CN105929803B - 一种卫星地面测控设备自动化监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种卫星地面测控设备自动化监控系统，包括总控网设备、地面测控设备和监控计算机；总控网设备包括数采设备、数据库设备、主控计算机和显示设备；地面测控设备根据主控计算机发送卫星遥控指令，向卫星发送射频信号，并接收卫星发送的遥测数据，发送给数采设备；监控计算机根据设备监控指令启动相应的监控用例，监控用例调用监控单元模块，监控单元模块执行地面测控设备的参数配置和设备参数值的读取操作，并将读取的设备参数值发送给总控网设备的数采设备。本发明的测试系统通过设置中间件进行地面测控设备的转接，通用性好；对于不同的测试需求仅需调整测试用例的配置，系统配置灵活，能够快速调整测试系统满足测试需求。

Description

一种卫星地面测控设备自动化监控系统

技术领域

本发明涉及一种卫星地面测控设备自动化监控系统，属于自动化测试领域。

背景技术

在以往的卫星测试过程中，主要采用手动方式对指定类型的设备进行监视和控制，或采用专用软件手动对设备进行远程监视和控制，图1给出了一个传统的设备远程监控软件实施的示意图。在测试过程或测试内容切换中，往往需要对设备参数进行监视或重新调整，测试人员按照测试用例逐项配置设备参数和读取设备参数数值。在卫星并行测试中，地面设备数量较多，采用手动方式已无法满足测试任务的需要，测试效率低。同时，不同卫星型号测试往往采用的多种类型设备，固定类型的设备监控无法在不同卫星型号测试中通用。

随着卫星自动化快速测试、批量化测试开始备受关注，如何实现此类卫星地面测控设备集中监控软件有待解决，主要的问题包括：(1)如何动态适应不同类型的卫星地面测控设备；(2)如何组织不同测试条件下的测控设备监控用例；(3)如何完成对设备参数配置和设备参数配置后卫星响应数据的自动化判读。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，针对批量测试的技术发展需要，提出了一种卫星地面测控设备自动化监控系统，支持多种测控设备类型和多种不同厂商的同类设备，能够根据测试需求动态地生成、执行测控设备监控用例，并实现对设备参数实时数据和卫星响应数据的自动化闭环判读。

本发明目的通过如下技术方案予以实现：

提供一种卫星地面测控设备自动化监控系统，包括总控网设备、地面测控设备和监控计算机；

总控网设备包括数采设备、数据库设备、主控计算机和显示设备；数采设备用于采集卫星遥测数据和设备参数值，并发送给数据库设备；数据库设备用于存储卫星遥测数据和设备参数值；主控计算机用于发送卫星遥控指令，并将设备监控指令发送至监控计算机；显示设备从数据库设备中读取卫星遥测数据和设备参数值并显示；

地面测控设备根据主控计算机发送的卫星遥控指令，向卫星发送射频信号，并接收卫星发送的遥测数据，发送给数采设备；

监控计算机接收模块接收主控计算机发送的设备监控指令，并根据设备监控指令启动相应的监控用例，或者接收本地启动指令启动相应的监控用例；监控用例调用监控单元模块，监控单元模块执行地面测控设备的参数配置和设备参数值的读取操作，并将读取的设备参数值发送给总控网设备的数采设备。

优选的，监控计算机包括配置模块、指令接收模块、本地指令模块、监控用例模块、监控单元模块和设备读写模块；配置模块用于配置、存储监控用例模块、监控单元模块所需文件；指令接收模块接收主控计算机发送的设备监控指令，并发送给监控用例模块；本地指令模块用于接收本地启动指令，并发送给监控用例模块；监控用例模块根据设备监控指令或本地启动指令，启动相应的监控用例，并调用监控单元模块；监控单元模块用于执行地面测控设备的参数配置和设备参数值的读取操作，并将读取的设备参数值发送给总控网设备的数采设备；设备读写模块提供统一的数据接口连接地面测控设备。

优选的，设备读写模块包括多个中间件，中间件对监控单元具有统一接口，每个中间件对应一类设备；

监控单元模块发送的配置指令或读取参数指令，发送给中间件，中间件调用对应的地面测控设备接口，将配置指令或读取参数指令发送给对应的地面测控设备。

优选的，每个中间件对应一个或一类地面测控设备，中间件与地面测控设备对应关系存储在独立的配置文件中，监控单元模块选择地面测控设备类型，根据地面测控设备类型，通过对应关系找到对应的中间件，通过中间件调用该类型地面测控设备接口。

优选的，监控单元模块调用中间件时使用参数格式如下：包含参数编号、参数名称、参数类型、单位、下限值、上限值和只读性。

优选的，总控网设备的主控计算机发送设备监控指令至监控计算机，监控计算机根据设备监控指令启动监控用例，根据监控用例配置所涉及的地面测控设备的参数值，并在配置完成后，监控计算机读取地面测控设备的参数值，传输给总控网设备的数采设备，由数采设备存入数据库设备，数显设备读取数据库中的设备参数值并显示。

优选的，地面测控设备包括上行衰减器设备、下行衰减器设备、上变频器、下变频器、基带设备、频谱测量设备；

主控计算机发送卫星遥控指令至前端计算机，前端计算机发送给基带设备，基带设备生成中频信号，上变频器将中频信号变频为射频信号后，输出至上行衰减器设备，上行衰减器设备将射频信号发送给卫星；下行衰减器设备接收到卫星遥测数据后发送下变频器，下变频器将射频信号变频为中频信号后发送给基带设备，基带设备发送给前端计算机，前端计算机发送给总控网设备的数采设备，由数采设备存入数据库设备，数显设备读取数据库中的设备参数值并显示，最后由监控计算机根据数据库中数据对卫星响应进行判读。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

(1)本发明的测试系统通过设置中间件接口进行地面测控设备的转接，使得测试系统能够适用于不同厂家、不同型号的地面测控设备，通用性好；

(2)本发明提供了监控单元自由组合为监控用例的配置手段，监控用例、监控单元以配置文件形式存储，以便重复应用。在该基础上搭建设备自动化监控平台，测试人员可以通过指令方式启动该监控用例，也可以在本地启动该监控用例。监控用例会自动化执行程序取出监控单元、解析其内容，并自动执行，极大提高了测试效率；同时测试系统能够根据测试需求动态调整测试用例的方案，对于不同的测试需求仅需调整测试用例的配置，系统配置灵活，能够快速调整测试系统满足测试需求；

(3)本发明不仅支持了设备参数回判的小闭环判读，还提供了卫星遥测数据回判的大闭环判读，使用者通过监控用例运行过程数据显示，可以把握各阶段设备参数配置状态。

附图说明

图1为传统的卫星地面测试设备监控系统结构示意图；

图2为本发明的卫星地面测试设备自动化监控系统结构示意图；

图3为本发明的卫星地面测试设备自动化监控系统数据传输示意图；

图4为本发明的卫星地面测试设备自动化监控系统模块设计结构示意图；

图5为本发明的卫星地面测试设备自动化监控系统监控用例组建示意图；

图6为本发明的卫星地面测试设备自动化监控的工作流程示意图。

具体实施方式

卫星地面测控设备不仅种类多，主要包括基带设备、上变频器、下变频器、衰减器、频谱仪等，同类设备还存在着不同厂商的设备。为了支持种类繁多的设备和高效完成各类测试需求下对设备状态监控的不同配置，本发明的技术解决方案是一种基于设备参数原子的卫星地面测控设备自动化监控方法。该方法首先对设备参数进行了原子化设计，抽象成参数原子，统一了所有设备参数的基础数据格式，并采用统一设备操作接口，来屏蔽各类设备之间的差异性。其次，在参数原子设计的基础上，该方法还设计了更上层的、面向用户的通用化监控单元，用户通过组织监控单元来形成监控用例，而具体的监控单元内部由设计人员配置，达到用户操作简易化的效果；每个监控单元都将关联一个设备，并通过设备参数原子传参对设备进行操作。最后，该方法不仅对设备操作进行了设备状态小闭环判读，还支持了对设备操作后星上状态变化的大闭环判读，完成了面向测试的自动化设备监控功能。

卫星地面测控设备自动化监控系统包括总控网设备、地面测控设备和监控计算机。

总控网设备包括数采设备、数据库设备、主控计算机MTP和显示设备；数采设备用于采集卫星遥测数据和设备参数值，并发送给数据库设备；数据库设备用于存储卫星遥测数据和设备参数值；主控计算机MTP用于发送配置设备参数的设备监控指令，并发送至监控计算机；显示设备从数据库设备中读取卫星遥测数据和设备参数值并显示，操作人员根据数据显示判断设备监控用例的运行情况。

地面测控设备根据主控计算机MTP发送卫星遥控指令，向卫星发送射频信号，并接收卫星发送的遥测数据，发送给数采设备；地面测控设备包括上行衰减器设备、下行衰减器设备、上变频器、下变频器、基带设备、频谱测量设备；

主控计算机MTP发送卫星遥控指令至前端计算机，前端计算机发送给基带设备，基带设备生成70M的中频信号，上变频器将中频信号变频为射频信号后，输出至上行衰减器设备，上行衰减器设备将射频信号发送给卫星；下行衰减器设备接收到卫星遥测数据后发送下变频器，下变频器将射频信号变频为中频信号后发送给基带设备，基带设备发送给前端计算机，前端计算机发送给总控网设备的数采设备，由数采设备存入数据库设备，数显设备读取数据库中的设备参数值并显示。

监控计算机包括配置模块、指令接收模块、本地指令模块、监控用例模块、监控单元模块和设备读写模块；配置模块用于配置、存储监控用例模块、监控单元模块所需文件；指令接收模块接收主控计算机MTP发送的设备监控指令，并发送给监控用例模块；本地指令模块用于接收本地启动指令，并发送给监控用例模块；监控用例模块根据设备监控指令，启动相应的监控用例，并调用监控单元模块；监控单元模块用于执行地面测控设备的参数配置和设备参数值的读取操作，并将读取的设备参数值发送给总控网设备的数采设备；设备读写模块提供统一的数据接口连接地面测控设备。

所述的监控单元模块，首先由配置人员对监控单元内容进行具体配置，包括关联设备的类型、配置和判读的参数内容、排列各参数读写先后顺序，配置人员通过建立若干个监控单元，以备使用。而用户直接使用配置好的监控单元，调整各监控单元的操作顺序，形成自定义的监控用例。

所述的监控用例模块，是用户针对某个测试需求，创建出特定设备操作的流程，比如卫星加电用例、切换码组用例和应答机性能测试用例，监控用例的所有配置信息都保存到文件中，以便多次应用。

设备读写模块包括多个中间件，中间件分别连接各个地面测控设备；监控单元模块发送的配置指令或读取参数指令，发送给中间件，中间件将配置指令或读取参数指令发送给对应的设备。

每个中间件对应一个或一类地面测控设备，中间件与地面测控设备对应关系存储在独立的配置文件中，监控单元模块选择设备类型，根据设备类型，通过对应关系找到对应的中间件，通过中间件调用该类型地面测控设备。

通过中间件统一了地面测控设备操作接口，通过对每类型设备的操作接口进行了规范化，屏蔽不同设备之间操作接口的差异性。不同设备的操作接口相同，仅建立连接、断开连接、配置参数、读取参数值等简单接口，通过不同的参数原子进行传参，来完成各类设备的各种操作。对于设备商已提供的设备接口库，通过中间件的方式对接口进行封装和标准化。

所述的设备参数原子化设计，根据测试需求收集需要关注的设备参数，每个设备参数都被细化成一个标准格式的参数原子，该参数原子内容包含ID、参数名称、参数类型、单位、下限值、上限值、只读性、参数描述。每个类型设备的所有参数原子信息都单独存储在该设备对应的XML文件中，所有设备的XML参数文件集合在一起组成了设备参数原子库。参数ID采用统一定义方式，保证每个参数ID在整个系统中唯一。

小闭环判读，是完成对设备参数配置后，回读该设备参数的实时值，先进行上限越界、下限越界判断，然后对判断是否在预设值有效范围内。

大闭环判读，是完成对设备参数配置后，从数据库中读取卫星遥测数据值，判断设备参数配置效果是否达到卫星测试的需求。

如图2所示，本发明的卫星地面测试设备自动化监控系统将同时连接到两个网络，在测控网中连接各类测试设备，在总控网中与MTP、数采、数据库建立网络连接。与图1中原有卫星地面测试设备监控系统相比，该装置能够根据测试需求，提前自定义配置所需的监控用例，通过MTP指令启动或本地启动完成自动化监控功能，同时对各设备参数监控过程中不仅支持从设备中回读参数值的小闭环判读，还支持根据卫星遥测数据进行的大闭环判读。

如图3所示，本发明提供了卫星地面测试设备自动化监控方法，从数据链路角度看，在设备参数控制方面，监控软件首先从MTP中接收到启动指令或从本地启动监控用例，然后遍历该监控用例中所需配置参数，进行逐一配置，并完成设备参数值回读的小闭环回判，或从卫星测试数据库中获取实时数据进行大闭环回判。在设备参数监视方面，后台监控用例将在无其他监控用例运行的情况下，完成定时对设备参数值的采集和本地存储，并组播到数采设备中，存入数据库。

如图4所示，本发明提供的卫星地面测试设备自动化监控方法，通过分级设计，分别定义了设备读写模块、监控单元模块、监控用例模块。其中，设备读写模块给出了各类设备操作接口，并通过中间件方式统一了对外接口，屏蔽不同设备接口的差异性；

监控单元模块根据设备参数原子，逐一调用设备的操作接口，形成用户层次的操作基础单元；监控用例模块根据用户自定义需求，组织若干监控单元，逐一执行监控单元，完成卫星测试过程中某测试状态的调整。另外，配置模块为设计人员提供了配置手段，包括设备网络参数配置、监控单元配置、监控用例配置；显示模块提供了配置界面、用例运行监视界面，有效保证了设备自动化监控的质量和效率。

如图5所示，为了简化使用者操作，在每个用例创建时，自动形成一个开始监控单元节点和一个结束监控单元节点，所有的监控单元采用最简单的顺序排列，不加入任何分支结构。每个监控单元包含多个参数的配置、判读，每个设备参数操作按顺序排列，每次配置、读取设备参数后，需要判断设备参数值是否符合当前要求，如果不能满足要求，则提示报警，通过手动继续或停止。每个监控单元通过传入设备参数原子，屏蔽不同设备差异、不同设备参数差异，形成统一的监控单元内部数据格式。

如图6所示，在卫星地面测控设备自动化监控系统开始工作后，首先需要对设备网络参数、监控单元、监控用例进行配置，确保各类设备连接正常。存在两种方式触发监控用例，一种方式为在本地软件进行人工启动，能够满足测控人员对测试设备的控制要求；另一种方式为远端测试软件指令启动，能够满足卫星自动化测试的运行需求。解析指令获得对应的监控用例后，将顺序遍历该监控用例中的所有监控单元，调用中间件配置设备参数值。通过回读设备参数值，判断设备参数值是否在有效范围内，完成设备参数的小闭环判读；通过读取数据库中的卫星遥测数据，判断设备参数配置完成后，设备当前参数配置是否满足当前的测试需求，完成设备参数的大闭环判读。另外，在保信道监控用例中，将定期采集设备参数值信息，不仅在本地进行数据存在，还向总控网进行组播，存入数据库，供卫星测试人员查询所需数据。

以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

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)

1.一种卫星地面测控设备自动化监控系统，其特征在于包括总控网设备、地面测控设备和监控计算机；

总控网设备包括数采设备、数据库设备、主控计算机和显示设备；数采设备用于采集卫星遥测数据和设备参数值，并发送给数据库设备；数据库设备用于存储卫星遥测数据和设备参数值；主控计算机用于发送卫星遥控指令，并将设备监控指令发送至监控计算机；显示设备从数据库设备中读取卫星遥测数据和设备参数值并显示；

地面测控设备根据主控计算机发送的卫星遥控指令，向卫星发送射频信号，并接收卫星发送的遥测数据，发送给数采设备；

监控计算机接收模块接收主控计算机发送的设备监控指令，并根据设备监控指令启动相应的监控用例，或者接收本地启动指令启动相应的监控用例；监控用例调用监控单元模块，监控单元模块执行地面测控设备的参数配置和设备参数值的读取操作，并将读取的设备参数值发送给总控网设备的数采设备。

2.根据权利要求1所述的自动化监控系统，其特征在于，监控计算机包括配置模块、指令接收模块、本地指令模块、监控用例模块、监控单元模块和设备读写模块；配置模块用于配置、存储监控用例模块、监控单元模块所需文件；指令接收模块接收主控计算机发送的设备监控指令，并发送给监控用例模块；本地指令模块用于接收本地启动指令，并发送给监控用例模块；监控用例模块根据设备监控指令或本地启动指令，启动相应的监控用例，并调用监控单元模块；监控单元模块用于执行地面测控设备的参数配置和设备参数值的读取操作，并将读取的设备参数值发送给总控网设备的数采设备；设备读写模块提供统一的数据接口连接地面测控设备。

3.根据权利要求2所述的自动化监控系统，其特征在于，设备读写模块包括多个中间件，中间件对监控单元具有统一接口，每个中间件对应一类设备；

监控单元模块发送的配置指令或读取参数指令，发送给中间件，中间件调用对应的地面测控设备接口，将配置指令或读取参数指令发送给对应的地面测控设备。

4.根据权利要求3所述的自动化监控系统，其特征在于，每个中间件对应一个或一类地面测控设备，中间件与地面测控设备对应关系存储在独立的配置文件中，监控单元模块选择地面测控设备类型，根据地面测控设备类型，通过对应关系找到对应的中间件，通过中间件调用该类型地面测控设备接口。

5.根据权利要求3或4所述的自动化监控系统，其特征在于，监控单元模块调用中间件时使用参数格式如下：包含参数编号、参数名称、参数类型、单位、下限值、上限值和只读性。

6.根据权利要求1至4之一所述的自动化监控系统，其特征在于，

总控网设备的主控计算机发送设备监控指令至监控计算机，监控计算机根据设备监控指令启动监控用例，根据监控用例配置所涉及的地面测控设备的参数值，并在配置完成后，监控计算机读取地面测控设备的参数值，传输给总控网设备的数采设备，由数采设备存入数据库设备，数显设备读取数据库中的设备参数值并显示。

7.根据权利要求1至4之一所述的自动化监控系统，其特征在于，地面测控设备包括上行衰减器设备、下行衰减器设备、上变频器、下变频器、基带设备、频谱测量设备；

主控计算机发送卫星遥控指令至前端计算机，前端计算机发送给基带设备，基带设备生成中频信号，上变频器将中频信号变频为射频信号后，输出至上行衰减器设备，上行衰减器设备将射频信号发送给卫星；下行衰减器设备接收到卫星遥测数据后发送下变频器，下变频器将射频信号变频为中频信号后发送给基带设备，基带设备发送给前端计算机，前端计算机发送给总控网设备的数采设备，由数采设备存入数据库设备，数显设备读取数据库中的设备参数值并显示，最后由监控计算机根据数据库中数据对卫星响应进行判读。