CN107766448A - 基于规则的卫星遥测数据分析系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于规则的卫星遥测数据分析系统，其包括规则编辑系统，作为诊断规则的输入口，提供图形化和脚本两种规则编辑方式，通过关联卫星遥测参数，编写针对单维遥测与多维遥测的关联判断、条件判断、模式判断、数学与逻辑运算等诊断规则，规则编辑系统设有规则库；在线分析子系统，从规则库读取用户已经编译好的规则，并加载到分析与判断进程中，通过从网络接收遥测物理量数据，分析进程根据规则对实时遥测数据进行分析诊断，将判断结果写入结果数据库中，并把判断结果通过网络发出。本发明提供了卫星测试数据判断规则建立工具，使用户能够方便快捷地建立和修改规则。
Description
技术领域
本发明涉及一种卫星遥测数据分析系统，特别是涉及一种基于规则的卫星遥测数据分析系统。
背景技术
随着我国航天事业的飞速发展，我国卫星数量有了大幅提升，卫星已经成为气象监测、国土资源普查、情报获取和战场态势估计的重要手段，同时，为满足卫星应用过程中不断增加的功能需求，卫星的系统设计越来越复杂，不论在地面测试还是在轨数据监测过程中，传统的遥测数据分析系统已不能完全适应遥测数据分析的要求。
目前，现有卫星遥测数据分析存在以下不足：一、卫星遥测数据在线分析过多地依赖于阈值判断，无法及时给出关联故障或复杂故障报警；二、卫星遥测数据的实时分析能力不强，大部分依赖于遥测回放与事后分析；三、当前在轨监测系统数据分析能力不足、监测手段单一、故障报警能力不足，亟需增强在轨故障检测能力，提升故障处理响应速度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于规则的卫星遥测数据分析系统，其提供了卫星测试数据判断规则建立工具，使用户能够方便快捷地建立和修改规则，能按照建立的规则完成数据信息的处理分析，能够对卫星的状态进行识别，能够对异常状态进行报警及故障分析，并对分析结果进行综合呈现。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种基于规则的卫星遥测数据分析系统，其特征在于，其包括：
规则编辑系统，作为诊断规则的输入口，提供图形化和脚本两种规则编辑方式，通过关联卫星遥测参数，编写针对单维遥测与多维遥测的关联判断、条件判断、模式判断、数学与逻辑运算等诊断规则，规则编辑系统设有规则库；
在线分析子系统，从规则库读取用户已经编译好的规则，并加载到分析与判断进程中，通过从网络接收遥测物理量数据，分析进程根据规则对实时遥测数据进行分析诊断，将判断结果写入结果数据库中，并把判断结果通过网络发出；
判断结果存储与显示系统，完成对判断结果的管理、查询、统计与结果导出，并通过专项接口设计，实现与遥测监视软件的数据交互，以文本、曲线呈现方式显示规则判断结果。
2、如权利要求1所述的基于规则的卫星遥测数据分析系统，其特征在于，所述规则编辑系统支持图形化规则编辑，规则编辑系统采用服务器-客户端模式开发，图形化规则编辑在WEB客户端上进行，支持航天器信息配置、遥测大表导入、用户权限管理，并提供菜单栏、规则编辑区、编译信息输出区等图形化规则编辑页面，在规则编辑区，通过运算图元、条件图元和时间控制图元，完成各种遥测判断规则的编写，生成完整的基于规则的遥测判断流程。
3、如权利要求1所述的基于规则的卫星遥测数据分析系统，其特征在于，所述规则编辑系统包括图形化规则编辑模块、脚本规则编辑模块、规则编译模块、知识库管理模块；各模块的功能如下：
图形化规则编辑模块，图形化规则编辑模块采用服务器-客户端模式开发，图形化规则编辑在WEB客户端上进行，在客户端进行航天器信息配置、卫星遥测大表导入、用户权限管理等功能；
脚本规则编辑模块，通过定义航天器故障分析与报警知识描述语言，用户根据语法直接编写脚本规则，实现与图形化知识等价的知识描述，并且这两层知识可以相互转化；
规则编译模块，主要依据设计好的编译脚本，对规则进行词法分析、语法分析、语义分析、代码转化、编译结果生成几个阶段，生成可供在线分析子系统调用的可执行代码；
知识库管理模块，通过数据库访问组件提供数据库操作接口，系统通过该接口完成数据库查询与写入操作。
优选地，所述在线分析子系统包括：
在线判读控制器，是子系统的主控单元，通过这个组件完成所需各个单元的初始化，并进行规则的启动、暂停、恢复、终止、更新等操作的执行，该模块封装并控制了系统的所有业务流程；
判断计算内核模块，是执行判断计算的核心模块，所有的判断计算都在这个组件内部执行；该模块提供了两个接口，初始化接口用于内核的规则装载；而判断计算接口用于启动判断执行过程；
判断结果管理器，用于管理内核输出的判断结果；当控制器调用内核执行完判断后将结果写入判断结果管理器中，最终由结果管理器将结果存储到数据库中或者缓存在系统中；
数据传输组件，遥测数据传输组件负责与外部接口进行通信，接收网络发送的遥测数据，并将判断结果数据向外组播。
优选地，所述在线分析子系统访问系统数据库，从系统数据库读取用户已经编译好的规则，并加载到分析与判断进程中，通过从网络接收遥测物理量数据，分析进程根据已有规则对实时遥测数据进行分析诊断，并完成判断结果的数据库存储与网络分发。
优选地，所述分析与判断进程具备对卫星的多个遥测通道和多颗卫星遥测数据进行并行分析与诊断功能。
优选地，所述规则编辑系统与在线分析子系统均基于数据库对规则内容和判断结果进行管理，规则数据库存储用户编辑的源知识与编译完成的判读规则，判断结果数据库存储规则分析结果，通过数据库访问组件写到数据库中，二者均通过数据库访问组件执行对数据库的操作。
优选地，所述判断结果存储与显示系统具备文本、曲线显示与报警功能。
本发明的积极进步效果在于：本发明提供了卫星测试数据判断规则建立工具，使用户能够方便快捷地建立和修改规则，能按照建立的规则完成数据信息的处理分析，能够对卫星的状态进行识别，能够对异常状态进行报警及故障分析，并对分析结果进行综合呈现。
附图说明
图1为本发明的系统框架图。
图2为本发明的规则编辑系统流程图。
图3为本发明的在线分析子系统框架图。
具体实施方式
下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。
如图1所示，本发明基于规则的卫星遥测数据分析系统包括：
规则编辑系统，作为诊断规则的输入口，提供图形化和脚本两种规则编辑方式，通过关联卫星遥测参数，可编写针对单维遥测与多维遥测的关联判断、条件判断、模式判断、数学与逻辑运算等诊断规则，规则编辑系统设有规则库；
在线分析子系统，从规则库读取用户已经编译好的规则，并加载到分析与判断进程中，通过从网络接收遥测物理量数据，分析进程根据规则对实时遥测数据进行分析诊断，将判断结果写入结果数据库中，并把判断结果通过网络发出；
判断结果存储与显示系统，完成对判断结果的管理、查询、统计与结果导出，并通过专项接口设计，实现与遥测监视软件的数据交互，以文本、曲线等多种呈现方式显示规则判断结果。
规则编辑系统支持图形化规则编辑，规则编辑系统采用服务器-客户端模式开发，图形化规则编辑在WEB客户端上进行，支持航天器信息配置、遥测大表导入、用户权限管理等功能，并提供菜单栏、规则编辑区、编译信息输出区等图形化规则编辑页面，在规则编辑区，通过运算图元、条件图元和时间控制图元等基础图元，可以完成各种遥测判断规则的编写，生成完整的基于规则的遥测判断流程。
规则编辑系统以基础图元为基本单位，提供图形化规则编辑页面，针对单维遥测参数与多维遥测参数，建立涉及多级别门限型、函数型、关联型、数学运算型、模式与健康状态型等判断规则，规则支持新建、修改、删除、版本管理、在线更新以及类型扩展等基本功能。规则建立部分支持七大图元类型：开始图元、数学与逻辑运算图元、条件判断图元、时间控制图元、结果输出图元、结束图元；同时，通过定义航天器故障分析与报警知识描述语言(简称STMAL)，用户可以直接通过该语言编写脚本知识，实现与图形化知识等价的知识描述，并且这两层知识可以相互转化，以方便规则编辑。
如图2所示，规则编辑系统提供图形化与脚本规则编辑方式，采用分层思想，将最有可能变化的部分作为最上层内容，然后将上层内容抽象为相对一致的内容形成下层，在本系统中变化最大的就是图形化知识，因此将图形化作为知识最上层语言，然后将图形化知识转换为相对稳定的判断脚本，再通过对脚本知识进行编译，将脚本知识进一步转换为更加统一的转换层规则，在转换层规则中将多种类型的规则转换成产生式规则，最后依据转换层规则形成可供判断进程直接调用的可执行程序，知识分层设计的思想在提供给用户灵活便捷的输入界面的同时，很好的保证了判读计算内核的稳定性和适应性，也为系统的扩展提供了基础。
规则编辑系统包括图形化规则编辑模块、脚本规则编辑模块、规则编译模块、知识库管理模块；各模块的功能如下：
图形化规则编辑模块，图形化规则编辑模块采用服务器-客户端模式开发，图形化规则编辑在WEB客户端上进行，在客户端可以进行航天器信息配置、卫星遥测大表导入、用户权限管理等功能；图形化规则编辑页面包括菜单栏、规则编辑区、编译信息输出区；在规则编辑区，通过调用运算图元、条件图元和时间控制图元等基础图元，可以完成各种遥测判断规则的编写，生成完整的基于规则的遥测分析流程；
脚本规则编辑模块，通过定义航天器故障分析与报警知识描述语言(简称STMAL)，用户可根据语法直接编写脚本规则，实现与图形化知识等价的知识描述，并且这两层知识可以相互转化；
规则编译模块，主要依据设计好的编译脚本，对规则进行词法分析、语法分析、语义分析、代码转化、编译结果生成几个阶段，生成可供在线分析子系统调用的可执行代码。
知识库管理模块，通过数据库访问组件提供数据库操作接口，系统通过该接口完成数据库查询与写入操作。
在线分析子系统如图3所示；在线分析子系统访问系统数据库，从系统数据库读取用户已经编译好的规则，并加载到分析与判断进程中，通过从网络接收遥测物理量数据，分析进程根据已有规则对实时遥测数据进行分析诊断，并完成判断结果的数据库存储与网络分发，具体包括：
在线判读控制器，是子系统的主控单元，通过这个组件完成所需各个单元的初始化，并进行规则的启动、暂停、恢复、终止、更新等操作的执行，该模块封装并控制了系统的所有业务流程；
判断计算内核模块，是执行判断计算的核心模块，所有的判断计算都在这个组件内部执行；该模块提供了两个接口，初始化接口用于内核的规则装载；而判断计算接口用于启动判断执行过程；
判断结果管理器，用于管理内核输出的判断结果；当控制器调用内核执行完判断后将结果写入判断结果管理器中，最终由结果管理器将结果存储到数据库中或者缓存在系统中；
数据传输组件，遥测数据传输组件负责与外部接口进行通信，接收网络发送的遥测数据，并将判断结果数据向外组播。
判断结果存储与显示系统以在线状态监视与分析系统整体架构为依托，完成对判读结果的管理、查询、统计与结果导出；通过通信接口设计，实现与遥测监视软件的信息或数据交互，以文本、曲线等多种呈现方式，显示规则判断结果，通过显示软件的综合呈现，可以对卫星状态给出直观呈现，方便卫星测试人员快速发现和处理故障。
所述分析与判断进程具备对卫星的多个遥测通道和多颗卫星遥测数据进行并行分析与诊断功能。
所述的规则编辑系统与在线分析子系统均基于数据库对规则内容和判断结果进行管理，规则数据库存储用户编辑的源知识与编译完成的判读规则，判断结果数据库存储规则分析结果，通过数据库访问组件写到数据库中，二者均通过数据库访问组件(JAVA)执行对数据库的操作。
所述判断结果存储与显示系统具备文本、曲线显示与报警功能，方便使用。
本发明提供了卫星测试数据判断规则建立工具，使用户能够方便快捷地建立和修改规则，能按照建立的规则完成数据信息的处理分析，能够对卫星的状态进行识别，能够对异常状态进行报警及故障分析，并对分析结果进行综合呈现。
以上所述的具体实施例，对本发明的解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于规则的卫星遥测数据分析系统，其特征在于，其包括：
规则编辑系统，作为诊断规则的输入口，提供图形化和脚本两种规则编辑方式，通过关联卫星遥测参数，编写针对单维遥测与多维遥测的关联判断、条件判断、模式判断、数学与逻辑运算等诊断规则，规则编辑系统设有规则库；
在线分析子系统，从规则库读取用户已经编译好的规则，并加载到分析与判断进程中，通过从网络接收遥测物理量数据，分析进程根据规则对实时遥测数据进行分析诊断，将判断结果写入结果数据库中，并把判断结果通过网络发出；
判断结果存储与显示系统，完成对判断结果的管理、查询、统计与结果导出，并通过专项接口设计，实现与遥测监视软件的数据交互，以文本、曲线呈现方式显示规则判断结果。
2.如权利要求1所述的基于规则的卫星遥测数据分析系统，其特征在于，所述规则编辑系统支持图形化规则编辑，规则编辑系统采用服务器-客户端模式开发，图形化规则编辑在WEB客户端上进行，支持航天器信息配置、遥测大表导入、用户权限管理，并提供菜单栏、规则编辑区、编译信息输出区等图形化规则编辑页面，在规则编辑区，通过运算图元、条件图元和时间控制图元，完成各种遥测判断规则的编写，生成完整的基于规则的遥测判断流程。
3.如权利要求1所述的基于规则的卫星遥测数据分析系统，其特征在于，所述规则编辑系统包括图形化规则编辑模块、脚本规则编辑模块、规则编译模块、知识库管理模块；各模块的功能如下：
图形化规则编辑模块，图形化规则编辑模块采用服务器-客户端模式开发，图形化规则编辑在WEB客户端上进行，在客户端进行航天器信息配置、卫星遥测大表导入、用户权限管理等功能；
脚本规则编辑模块，通过定义航天器故障分析与报警知识描述语言，用户根据语法直接编写脚本规则，实现与图形化知识等价的知识描述，并且这两层知识可以相互转化；
规则编译模块，主要依据设计好的编译脚本，对规则进行词法分析、语法分析、语义分析、代码转化、编译结果生成几个阶段，生成可供在线分析子系统调用的可执行代码；
知识库管理模块，通过数据库访问组件提供数据库操作接口，系统通过该接口完成数据库查询与写入操作。
4.如权利要求1所述的基于规则的卫星遥测数据分析系统，其特征在于，所述在线分析子系统包括：
在线判读控制器，是子系统的主控单元，通过这个组件完成所需各个单元的初始化，并进行规则的启动、暂停、恢复、终止、更新等操作的执行，该模块封装并控制了系统的所有业务流程；
判断计算内核模块，是执行判断计算的核心模块，所有的判断计算都在这个组件内部执行；该模块提供了两个接口，初始化接口用于内核的规则装载；而判断计算接口用于启动判断执行过程；
判断结果管理器，用于管理内核输出的判断结果；当控制器调用内核执行完判断后将结果写入判断结果管理器中，最终由结果管理器将结果存储到数据库中或者缓存在系统中；
数据传输组件，遥测数据传输组件负责与外部接口进行通信，接收网络发送的遥测数据，并将判断结果数据向外组播。
5.如权利要求1所述的基于规则的卫星遥测数据分析系统，其特征在于，所述在线分析子系统访问系统数据库，从系统数据库读取用户已经编译好的规则，并加载到分析与判断进程中，通过从网络接收遥测物理量数据，分析进程根据已有规则对实时遥测数据进行分析诊断，并完成判断结果的数据库存储与网络分发。
6.如权利要求1所述的基于规则的卫星遥测数据分析系统，其特征在于，所述分析与判断进程具备对卫星的多个遥测通道和多颗卫星遥测数据进行并行分析与诊断功能。
7.如权利要求1所述的基于规则的卫星遥测数据分析系统，其特征在于，所述规则编辑系统与在线分析子系统均基于数据库对规则内容和判断结果进行管理，规则数据库存储用户编辑的源知识与编译完成的判读规则，判断结果数据库存储规则分析结果，通过数据库访问组件写到数据库中，二者均通过数据库访问组件执行对数据库的操作。
8.如权利要求1所述的基于规则的卫星遥测数据分析系统，其特征在于，所述判断结果存储与显示系统具备文本、曲线显示与报警功能。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180306 |