CN108599835A - 一种可遥控订制的通用分包遥测技术 - Google Patents

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李宗德
戴媛媛
刘勇
杨杰峰
封家鹏
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Abstract

本申请涉及一种可遥控订制的通用分包遥测技术，其包括如下步骤：a)对卫星的每一个遥测参数进行唯一化标示，使得通过所述参数标示能够确定唯一对应的遥测参数；b)设计可订制遥测数据包的包数据格式；和c)制定用于订制遥测数据包生成或调整的遥控指令包格式。

Description

一种可遥控订制的通用分包遥测技术
技术领域
本申请涉及一种航天测量与控制技术，具体涉及一种可遥控订制的通用分包遥测技术。
背景技术
卫星遥测数据是监控卫星工作和健康状态的重要依据。在有限遥测速率条件下，合理设计遥测数据格式，灵活分配遥测数据内容，根据用户观测需求动态调整遥测下传策略，是提高卫星工作效率的有效和重要手段。随着航天器研制周期越来越短，功能越来越复杂，监测和控制要求越来越高，设计通用、高效、灵活的遥测格式和下传模式是卫星快速可靠研制的必由之路。
现有分包遥测的主要实现方式如下：
1、根据遥测数据特性将卫星遥测数据分为周期遥测数据和异步遥测数据两类。其中，周期遥测数据是以固定时间周期进行下传的遥测数据。异步遥测数据是响应地面指令或卫星工作状态发生变化时才下发的卫星遥测数据。
2、对于周期遥测数据，首先根据遥测参数所属分系统或单机不同，对数据进行分类，形成一级遥测数据包；再根据每个分系统内遥测参数的工作模式、重要程度和观测需求对分系统参数进行进一步细致分类，形成二级遥测数据包；
3、根据分类后的周期遥测数据的重要程度和周期下传需求设置遥测数据包的下传周期；
4、对每个二级遥测数据包的遥测数据进行有效排序，并设定标识，用于区分各遥测数据包，所用标识为包头中的应用过程识别符字段(APID)，如表1所示。对于周期遥测包和异步遥测包，该遥测包的包标识是唯一的。
表1遥测包结构
5、根据通用的包数据格式对所有的二级遥测包进行封装，形成完整的包遥测数据，完成遥测参数的分包遥测数据。
当卫星进行遥测数据下发时，将各类遥测包数据，依据重要程度和数据下传周期需求依次封装到遥测数据帧中，通过无线信道进行发送。
如上所述的现有航天器遥测设计还基本是基于任务的定制模式，数据格式及星务软件通用性差，对于后续任务无法直接借鉴继承，增加了卫星的测试周期，影响卫星研制效率。基于PCM和简单分包遥测的数据格式设计和下传策略无法的满足用户多样化、订制化的观测需求，在国内卫星遥测速率普遍有限的情况下，未能充分利用信道资源，实现下传策略的动态调整和遥测数据的按需下传。
因此，本领域仍然需要一种通用化，可订制的遥测数据格式，用以提高星务软件的继承性和可靠性。从而，通过在轨可配置的遥测包设计，动态调整遥测数据下传内容和频率，能够充分利用遥测信道资源，缓解有限遥测速率的遥测信道瓶颈。
发明内容
本申请之目的在于提供一种可遥控订制的通用分包遥测方法。
为了实现上述目的，本申请提供下述技术方案。
本申请提供一种方法，包括以下步骤：
a)对卫星的每一个遥测参数进行唯一化标示，使得通过所述参数标示能够确定唯一对应的遥测参数；
b)设计可订制遥测数据包的包数据格式；和
c)制定用于订制遥测数据包生成或调整的遥控指令包格式。
与现有技术相比，本申请的有益效果在于被申请的遥测数据格式可通用化和可订制。
附图说明
图1是本申请的系统各类包属性的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图以及本申请的实施例，对本申请的技术方案进行清楚和完整的描述。
本发明的基于遥控订制的通用分包遥测实现方法的具体步骤如下：
1.对卫星的遥测参数进行整理，为每个遥测参数进行唯一化标识，可以用连续编号或独立参数标识的方法表示。这样通过“参数标识”能够唯一确定遥测参数。
2.设计可订制遥测数据包的包数据格式。
遥测数据包借鉴了ECSS包应用协议的遥测数据包的格式，对各种遥测数据进行分类化组织和排列，根据卫星不同工作模式的下传需求和用户在不同阶段内的观测需求进行遥测下传策略设计，保证在各个阶段遥测数据按需下传。
可订制遥测数据包实现方式如表2所示。
表2通用可订制遥测包结构
具体而言，包括以下步骤：
1)遥测数据格式设计
遥测数据包依然由包主导头、包副导头和包数据域组成。包主导头采用通用化设计，表示遥测数据包的属性和长度特质；包副导头和包数据域采用专用订制设计，其中，包副导头用于细化标识分系统或单机的订制遥测包，而包数据域包装了按用户定义顺序排列的订制遥测参数。
2)包主导头设计
包主导头格式与内容与常用遥测数据包一致，主要通过长度为16bit的包标识来区分各种遥测数据包的种类，不同包标识的取值代表不同的各分系统或单机的遥测数据包。
3)包副导头设计
包副导头由包版本信息、包类别信息和包时间信息三个字段组成。其中包版本信息为固定值，表示包数据格式的定义版本；包时间信息用于表示卫星对遥测数据包的组包信息；包类别信息用于详细区分各遥测包的模式信息和订制信息。
所述包类别信息共16bit，分为两个字段，分别是服务类型字段(8bit)和服务子类型字段(8bit)，用户可以利用这两个字段与包主导头中的包标识字段进行订制遥测包细分。以某科学卫星为例，当包标识取值为0x065C表示姿控分系统，服务类型字段取值为0xCC表示光纤陀螺，服务子类型字段取值为0xEE表示为遥测订制包，因此，当收到下行遥测数据包的该三个字段分别为以上数值时，地面系统即能判断该遥测数据包为姿控分系统的光纤陀螺遥测订制包。
4)包数据域定义
为便于星上数据的组织和地面数据的处理，包数据域中的数据采用相同的长度和格式。每个订制参数统一由参数标识和参数内容两个字段表示。参数标识共 16bit，能够标识不少于65536个参数，基本满足大部分卫星的应用需要。参数内容占32bit，能够保证参数的浮点精度要求。在卫星组包时，先填入参数标识字段表明信息类别，再填入参数数值，表明参数当时状态。地面接收到订制遥测数据包后，首先通过数据域的参数标识查找对应遥测参数的名称和解析方法，再根据数据内容字段的数值进行参数解析和显示，实现订制遥测参数的正确处理。
利用包应用协议中的标准服务类型和服务子类型对遥测数据进行标准化灵活可控动态调整，满足遥测的精细分析和故障诊断等多样化观测需求。根据用户对不同遥测参数在不同阶段的观测时效需求，进行可灵活配置的订制包设计，用户能够通过遥控指令的控制，在轨动态对所关注参数重新组包，并自定义数据下传周期，以满足重要参数精细观测的数据分析需求。
3.制定用于订制遥测数据包生成或调整的遥控指令包格式。
订制遥测数据包需要用户通过地面的遥控指令进行订制点播，用于订制遥测包的遥控指令包格式如表3。
表3订制遥测包的控制指令格式
遥控指令包格式同样由包主导头、包副导头和包数据域组成。
1)遥控指令包包主导头与遥测数据包包主导头格式一致，同样由包标识来表明遥控指令包所用于操作的分系统或单机。
2)遥控指令包的包副导头由包版本信息、指令类别信息和指令来源信息三个字段组成。
包版本信息取固定数值，表明遥控包数据格式的定义版本。
指令类别信息用于表明遥控指令的类别和操作内容，主要用于指令的标准化定义，便于后续其它型号的借鉴和继承，通过包标识和包类别信息两个字段能够联合唯一确定指令类别。
指令来源信息用于指明遥控指令的出处，如地面站、地检设备或卫星上其它智能单元。
3)遥控包数据域的定义域由指令码，时间码，订制遥测包标识等字段组成。
指令码是遥控指令内容主要代号，主要用途是与主导头中的包标识字段和副导头中的指令类别信息一起对遥控指令进行多码距的唯一化标识，以保证不同的遥控指令间码距尽可能大，以防止误指令。
时间码用于标明遥控指令执行时间，当指令为立即指令时，该字段取值为0。
订制遥测数据包标识表明要订制的遥测包类型，该字段即填写表2中遥测数据包副导头中的包类别信息字段内容。
参数标识表明要专用下传的订制参数，依次按顺序填入用户需要观测的遥测参数标识即可，由于遥测参数标识唯一，因此卫星收到订制遥控指令后，即可按照用户指令约定进行遥测数据组包和下发。
按照以上的遥测定义和遥控指令设计，当需要下传用户关心的订制遥测数据时，通过设置和发送如表3所示的专用遥控指令，卫星将根据指令设置生成对应的遥测数据包，包内参数的内容顺序和数据包的下传周期均符合用户需求。
所有遥控指令和遥测数据格式均采用国际标准化的数据定义，具有较好的通用性和继承性，后续任务可直接继承使用，实现对遥测数据的动态调整和多样化观测需求，应用灵活、方便。
上述对实施例的描述是为了便于本技术领域的普通技术人员能理解和应用本申请。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必付出创造性的劳动。因此，本申请不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本申请披露的内容，在不脱离本申请范围和精神的情况下做出的改进和修改都本申请的范围之内。

Claims (10)

1.一种可遥控订制的通用分包遥测方法，其特征在于，其包括如下步骤：
a)对卫星的每一个遥测参数进行唯一化标示，使得通过所述参数标示能够确定唯一对应的遥测参数；
b)设计可订制遥测数据包的包数据格式；和
c)制定用于订制遥测数据包生成或调整的遥控指令包格式。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤b)设计可订制遥测数据包的包数据格式，包括遥测数据包包主导头设计，遥测数据包包副导头设计，和遥测数据包包数据域设计。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述包主导头设计采用通用化设计来表示遥测数据包的属性和长度特质。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述包副导头和包数据域采用专用订制设计。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述包副导头用于细化标识分系统或单机的订制遥测包。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述包数据域包装了按用户定义顺序排列的订制遥测参数。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤c)制定用于订制遥测数据包生成或调整的遥控指令包格式包括遥控指令包包主导头设计，遥控指令包包副导头设计，和遥控指令包包数据域设计。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述遥控指令包包主导头与遥测数据包包主导头格式一致。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述遥控指令包的包副导头由包版本信息、指令类别信息和指令来源信息三个字段组成。
10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述遥控指令包的包数据域的定义域由指令码、时间码、和订制遥测包标识等字段组成。
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