CN108038547A - 基于图形化的卫星遥测数据诊断规则编辑系统 - Google Patents

Abstract

一种基于图形化的卫星诊断规则编辑系统，包括：卫星信息图形化呈现与管理模块，提供图形化菜单与界面，进行卫星信息管理，并实现遥测大表数据的同步工作，同时完成卫星遥测参数的批量导入，并实现遥测参数与图形编辑包中矢量图元的关联、绑定；图形知识描述与编辑模块，采用交互式的图形知识描述界面进行卫星知识的描述和编辑，通过矢量绘图组件实现卫星知识的图形化描述；图形知识编译模块，将知识规则转换为等价的产生式规则形式，同时对其中的隐含语义进行补充，通过该层转换，将不同语法形式的多种规则统一成为标准的产生式规则，形成转换层规则后，通过进一步的编译生成直接被推理识别的推理规则，最后将推理规则保存到知识数据库中。

Description

基于图形化的卫星遥测数据诊断规则编辑系统

技术领域

本发明涉及一种卫星诊断规则编辑系统，具体是一种基于图形化的卫星遥测数据诊断规则编辑，应用于卫星遥测数据的诊断分析。

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，随着卫星数量的复杂度的大幅提升，卫星故障诊断的难度也越来越大，传统的遥测数据分析方法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、卫星遥测数据的诊断分析手段单一，较多地依赖于遥测阈值的简单判断，不能及时给出针对复杂故障的报警；

二、当前国内外科研机构和高校提出了基于规则的卫星数据诊断分析方法，但编辑规则的语法多为专用语法，未提供图形化接口，工程应用未能得到有效推广；

三、当前没有基于交互式的图形化卫星数据诊断规则编辑方法。

发明内容

通过深刻分析现有诊断规则建立方法的优势和不足，在深入理解卫星诊断编辑需求的基础上，同时充分借鉴国内外先进设计思想，本发明提出了一种基于图形化的卫星诊断规则编辑系统，解决卫星遥测数据诊断规则编辑难题，提供了卫星测试数据诊断规则建立工具，使用户能够直观、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。

为了达到上述发明目标目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种图形化的卫星遥测数据诊断规则编辑系统，该方法包括：

卫星信息图形化呈现与管理模块：用户首次使用系统或新增卫星配置时，可以通过卫星信息管理系统提供的图形化菜单与界面，进行卫星信息管理，主要包括卫星名称、代号、接收遥测数据的IP地址、端口号、遥测通道号等信息，并实现遥测大表数据的同步工作，同时，用户可以通过图形窗口完成卫星遥测参数的批量导入，并实现单个或多个遥测参数与图形编辑包中矢量绘图组件的关联、绑定。

图形知识描述与编辑模块：系统采用交互式的图形知识描述界面进行卫星知识的描述和编辑，通过矢量绘图组件中包含的状态描述图、条件判断图、流程选择图、结果描述图等基础绘图组件，以及矢量图的选择、移动、缩放、复制、粘贴等交互操作，用户可以方便快捷地实现卫星知识的图形化描述。包括图形化工作空间、基础图元区、编辑区、工具栏和信息输出区，用户可以方便建立涉及多遥测的关联型、逻辑型、数学运算型判断规则，规则支持新建、修改、删除、版本管理等基本功能。

图形知识编译模块：编辑系统将知识规则转换为等价的产生式规则形式，同时对其中的隐含语义进行补充，通过该层转换，将不同语法形式的多种规则统一成为标准的产生式规则，形成转换层规则后，通过进一步的编译就可以生成直接被推理识别的推理规则，最后将推理规则保存到知识数据库中。

本发明提出的基于图形化的卫星诊断规则编辑系统，解决卫星遥测数据诊断规则编辑难题，提供了卫星测试数据诊断规则建立工具，使用户能够直观、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。

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为本发明系统框图；

图2为本发明规则编译流程图。

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。

图1为本发明一种基于图形化的卫星遥测数据诊断规则编辑方法系统框图，包括卫星信息管理模块、图形化规则编辑模块、图形知识编译模块。

1.卫星信息管理模块

卫星信息管理包括卫星信息导入、接收参数配置、遥测大表与矢量图元的关联同步。各部分实施方法如下：

1)提供卫星信息导入方式，数据导入组件提供了从数据库管理系统中获取卫星列表功能、导入卫星功能、导入卫星对应的遥测参数和指令功能、同步卫星对应的遥测参数和指令信息。在工作空间区域，鼠标右键点击空白处弹出菜单，此时菜单项弹出“导入卫星”、“同步遥测大表”等选项，鼠标右键点击卫星节点弹出菜单，即可完成相应操作。

2)接收参数配置，使用配置文件方式，通过图形化配置页面，对卫星接收遥测数据的IP地址、端口号、遥测通道号等信息进行设置和修改。

3)遥测与矢量图元的关联，通过遥测参数中遥测代号的唯一性，将单个或多个遥测参数与基础矢量图元进行关联。

2.图形化规则编辑模块

在本系统中设计的主要思想是采用图形化的形式来编辑卫星的判断规则，使规则的输入与编辑管理简单方便，根据本系统中规则表示的特点，在设计中采用与UML模型一致的描述方法来进行规则的描述，以利于用户对于规则的理解，方便规则编辑。在本系统的判读规则描述中，规则的图形化方式来描述主要包括以下几种：

1)遥测参数知识，主要采用流程图的形式来描述，参数规则中用菱形框判断框表示规则的匹配条件，用矩形框表示规则的推理结果。

2)报警规则，采用流程图的形式来描述，报警规则中用菱形框判断框表示规则的匹配条件，用矩形框表示规则的推理结果，用箭头来描述判断的分支条件。

3)状态参数规则，采用状态转移图的形式来表示，用状态框描述卫星的状态，状态与状态之间的跃变用有向箭头来描述，表示卫星允许的状态跃变。

图形化规则编辑界面基本形式为左边一列工作空间，采用树形结构显示卫星分系统信息；中间区域为图形编辑区，用户可以直接在这里进行图形知识的编辑；图形编辑区左侧为工具栏，显示用户可以使用的工具图标；下面的空白区域显示三种类型的文本信息，分别为解释信息，推理输出时的用户解释信息；脚本语言，用户选择节点的脚本语言；语法信息，主要为节点参数配置错误时显示的输出信息。

为使图形规则编辑快捷、方便，本发明提供一系列图形操作方法，主要包括以下几种：

a)选择操作对象：用鼠标直接单击需要选择的图形，编辑区会在被选择的图标上以小方格的形式显示选中标记；

b)编辑操作：支持剪贴、复制、粘贴、删除等；

c)移动操作：用鼠标拖动选中的对象，可以移动到编辑区域的任意区域；

d)缩放操作：在编辑区的图标支持缩放功能，用鼠标移动到选中区域的边沿，当十字光标变换成缩放光标时，按住鼠标左键拖动，就可以实现图标的缩放；

e)字体设置：对于编辑界面显示的字体，用户可以根据需要修改，包括字体、字号、颜色、标注等等。

3.图形知识编译模块

编辑系统将知识规则转换为等价的产生式规则形式，同时对其中的隐含语义进行补充，通过该层转换，将不同语法形式的多种规则统一成为标准的产生式规则，形成转换层规则后，通过进一步的编译就可以生成直接被推理识别的推理规则，最后将推理规则保存到知识数据库中。图2为图形知识编译流程图，各部分实施方法如下。

1)初始化编辑环境，当系统有新卫星型号需要进行图形知识编译时，编译系统可以通过系统中注册的该型号配置信息，并结合该型号数据库中遥测参数与遥控指令，完成对该型号编译环境的初始化，将图形化知识转换为可识别的编译脚本。

2)由于卫星故障诊断的特殊性，其中部分知识规则并未完全按照产生式的标准形式进行定义，并且还存在一些可能带有隐含语义的知识元素,因此在对脚本知识进行代码编译时，需要将此类知识规则先期转换为等价的产生式规则形式，同时对其中的隐含语义进行补充，这层知识称为转换层规则，通过该层转换，在脚本层中定义为不同语法形式的多种规则被统一成标准的产生式规则。

3)形成转换层规则后，通过进一步的编译就可以生成直接被推理识别的推理规则，这是多层知识结构的最后一层，也称之为推理知识。

4)最后系统通过数据库访问组件，将推理规则保存到知识数据库中。

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 (10)

1.一种基于图形化的卫星诊断规则编辑系统，其特征在于，包括：

(1)卫星信息图形化呈现与管理模块：用户首次使用系统或新增卫星配置时，通过卫星信息图形化呈现与管理模块提供的图形化菜单与界面，进行卫星信息管理，并实现遥测大表数据的同步工作，同时，用户通过图形窗口完成卫星遥测参数的批量导入，并实现单个或多个遥测参数与图形编辑包中矢量图元的关联、绑定；

(2)图形知识描述与编辑模块：系统采用交互式的图形知识描述界面进行卫星知识的描述和编辑，通过矢量绘图组件中包含的绘图组件以及交互操作，方便快捷地实现卫星知识的图形化描述；

(3)图形知识编译模块：编辑系统将知识规则转换为等价的产生式规则形式，同时对其中的隐含语义进行补充，通过该层转换，将不同语法形式的多种规则统一成为标准的产生式规则，形成转换层规则后，通过进一步的编译生成直接被推理识别的推理规则，最后将推理规则保存到知识数据库中。

2.根据权利要求1所述的基于图形化的卫星诊断规则编辑系统，其特征在于，所述卫星信息图形化呈现与管理模块提供友好便捷的图形化信息管理界面，支持包括卫星型号配置、遥测大表导入、权限管理、网络配置的功能。

3.根据权利要求2所述的基于图形化的卫星诊断规则编辑系统，其特征在于，所述卫星信息图形化呈现与管理模块进行卫星信息管理，包括卫星名称、代号、接收遥测数据的IP地址、端口号、遥测通道号。

4.根据权利要求3所述的基于图形化的卫星诊断规则编辑系统，其特征在于，卫星信息管理包括卫星信息导入、接收参数配置、遥测大表与矢量图元的关联同步，各部分实施方法如下：

1)提供卫星信息导入方式，数据导入组件提供了从数据库管理系统中获取卫星列表功能、导入卫星功能、导入卫星对应的遥测参数和指令功能、同步卫星对应的遥测参数和指令信息，在工作空间区域，鼠标右键点击空白处弹出菜单，此时菜单项弹出包括“导入卫星”、“同步遥测大表”的选项，鼠标右键点击卫星节点弹出菜单，即可完成相应操作；

2)接收参数配置，使用配置文件方式，通过图形化配置页面，对包括卫星接收遥测数据的IP地址、端口号、遥测通道号的信息进行设置和修改；

3)遥测与矢量图元的关联，通过遥测参数中遥测代号的唯一性，将单个或多个遥测参数与基础矢量图元进行关联。

5.根据权利要求1所述的基于图形化的卫星诊断规则编辑系统，其特征在于，所述图形知识描述与编辑模块通过矢量绘图组件中包含的状态描述图、条件判断图、流程选择图、结果描述图的基础绘图组件，以及矢量图的选择、移动、缩放、复制、粘贴的交互操作，方便快捷地实现卫星知识的图形化描述。

6.根据权利要求5所述的基于图形化的卫星诊断规则编辑系统，其特征在于，图形化规则描述主要包括以下几种：

1)遥测参数知识，主要采用流程图的形式来描述，参数规则中用菱形框判断框表示规则的匹配条件，用矩形框表示规则的推理结果；

2)报警规则，采用流程图的形式来描述，报警规则中用菱形框判断框表示规则的匹配条件，用矩形框表示规则的推理结果，用箭头来描述判断的分支条件；

3)状态参数规则，采用状态转移图的形式来表示，用状态框描述卫星的状态，状态与状态之间的跃变用有向箭头来描述，表示卫星允许的状态跃变。

7.根据权利要求5所述的基于图形化的卫星诊断规则编辑系统，其特征在于，所述图形知识描述与编辑模块提供图形化规则编辑主界面，包括“工作空间”、“矢量图元”、“工具栏”、“信息提示”：

①“工作空间”，位于主界面编辑区的左侧，具体形式为一个树形列表框，树形结构为：卫星/分系统/诊断规则，卫星名称为顶节点；分系统为二级节点；诊断规则知识是三级节点；每个规则根据具体的要求进一步延伸，满足扩展性的要求；

②“矢量图元”，在编辑器的右侧区域为矢量绘图组件，包含状态描述图、条件判断图、流程选择图、结果描述图的基础绘图组件；

③“工具栏”，位于编辑器的上方，在工具栏上用户能够创建新规则、打开新规则、保存编辑好的规则、删除规则、编译规则；

④“信息输出”，位于编辑器的下方，编辑器输出信息包含三部分：系统操作日志、编译结果、组件帮助信息。

8.根据权利要求7所述的基于图形化的卫星诊断规则编辑系统，其特征在于，图形操作包括：

a)选择操作对象：用鼠标直接单击需要选择的图形，编辑区会在被选择的图标上以小方格的形式显示选中标记；

b)编辑操作：支持剪贴、复制、粘贴、删除；

c)移动操作：用鼠标拖动选中的对象，移动到编辑区域的任意区域；

d)缩放操作：在编辑区的图标支持缩放功能，用鼠标移动到选中区域的边沿，当十字光标变换成缩放光标时，按住鼠标左键拖动，能够实现图标的缩放；

e)字体设置：对于编辑界面显示的字体，用户根据需要修改，包括字体、字号、颜色、标注。

9.根据权利要求1所述的基于图形化的卫星诊断规则编辑系统，其特征在于，所述图形知识编译模块能初始化编辑环境，当系统有新卫星型号需要进行图形知识编译时，编译系统通过系统中注册的该型号配置信息，并结合该型号数据库中遥测参数与遥控指令，完成对该型号编译环境的初始化，将图形化知识转换为可识别的编译脚本。

10.根据权利要求1所述的基于图形化的卫星诊断规则编辑系统，其特征在于，所述图形知识编译模块的实施方法如下。

1)初始化编辑环境，当系统有新卫星型号需要进行图形知识编译时，编译系统通过系统中注册的该型号配置信息，并结合该型号数据库中遥测参数与遥控指令，完成对该型号编译环境的初始化，将图形化知识转换为可识别的编译脚本；

2)由于卫星故障诊断的特殊性，其中部分知识规则并未完全按照产生式的标准形式进行定义，并且还存在一些可能带有隐含语义的知识元素,因此在对脚本知识进行代码编译时，需要将此类知识规则先期转换为等价的产生式规则形式，同时对其中的隐含语义进行补充，这层知识称为所述转换层规则，通过该层转换，在脚本层中定义为不同语法形式的多种规则被统一成标准的产生式规则；

3)形成转换层规则后，通过进一步的编译就能够生成直接被推理识别的推理规则，这是多层知识结构的最后一层，称之为推理知识；

4)最后系统通过数据库访问组件，将推理规则保存到知识数据库中。