测参数有效数据长度为LR，则该遥测参数可以分为x个复帧，表示向上取整，每个复帧的字节数为
1.4周期包遥测数据组帧方法
首次发送周期包遥测参数时，提取周期包内各个遥测参数值，按照分帧计算的复帧字节数对随机包遥测参数进行分帧，缓存各个参数的所有复帧标识和复帧数据，将具有不同速率要求的遥测参数的第1个复帧标识和第1个复帧数据按照遥测数据子帧格式组成一个遥测数据子帧发送，下一次发送周期包遥测数据时，将具有几种不同速率要求的遥测参数的第2个复帧标识和第2个复帧数据按照遥测数据子帧格式组成一个遥测数据子帧，依此类推，任何一个遥测参数复帧序列全部发完或者任何一个遥测参数首次发送时，提取最新采集的遥测参数，更新缓存的该参数的所有复帧标识和复帧数据，循环往复最终将不同的遥测参数按照各自不同速率要求发送出去，同一子帧内遥测参数占用信道字节数之和不得大于遥测数据子帧可用有效数据宽度N-2，N为下行信道带宽，即必须满足：(n1+n2+...+nM)≤(N-2)。
1.5随机包遥测数据组帧方法
当随机包遥测数据较长需要分帧发送时，分成多个遥测数据帧循序发送；当随机包遥测数据较短，可以在一个子帧内发送时，可以单独组组帧发送也可以与周期包中的部分或全部遥测参数按照遥测数据子帧格式组成一帧一起发送。令随机包中遥测数据的复帧字节数为nr，所选择的周期包中的部分或全部遥测参数复帧长度分别为n1、n2、…nm,m为选择的周期包遥测参数个数，同一子帧内遥测参数占用信道字节数之和不得大于遥测数据子帧可用有效数据宽度N-2，N为下行信道带宽，即必须满足：(nr+n1+n2+...+nm)≤(N-2)。
1.6XX卫星XX载荷试验系统各模式下遥测数据遥测组帧情况
(1)待发段模式
待发段模式下，仅PDMU加电，待发段模式下周期包参数仅包含PDMU自身遥测参数，按照如下方法分帧和组帧：
PDMU自身遥测参数54字节，该参数要求发送频率为2/3Hz(f1＝2/3)，对其进行分帧计算，PDMU自身有效遥测参数传输所需复帧个数小于等于3，定义其复帧数为3，每个复帧占用子帧字节数为19字节。子帧中其余字节填充自定义的固定值：0xAA。
PDMU自身遥测参数的复帧标识范围为0x01～0x03，分三帧传送。PDMU内部每路模拟量占用1个字节，每4路状态量占用1个字节。整个PDMU自身遥测参数包由54Byte组成，分别是下行UTC时间(6Byte)+68路遥测值(42Byte)+自检参数(4Byte)+0xAA(2Byte)。其中UTC时间为系统每秒一次的广播时间。
待发段模式随机包数据为：遥控注入结果4字节、火工品点爆执行结果4字节。遥测注入结果和火工品点爆执行结果帧内有效数据长度不足一帧，剩余的字节用固定码0xAA填充。
(2)待机模式
待机模式下，仅PDMU和温控仪加电。待机模式下周期包数据包含PDMU自身遥测参数和温控仪周期遥测参数。
PDMU遥测参数仍然分三帧传送，组帧方式和格式与待发段模式一致。
温控仪周期遥测参数复帧标识范围为0x01-0x10。温控仪的周期遥测参数由96字节组成，分别是回路状态(15Byte)+状态计数(5Byte)+回路电压(76Byte)。其中回路状态为单比特状态量，回路电压为双字节模拟量。
温控仪周期遥测参数96Byte，数据更新频率1/9Hz(f2＝1/9)，温控仪周期遥测参数传输所需复帧个数小于等于16，为了充分利用信道资源，定义复帧数为16，每个复帧占用子帧字节数为7字节(复帧标识和6字节数据)。
PDMU自身遥测数据和温控仪周期遥测参数组成一个子帧，充分利用了下行信道资源，同时满足了两个参数的传送速率要求。
待机段模式随机包数据中：温控仪开机自检参数1字节、温控仪阈值下传参数165Byte、遥控注入结果4字节、火工品点爆执行结果4字节。
其中，温控仪开机自检参数所占字节数较少，可以与PDMU自身遥测参数按照遥测数据子帧格式组成一帧一起发送；温控仪阈值参数不能在一个子帧内传送，需要多帧连续传送，复帧标识的范围为0x21-0x27，其余的子帧均单帧传送；遥控注入结果或火工品点爆执行结果与温控仪周期数据合为一帧传送。
(3)开机模式下
开机模式下，PDMU、温控仪和信息计算机均正常加电。周期包数据包括了PDMU自身遥测参数、温控仪周期遥测参数和计算机遥测参数。在计算机模式下，计算机遥测参数21字节，要求传送速率为2Hz，使用单帧发送，占用子帧字节数为22。开机后，PDMU和温控仪遥测参数传输速率降低并且不再发送温控仪阈值参数。
PDMU和温控仪共用1字节复帧标识，标识范围为0x80-0xAD。PDMU的遥测参数为52Byte，占用B3和B4，分23帧传送完。
温控仪遥测参数为96Byte，占用B6和B7，分48帧传送完。
计算机的遥测复帧标识为0x70，其有效数据占用21字节，占用B8-B28，PDMU、温控仪遥测参数和计算机的遥测参数组成一帧分时发送。
开机模式随机包数据中：遥控注入结果4字节、温控仪开机自检参数、火工品点爆执行结果4字节。由于温控仪开机自检参数较短，与温控仪周期遥测参数按照遥测数据子帧格式组成一帧一起发送；火工品点爆执行结果或遥控注入结果与计算机遥测数据组成一帧发送。
XX卫星XX载荷试验系统在轨三种模式的遥测帧格式如表1所示：
表1XX卫星XX载荷试验系统在轨三种模式的遥测帧格式
表中Bi(i＝1～28)表示第几个字节，第2行～第4行分别为三个模式下的周期包遥测数据子帧，第5行～第14行为随机包数据。具体格式说明如下：
“有效数据长度”：占用B1，表示子帧有效遥测数据长度，为分配的有效信道宽度减1，本系统所占有效信道宽度为28个字节，采用固定值的方式，所以该字节总为0x1BH，有效遥测数据之外的字节用自定义的填充码表示，该系统自定义的填充码为0xAA。有效遥测数据的长度还可根据实际应用情况来定，当有效遥测数据的长度为实际长度时，遥测数据接收设备根据子帧长度来读取有效遥测数据。
“总帧序号”：占用B2，PDMU开机后从0开始循环计数。计数范围从00-FFH，溢出后从00H重新计数，复位或重新上电后也从00H重新计数。遥测接收设备判断遥测数据子帧是否连续。
“PDMU有效数据复帧标识”：占用B3，标识PDMU有效数据的复帧计数，具体计数方案见各模式下PDMU自身遥测数据复帧标识。
“温控仪周期数据复帧标识”：占用B4，标识温控仪周期遥测数据复帧计数，待发段模式恒为0x00，具体方案见各模式下温控仪周期遥测数据帧复帧标识。
“计算机遥测数据复帧标识”：占用B8，标识计算机遥测数据复帧计数，仅在计算机开机模式下使用，为0x70。
“遥控注入复帧标识”：占用B3，标识执行遥控注入数据的结果，待发段模式和待机模式下为0x30，计算机开机模式下为0xE0。
“温控仪自检复帧标识”：待发段模式和待机模式下占用B4，为0x20，计算机开机模式下占用B3，为0xE1。
“温控仪阈值复帧标识”：待发段模式和待机模式下占用B4，为0x21～0x27，计算机开机模式下不使用。
“火工品点爆复帧标识”：待发段模式和待机模式下占用B3，为0x31，计算机开机模式下占用B3，为0xE2。
周期包中有效数据：
待发段模式下,计算机和温控仪均未开机，PDMU自身遥测数据占用每帧数据的B5-B22；
待机模式下，计算机未开机，温控仪开机，PDMU自身遥测数据占用每帧数据的B5-B22，温控仪遥测数据占用B23-B28；
开机模式下，计算机开机，信息处理计算机遥测数据占用21字节(B8-B28)，PDMU与温控仪共用1字节复帧标识B3，PDMU的自身遥测数据占用B4-B5，温控仪周期遥测数据占用B6-B7。
随机包中有效数据：
遥控注入：三种模式下均有发生遥控注入事件，注入序号和校验结果为该事件执行结果。注入序号为遥控注入数据包的包头，占用一个字节，范围为00-FFH，校验结果为接收到的遥控注入数据的异或校验结果，占用一个字节，校验正确则为0x50，校验错误则为0x51。当两个帧发送时间间隔内出现两次及以上的遥控注入时，数据包内注入序号按时间发生的先后依次向后增加。
温控仪自检参数：待发段模式下和计算机开机模式下，PDMU响应外部输入的温控仪开机指令，控制温控仪开机，温控仪开机1秒后下传1次温控仪的自检参数，占用一个字节。将此参数定义为随机变量，提高了下行信道的利用率，减少和降低了星上资源的浪费。
温控仪阈值下传参数：占用B4-B28，每帧下传25个字节，阈值参数超过了25个字节，采用分帧传送。温控仪阈值发生变化时通过下行信道传送，不发生变化时不发送，减少遥测信道的重复利用。
火工品点爆：三种模式下均有发生火工品点爆事件，通路电压检查结果、通路电流检查结果、火工品状态为该事件执行结果。待发段模式和待机模式下占用B5-B7，计算机开机模式下占用B4-B6。
2.XX卫星XX载荷试验系统遥测数据下传
以XX卫星XX载荷试验系统发送遥测数据为例，详细说明本发明遥测数据的下传方法：
实施例1：
由外部输入的总线指令和硬线指令或者内部的状态突然变化统称为事件驱动，当无事件驱动时，软件按照以500ms的周期按时按序下传周期包数据帧。例如，在XX卫星XX载荷试验系统在轨运行的待机段模式下，PDMU开机和温控仪开机，计算机不开机。遥测设备以10Hz的采样频率采集PDMU遥测参数A，以20Hz的采样频率采集温控仪周期参数B，遥测设备软件按500ms的周期按时按序下传周期包数据帧，假设XX卫星XX载荷试验系统在第100个发送周期时进入待机模式开始发送待机段周期包遥测数据，软件提取最新采集的PDMU遥测参数A和温控仪遥测参数B，A包含54个字节(D53..D0)，对PDMU遥测参数A进行分帧，分成三个复帧序列：A1：0x00(复帧标识)+A(D53～D36)，A2：0x00(复帧标识)+A(D35～D18)，A3：0x00(复帧标识)+A(D17～D0),对温控仪遥测参数B进行分帧，分成16个复帧序列：B1：0x01(复帧标识)+B(D95～D90)，B2:0x02(复帧标识)+A(D89～D82),…,B16:0x10(复帧标识)+B(D5～D0)。An表示参数A的第n个复帧，Bn表示参数B的第n个复帧，A(Dj～Dk)和A(Dj～Dk)表示A和B的第j个字节到k个字节。
第100个周期，开始发送待机模式下的周期遥测数据子帧1：
第101个周期，发送子帧：
0x1B(帧长度) 总帧序号 A2 B2
第102个周期，发送子帧：
0x1B(帧长度) 总帧序号 A3 B3
第103个周期，提取最新的遥测参数A，重新分帧，缓存复帧A1、A2、A3，发送子帧：
0x1B(帧长度) 总帧序号 A1 B4
……
第116个周期，发送子帧：
0x1B(帧长度) 总帧序号 A1 B16
第117个周期，提取最新的温控仪周期遥测参数B，重新分帧，缓存复帧B1、B2、B3，…B16发送子帧：
实施例2：
当有事件驱动时，软件需要暂停周期包数据的下传，组织当前随机遥测数据包，在事件发生后的下一个500ms内继续下传。当含有随机变量和事件执行结果变量同时需要下传时，含有事件执行结果类型参数的子帧优先级高于含有随机变量参数类型的子帧优先级，同种类型遥测参数重要程度确定优先级，如在本系统中，温控仪自检参数优先级高于温控仪阈值下传，火工品点爆结果优先级高于遥控注入结果。
优先级高的子帧优先在本发送周期传送，优先级低的子帧在下一个发送周期发送。
假如，在第118个周期，系统同时检测到遥控注入指令和温控仪开机自检参数需要下传，由于遥测注入指令属于事件执行结果，温控仪开机自检参数属于随机变量，含遥测注入指令执行结果的优先级高。本周期发送待机段遥控注入指令帧：
在第119个周期，发送温控仪开机自检参数帧：
在第120个周期，再发送周期数据帧：
实施例3：
为了避免丢帧，随机数据包每单帧内的随机数据重复传输4次，这样，可提高随机数据传输的可靠性。随机数据包下传完毕后，继续从周期数据帧中断处下传周期数据包。如果重发的随机数据中含有周期参数，仅重传随机变量和事件执行结果，周期参数不需要重传，按照其复帧序列顺序下传。
这样，上述第118个周期之后顺序依次发送如下子帧：
第118周期，发送子帧：
第119周期，发送子帧：
第120周期，发送子帧：
第121周期，发送子帧：
第122周期，发送子帧：
第121周期，提取新的PDMU自身遥测参数，发送子帧：
第122周期，发送子帧：
第123周期，发送子帧：
第124周期，提取新的PDMU自身遥测数据，发送子帧：
由上述发送数据的过程可以看出，在发送遥控注入参数和温控仪自检参数的同时还发送了PDMU自身参数和温控仪周期参数复帧，充分利用了信道资源。
在遥测数据中可以增加校验，可提高遥测数据的容错和纠错能力。
本发明可广泛应用于各类卫星的载荷系统或具有主控功能的计算机系统中，在遥测参数下行信道少而参数多的情况下，在有限的信道下可保证下传遥测参数的实时性，对遥测参数的分包、分帧、分时调度实现了下传数据的动态性，提高了信道的利用率，优于传统的周期性遥测组帧方法。事件驱动提高了遥测参数下传的实时性，可以根据系统任务或自身状态的变化将所需的遥测信息准确及时地传回地面。
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公知技术。

Claims (7)

1.一种基于事件驱动的遥测组帧及下传方法，其特征在于包括如下几个步骤：
(1)制定遥测通信协议，具体如下：
(1.1)汇总所有待下传遥测参数；
(1.2)对待下传的遥测参数进行特征提取，根据提取的特征将所有的下传遥测参数按照缓变量、随机变量和事件执行结果三种类型进行划分，所述缓变量定义为系统内表征连续变化需要周期发送的硬件工作状态遥测参数；所述随机变量定义为由于硬件状态突变产生的随机状态变量；所述事件执行结果定义为由随机控制命令指令驱动的需要反馈的结果变量；
(1.3)将待传送的不同类型的遥测参数进行分包，分为周期包和随机包两种，需要周期传送的缓变量参数组成周期包遥测数据，由外部输入的总线指令和硬线指令或者内部的状态突然变化统称为事件驱动，同一事件驱动的随机变量参数合为同一随机包遥测数据，同一事件执行结果参数合为同一随机包遥测数据；
(1.4)定义通用的遥测数据子帧格式为：
表中：
子帧长度：占1个字节，表示除帧长度之外的有效遥测数据长度，小于分配的下行信道带宽，用十六进制数表示；
总帧序号：占1个字节，表示总帧序号，从0开始循环计数，计数范围从0x00h～0xFFh，溢出后从0x00h重新计数，复位或重新上电后也从0x00h重新计数，用于遥测接收设备判断遥测数据子帧是否连续；
复帧标识i：标识不同遥测参数的复帧计数，i＝1～M；
遥测参数i：表示与复帧标识i对应的遥测参数；
(1.5)对各遥测参数进行分帧运算：
1.5a.对各周期包遥测参数Ci进行分帧，将每个遥测参数分成多个复帧，每个复帧用唯一的复帧标识进行区分，分时发送，各个遥测参数复帧数和占用子帧字节数计算如下表：
表中，表示向上取整，当不能被整除时，在最后一个复帧内有效长度低于ni，剩余的字节填充自定义的固定码。
1.5b.当随机包遥测参数不能在一个遥测数据子帧内发送时，对各随机包遥测参数进行分帧，假设随机遥测参数有效数据长度为LR，则该遥测参数可以分为x个复帧，表示向上取整，每个复帧的字节数为最后一个复帧内有效长度低于nR时，剩余的字节填充自定义的固定码；当随机包遥测参数有效长度低于N-2时，N为下行信道带宽，该遥测参数用一个复帧标识进行标识，剩余的字节填充自定义的固定码；
(2)按照预设的采样频率fs采集遥测参数，并按照步骤(1)协议中的内容对采集的遥测参数进行分类、分包，当采集到随机变量或者事件执行结果时，将事件驱动标志置为有效；fs高于遥测数据子帧发送频率f；
(3)判断当前发送周期内事件驱动标志是否有效，如果当前事件驱动标志有效，则转步骤(4)进入随机包处理步骤，否则直接转步骤(5)；
(4)依据事件驱动标识提取随机包遥测参数，当随机变量包参数能在一个子帧内发送时，按照1.5b中所述方法组帧发送，清除该事件驱动标识，在下一个周期转入步骤(3)；当随机包参数不能在一个遥测数据子帧内发送时，当前发送周期，首次判断到该事件驱动时，提取该参数按照1.5b中所述方法计算的复帧字节数对随机包遥测参数进行分帧，分成多个复帧，缓存各复帧序列，将第一个复帧按照(1.4)中所述的遥测数据子帧格式组成遥测数据子帧，否则，按照顺序依次在每个发送周期提取一个复帧按照(1.4)中所述的遥测数据子帧格式组成遥测数据子帧并发送，直到所有复帧发送完毕；在下一个周期转入步骤(3)；
(5)对周期包数据组帧，组帧方法为：首次发送周期包遥测参数时，提取周期包内遥测参数值，按照1.5a中所述方法计算的复帧字节数对周期包遥测参数进行分帧，将每个遥测参数分成多个复帧，缓存各个参数的复帧序列，复帧包括复帧标识和复帧数据，分别从各遥测参数的复帧序列中按序取出一个复帧按照遥测数据子帧格式拼接成一个遥测数据子帧，转入步骤(6)；非首次发送周期包遥测数据时，分别从各遥测参数的复帧序列中顺序取出未发送的复帧按照遥测数据子帧格式拼接成一个遥测数据子帧，当其中任何一个遥测参数复帧序列已经发送完毕，或者其中任何一个遥测参数首次发送时，提取最新采集的遥测参数，更新缓存的该参数的复帧序列并取出该参数的第一个复帧与其他参数的复帧拼接成一个遥测数据子帧，组帧完成后转入步骤(6)；
(6)发送周期包遥测数据帧，在下一个发送周期转入步骤(3)。
2.根据权利要求1所述的一种基于事件驱动的遥测组帧及下传方法，其特征在于所述遥测数据帧中的子帧长度为小于所述下行信道带宽的固定值，当实际有效遥测数据长度低于该固定值时，在有效数据后填充自定义固定码。
3.根据权利要求1所述的一种基于事件驱动的遥测组帧及下传方法，其特征在于所述随机包处理步骤中按照如下原则确定随机包遥测参数发送优先级：事件执行结果遥测参数优先级高于随机变量遥测参数优先级，每种类型遥测参数重要程度确定优先级，优先级高的子帧优先在本发送周期传送，优先级低的子帧在下一个发送周期发送。
4.根据权利要求3所述的一种基于事件驱动的遥测组帧及下传方法，其特征在于所述随机包处理步骤中按照优先级顺序对随机遥测参数进行组帧发送，事件执行结果参数单独组帧发送，同一优先级的随机变量参数有效长度总和不超过N-2时，N为下行信道带宽，将多个随机参数按照(1.4)中所述的遥测数据子帧格式拼接成一个遥测数据子帧，当随机变量参数不能在一个遥测数据子帧内发送时，按照1.5b中所述方法计算的复帧字节数对随机包遥测参数进行分帧，将遥测参数分成多个复帧依次组帧发送。
5.根据权利要求1或4所述的一种基于事件驱动的遥测组帧及下传方法，其特征在于所述随机包遥测参数有效长度低于N-2时，将随机包遥测数据与周期包中的部分或全部遥测参数按照遥测数据子帧格式组成一帧一起发送，假设随机包中遥测数据的复帧字节数为nr，所选择的周期包中的部分或全部遥测参数复帧长度分别为n1、n2、…nm,m为选择的周期包遥测参数个数，同一子帧内遥测参数占用信道字节数之和不得大于遥测数据子帧可用有效数据宽度N-2，N为下行信道带宽，即必须满足：(nr+n1+n2+...+nm)≤(N-2)。
6.根据权利要求1所述的一种基于事件驱动的遥测组帧及下传方法，其特征在于所述随机包遥测参数发送时每帧重复传输2次以上。
7.根据权利要求1所述的一种基于事件驱动的遥测组帧及下传方法，其特征在于所述遥测数据含校验位。
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