CN106506058A - 卫星遥测遥控仿真方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种卫星遥测遥控仿真方法及系统，包括遥控解析仿真步骤：接收卫星地面测试系统发送的卫星遥控指令，解析指令内容，验证指令格式与指令内容的正确性；中心处理仿真步骤：对经过验证的卫星遥控指令进行响应，改变对应的卫星遥测数据；遥测组帧仿真步骤：组织卫星遥测数据，生成数据帧，发送至卫星地面测试系统进行调试。本发明中的方法供卫星地面测试系统在部署阶段进行调试、验证时使用，能够满足卫星地面测试系统验证要求，有效节省卫星测试时间，提高卫星测试进度。

Description

卫星遥测遥控仿真方法及系统

技术领域

本发明涉及卫星遥测技术领域，具体地，涉及一种卫星遥测遥控仿真方法及系统。

背景技术

目前，我国的卫星工业得到了巨大的发展，卫星的整体电设计也变得日趋复杂。在卫星的研制生产的各个阶段，需要对卫星进行一系列的测试，保证卫星的各项性能、功能复合设计要求，同时对卫星进行可靠性的验证。卫星测试系统用于对卫星进行分系统级、整星级的电性能测试，是卫星测试的重要支撑系统。其集合了实时控制、计算机网络通讯、数据处理、事后分析等相关功能，系统内软、硬件众多，结构复杂。

目前，由于实际条件的限制，卫星测试系统在部署阶段需要在相关技术文件支撑下，联合相关分系统单机进行调试，调整卫星测试系统的技术状态，验证测试系统内各软、硬件的功能与性能。因此，卫星测试分系统的部署状况容易受单机研制时间、分系统测试流程的影响而造成延误，进而可能影响卫星的测试进度。

为此，本卫星遥测遥控仿真方法，用于对卫星测试系统的功能与相关接口进行验证，在分系统与整星测试前完成卫星测试系统的部署，保证卫星的测试进度。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种卫星遥测遥控仿真方法及系统。

根据本发明提供的卫星遥测遥控仿真方法，包括如下步骤：

遥控解析仿真步骤：接收卫星地面测试系统发送的卫星遥控指令，解析指令内容，验证指令格式与指令内容的正确性；

中心处理仿真步骤：对经过验证的卫星遥控指令进行响应，改变对应的卫星遥测数据；

遥测组帧仿真步骤：组织卫星遥测数据，生成数据帧，发送至卫星地面测试系统进行调试。

优选地，所述遥控解析仿真步骤包括：

步骤A1：与卫星地面测试系统建立TCP链接，通过以太网接收遥控指令数据帧；

步骤A2：对接收的数据帧内容进行解扰、解密操作；

步骤A3：对接收遥控指令数据帧进行CRC校验，保证数据传输的正确性；

步骤A4：根据遥控数据帧的相应数据域内容反演指令代号，并显示，反演方式分为自反演和码表卡反演；

步骤A5：将步骤A4中所述码表卡反演建立与码表卡软件的TCP连接，按照与码表卡通信协议组织数据发送并接收。

优选地，所述中心处理仿真步骤包括：

步骤B1：实时维护遥测大表，遥测大表内容中包含下发的遥测值；

步骤B2：维护遥测遥控关系库，根据反演指令代号改变对应遥测值。

优选地，所述遥测大表中保持当前所有波道最新的遥测数据；

具体地，所述步骤B1包括：通过维护遥测遥控关系库，根据遥控解析仿真模块得到的指令代号，查询遥测遥控关系库，根据关系库配置改变遥测大表中对应遥测值。

优选地，所述遥测组帧仿真步骤包括：

步骤C1：卫星地面测试系统建立TCP连接，通过网络发送遥测数据帧；

步骤C2：根据遥测格式内容配置文件，从遥测大表中提取遥测波道值；

步骤C3：按照PCM遥测或分包遥测模式进行遥测组帧；

步骤C4：对遥测帧进行计数，并填入遥测帧中；

步骤C5：对遥测帧数据进行CRC校验，并填入遥测帧中；

步骤C6：对发送的遥测数据帧进行加扰、加密操作后发送至卫星地面测试系统进行调试。

根据本发明提供的卫星遥测遥控仿真系统，包括：

遥控解析仿真模块：用于接收卫星地面测试系统发送的卫星遥控指令，解析指令内容，验证指令格式与指令内容的正确性；

中心处理仿真模块：用于对经过验证的卫星遥控指令进行响应，改变对应的卫星遥测数据；

遥测组帧仿真模块：用于组织卫星遥测数据，生成数据帧，发送至卫星地面测试系统进行调试。

优选地，所述遥控解析仿真模块包括：

TCP链接模块：与卫星地面测试系统建立TCP链接，通过以太网接收遥控指令数据帧；

解扰解密模块：对接收的数据帧内容进行解扰、解密操作；

校验模块：对接收遥控指令数据帧进行CRC校验，保证数据传输的正确性；

反演模块：根据遥控数据帧的相应数据域内容反演指令代号，并显示，反演方式分为自反演和码表卡反演；

组织模块：将所述码表卡反演建立与码表卡软件的TCP连接，按照与码表卡通信协议组织数据发送并接收。

优选地，所述中心处理仿真模块包括：

实时维护模块：实时维护内存中的遥测大表，遥测大表内容中包含下发的遥测值；

更正模块：维护遥测遥控关系库，根据反演指令代号改变对应遥测值。

优选地，所述遥测组帧仿真模块包括：

TCP连接模块：卫星地面测试系统建立TCP连接，通过网络发送遥测数据帧；

提取模块：根据遥测格式内容配置文件，从遥测大表中提取遥测波道值；

遥测组帧模块：按照PCM遥测或分包遥测模式进行遥测组帧；

遥测帧计数模块：对遥测帧进行计数，并填入遥测帧中；

遥测帧校验模块：对遥测帧数据进行CRC校验，并填入遥测帧中；

加扰加密模块：对发送的遥测数据帧进行加扰、加密操作后发送至卫星地面测试系统进行调试。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明提供的卫星遥测遥控仿真方法能够对遥控数据的正确性进行验证，实时响应相关遥测，并将遥测组帧下发，在分系统与整星测试前完成卫星测试系统的部署，提高卫星的测试进度。

2、本发明提供的卫星遥测遥控仿真方法供卫星地面测试系统在部署阶段进行调试、验证时使用，能够满足卫星地面测试系统验证要求，节省卫星测试时间。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的外部接口示意图；

图2为本发明的软件流程图；

图3为本发明实施例的遥测组帧方案示意图；

图4为本发明实施例的遥测包组成示意图；

图5为本发明实施例的遥测帧组成示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

根据本发明提供的卫星遥测遥控仿真方法，包括如下步骤：

遥控解析仿真步骤：接收卫星地面测试系统发送的卫星遥控指令，解析指令内容，验证指令格式与指令内容的正确性；

中心处理仿真步骤：对经过验证的卫星遥控指令进行响应，改变对应的卫星遥测数据；

遥测组帧仿真步骤：组织卫星遥测数据，生成数据帧，发送至卫星地面测试系统进行调试。

所述遥控解析仿真步骤包括：

步骤A1：与卫星地面测试系统建立TCP链接，通过以太网接收遥控指令数据帧；

具体地，采用软件的外部接口通过以太网TCP连接同测控加解密机、码表卡、转发软件、综测服务器等4个外部设备或软件连接，进行数据交换。软件内部由一个独立的进程包含若干个用户线程组成。内部线程通过消息响应函数和全局变量实现内部通讯。

步骤A2：对接收的数据帧内容进行解扰、解密操作；

步骤A3：对接收遥控指令数据帧进行CRC校验，保证数据传输的正确性；

步骤A4：根据遥控数据帧的相应数据域内容反演指令代号，并显示，反演方式分为自反演和码表卡反演；

步骤A5：将步骤A4中所述码表卡反演建立与码表卡软件的TCP连接，按照与码表卡通信协议组织数据发送并接收。

所述中心处理仿真步骤包括：

步骤B1：实时维护遥测大表，遥测大表内容中包含下发的遥测值；

步骤B2：维护遥测遥控关系库，根据反演指令代号改变对应遥测值；

所述遥测组帧仿真步骤包括：

步骤C1：卫星地面测试系统建立TCP连接，通过网络发送遥测数据帧；

步骤C2：根据遥测格式内容配置文件，从遥测大表中提取遥测波道值；

步骤C3：按照PCM遥测或分包遥测模式进行遥测组帧；

步骤C4：对遥测帧进行计数，并填入遥测帧中；

步骤C5：对遥测帧数据进行CRC校验，并填入遥测帧中；

步骤C6：对发送的遥测数据帧进行加扰、加密操作后发送至卫星地面测试系统进行调试。

所述遥测大表中保持当前所有波道最新的遥测数据；具体地，通过维护遥测遥控关系库，根据遥控解析仿真模块得到的指令代号，查询遥测遥控关系库，根据关系库配置改变遥测大表中对应遥测值。

根据本发明提供的卫星遥测遥控仿真系统，包括：

遥控解析仿真模块：用于接收卫星地面测试系统发送的卫星遥控指令，解析指令内容，验证指令格式与指令内容的正确性；

中心处理仿真模块：用于对经过验证的卫星遥控指令进行响应，改变对应的卫星遥测数据；

遥测组帧仿真模块：用于组织卫星遥测数据，生成数据帧，发送至卫星地面测试系统进行调试。

所述遥控解析仿真模块包括：

TCP链接模块：与卫星地面测试系统建立TCP链接，通过以太网接收遥控指令数据帧；

具体地，采用软件的外部接口通过以太网TCP连接同测控加解密机、码表卡、转发软件、综测服务器等4个外部设备或软件连接，进行数据交换。软件内部由一个独立的进程包含若干个用户线程组成。内部线程通过消息响应函数和全局变量实现内部通讯。

解扰解密模块：对接收的数据帧内容进行解扰、解密操作；

校验模块：对接收遥控指令数据帧进行CRC校验，保证数据传输的正确性；

反演模块：根据遥控数据帧的相应数据域内容反演指令代号，并显示，反演方式分为自反演和码表卡反演；

组织模块：将所述码表卡反演建立与码表卡软件的TCP连接，按照与码表卡通信协议组织数据发送并接收。

即卫星地面测试系统(转发软件或服务器)建立TCP连接，通过以太网接收遥控数据帧数据。对接收到的数据帧内容按照设置进行解扰解密操作，并对数据帧数据内容进行CRC校验，验证数据的正确性。根据遥控数据帧的相应数据域内容反演指令代号，并显示在软件界面上。根据卫星遥控实际指令类型的差异，反演方式分为自反演和码表卡反演。其中，自反演通过软件指令列表配置文件进行反演，码表卡反演通过连接码表卡软件进行反演。

所述中心处理仿真模块包括：

实时维护模块：实时维护内存中的遥测大表，遥测大表内容中包含下发的遥测值；

更正模块：维护遥测遥控关系库，根据反演指令代号改变对应遥测值。

所述遥测组帧仿真模块包括：

TCP连接模块：卫星地面测试系统建立TCP连接，通过网络发送遥测数据帧；

提取模块：根据遥测格式内容配置文件，从遥测大表中提取遥测波道值；

遥测组帧模块：按照PCM遥测或分包遥测模式进行遥测组帧；

遥测帧计数模块：对遥测帧进行计数，并填入遥测帧中；

遥测帧校验模块：对遥测帧数据进行CRC校验，并填入遥测帧中；

加扰加密模块：对发送的遥测数据帧进行加扰、加密操作后发送至卫星地面测试系统进行调试。

更进一步地，中心处理仿真模块在计算机内存中实时维护遥测大表，该表中保持当前所有波道最新的遥测数据。维护遥测遥控关系库，根据遥控解析仿真模块得到的指令代号，查询遥测遥控关系库，根据关系库配置改变遥测大表中对应遥测值。

遥测组帧仿真模块根据遥测格式内容配置文件，从遥测大表中提取相关遥测波道值，组织遥测数据帧。遥测组帧适应PCM遥测和分包遥测的遥测需求。通过全局变量对遥测帧进行计数，填入遥测帧中相应位置。能够对遥测数据帧进行和校验和CRC校验计算，并进行加扰加密操作。

具体地，如图2所示，其中遥控解析仿真实现步骤描述如下：

步骤S1：通过以太网接收卫星测试系统发送的遥控数据。

步骤S2：首先判断当前遥控数据是否为密指令，如果为密指令则将遥控数据送至

测控加解密设备做解密操作，否则直接对遥控数据进行解扰操作。

步骤S3：解扰之后，遥控解析仿真模块判断当前指令是否为直接指令，如果为直

接指令，则将数据输入到测控码表卡进行指令反译码；否则认为是注数，比对遥

控数据与指令列表中的数据，通过数据比对得到当前的遥控指令代号。

步骤S4：将当前的指令代号输入到中心处理仿真模块。

中心处理仿真模块用于模拟卫星对遥控指令执行后遥测的实时变化。程序运行之后，中心处理仿真模块在内存中实时维护一张遥测大表，遥测组帧仿真可根据遥测代号从遥测大表中查找特定波道的遥测原码。中心处理仿真模块接收遥控解析仿真模块的指令代号和遥控数据，从遥控遥测关系库中查找哪些遥测会响应当前遥控指令，并修改遥测大表；如果当前遥控指令未出现在遥控遥测关系库中，如临时的遥控注数，则由中心处理仿真模块调用遥控处理单元解析当前遥控数据并修改遥测大表。

遥测组帧仿真模块用于模拟卫星实时向地面发送遥测数据，该仿真模块首先根据遥测实施方案实时的从遥测大表中读取相应的遥测波道，并根据设置要求对遥测数据进行相应的加密和加扰操作，最后将遥测源码通过以太网发送。

遥测组帧仿真模块实时的从中心处理仿真模块中读取响应的遥测波道，并依据遥测实施方案，组成模拟遥测帧。遥测组帧仿真模块从中心处理仿真模块实时维护的遥测大表中根据波道代号提取数据。根据遥测实施方案，首先可以将各个波道组合成遥测包，包1由TM001、TM002和TM003组成。通过组帧调度方案将遥测包填充到遥测帧中。

按照上述结构化波道的思想，固定区亦可表示分解成若干个遥测波道，遥测帧可以附图5树状结构表示。

将遥测帧表示成结构化的树状结构，对于这样的结构，可以使用XML语言描述，例如遥测包可以如下。

<包>

<波道1/>

<波道2/>

<波道3/>

<波道4/>

</包>

同理固定区的数据也可用类似的方式使用XML语言描述。

目前常用的遥测组帧方案可以分为PCM遥测方案和分包遥测方案。下面分别阐述如何使用XML语言描述PCM遥测和分包遥测。

(1)PCM遥测

PCM遥测由多帧遥测组成，假设当前PCM遥测由帧1、帧2、帧3帧三种格式的遥测帧组成，那么对于PCM遥测，星上依次循环的发送帧1、帧2和帧3数据。对于PCM遥测，首先需要定义各个遥测帧，各个遥测帧的定义如下：

<帧1>

<固定区/>

<包1/>

<包2/>

<包3/>

</帧1>

<帧2>

<固定区/>

<包4/>

<包5/>

<包6/>

</帧2>

当定义各个遥测帧之后，可以定义一种主帧，主帧包含各个遥测帧，但是循环的发送各个遥测帧，主帧定义如下：

<主帧方式＝循环>

<帧1/>

<帧2/>

<帧3/>

<主帧/>

(2)分包遥测

分包遥测由两大部分组成，固定区和分包区，其中固定区数据在每帧遥测中均会被发送，分包区数据包含各个遥测包，并且始终传输当前数据有效且优先级最高的遥测包。相比PCM遥测，分包遥测有两个难点：包优先级和包跨帧。参考PCM遥测，分包遥测的分包区数据可以如下XML语言描述。

<分包区方式＝前排优先>

<突发包/>

<包1>

<包2>

<包3>

<包4>

</分包区>

在XML语言描述的分包区中，排在前面的包比排在后面的包拥有更高的优先级，遥测在组帧时首先观察优先级高的包是否有效，如果有效则将该高优先级包加入遥测帧，如果无效则观察下个优先级的包是否有效，依次类推。此外，分包遥测在组帧时始终先判断上次组帧是否有数据剩余，如果有数据剩余则优先将剩余数据加入遥测帧。

本发明中的卫星遥测遥控仿真方法对遥控数据的正确性进行验证，实时响应相关遥测，并将遥测组帧下发。本发明供卫星地面测试系统在部署阶段进行调试、验证使用，能够有效满足卫星地面测试系统验证要求，节省卫星测试时间，保证卫星研制进度。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (9)

1.一种卫星遥测遥控仿真方法，其特征在于，包括如下步骤：

遥控解析仿真步骤：接收卫星地面测试系统发送的卫星遥控指令，解析指令内容，验证指令格式与指令内容的正确性；

中心处理仿真步骤：对经过验证的卫星遥控指令进行响应，改变对应的卫星遥测数据；

遥测组帧仿真步骤：组织卫星遥测数据，生成数据帧，发送至卫星地面测试系统进行调试。

2.根据权利要求1所述的卫星遥测遥控仿真方法，其特征在于，所述遥控解析仿真步骤包括：

步骤A1：与卫星地面测试系统建立TCP链接，通过以太网接收遥控指令数据帧；

步骤A2：对接收的数据帧内容进行解扰、解密操作；

步骤A3：对接收遥控指令数据帧进行CRC校验，保证数据传输的正确性；

步骤A4：根据遥控数据帧的相应数据域内容反演指令代号，并显示，反演方式分为自反演和码表卡反演；

步骤A5：将步骤A4中所述码表卡反演建立与码表卡软件的TCP连接，按照与码表卡通信协议组织数据发送并接收。

3.根据权利要求1所述的卫星遥测遥控仿真方法，其特征在于，所述中心处理仿真步骤包括：

步骤B1：实时维护遥测大表，遥测大表内容中包含下发的遥测值；

步骤B2：维护遥测遥控关系库，根据反演指令代号改变对应遥测值。

4.根据权利要求3所述的卫星遥测遥控仿真方法，其特征在于，所述遥测大表中保持当前所有波道最新的遥测数据；

具体地，所述步骤B1包括：通过维护遥测遥控关系库，根据遥控解析仿真模块得到的指令代号，查询遥测遥控关系库，根据关系库配置改变遥测大表中对应遥测值。

5.根据权利要求1所述的卫星遥测遥控仿真方法，其特征在于，所述遥测组帧仿真步骤包括：

步骤C1：卫星地面测试系统建立TCP连接，通过网络发送遥测数据帧；

步骤C2：根据遥测格式内容配置文件，从遥测大表中提取遥测波道值；

步骤C3：按照PCM遥测或分包遥测模式进行遥测组帧；

步骤C4：对遥测帧进行计数，并填入遥测帧中；

步骤C5：对遥测帧数据进行CRC校验，并填入遥测帧中；

步骤C6：对发送的遥测数据帧进行加扰、加密操作后发送至卫星地面测试系统进行调试。

6.一种卫星遥测遥控仿真系统，其特征在于，包括：

遥控解析仿真模块：用于接收卫星地面测试系统发送的卫星遥控指令，解析指令内容，验证指令格式与指令内容的正确性；

中心处理仿真模块：用于对经过验证的卫星遥控指令进行响应，改变对应的卫星遥测数据；

遥测组帧仿真模块：用于组织卫星遥测数据，生成数据帧，发送至卫星地面测试系统进行调试。

7.根据权利要求6所述的卫星遥测遥控仿真系统，其特征在于，所述遥控解析仿真模块包括：

TCP链接模块：与卫星地面测试系统建立TCP链接，通过以太网接收遥控指令数据帧；

解扰解密模块：对接收的数据帧内容进行解扰、解密操作；

校验模块：对接收遥控指令数据帧进行CRC校验，保证数据传输的正确性；

反演模块：根据遥控数据帧的相应数据域内容反演指令代号，并显示，反演方式分为自反演和码表卡反演；

组织模块：将所述码表卡反演建立与码表卡软件的TCP连接，按照与码表卡通信协议组织数据发送并接收。

8.根据权利要求6所述的卫星遥测遥控仿真系统，其特征在于，所述中心处理仿真模块包括：

实时维护模块：实时维护内存中的遥测大表，遥测大表内容中包含下发的遥测值；

更正模块：维护遥测遥控关系库，根据反演指令代号改变对应遥测值。

9.根据权利要求6所述的卫星遥测遥控仿真系统，其特征在于，所述遥测组帧仿真模块包括：

TCP连接模块：卫星地面测试系统建立TCP连接，通过网络发送遥测数据帧；

提取模块：根据遥测格式内容配置文件，从遥测大表中提取遥测波道值；

遥测组帧模块：按照PCM遥测或分包遥测模式进行遥测组帧；

遥测帧计数模块：对遥测帧进行计数，并填入遥测帧中；

遥测帧校验模块：对遥测帧数据进行CRC校验，并填入遥测帧中；

加扰加密模块：对发送的遥测数据帧进行加扰、加密操作后发送至卫星地面测试系统进行调试。