CN109946991A - 一种基于1553b总线协议封装的卫星数管仿真平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于1553B总线协议封装的卫星数管仿真平台，所述仿真平台包括协议封装层、数据处理逻辑层和人机交互层；所述协议封装层：用于对1553B总线通信协议的应用层进行工程项目级封装，实现对板卡、消息、中断、指令和数据的封装定义；所述数据处理逻辑层：用于通过所述协议封装层提供的各类封装，对上行的指令数据进行检查、校验和发送；对接收的下行遥测数据进行逻辑处理和参数解析；所述人机交互层：用于通过交互界面实现上行指令的发送和下行遥测数据的显示需求。本发明的卫星数管仿真平台具有功能耦合度低、可维护性好、可复用性高和开发效率高的优点。

Description

一种基于1553B总线协议封装的卫星数管仿真平台

技术领域

本发明涉及卫星仿真领域，具体涉及一种基于1553B总线协议封装的卫星数管仿真平台。

背景技术

卫星数管仿真是有效载荷系统地面测试中仿真卫星数管计算机功能，在各测试阶段，对确认有效载荷功能、性能、接口的正确性与有效性起重要作用。

随着航天事业的发展，卫星任务增加，星上采用通信协议的多样化、个性化特性逐渐突出。这种情况下，卫星数管仿真需要针对任务而定制，开放性与通用性很差，维护困难，成本也较高。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术缺陷，提出了基于1553B总线协议封装的卫星数管仿真平台，对1553B总线通信应用层的协议进行封装，使卫星数管仿真平台具有协议可扩展性、可通用性和可快速迭代的特性。

为了实现上述目的，本发明提出了一种基于1553B总线协议封装的卫星数管仿真平台，所述仿真平台包括协议封装层、数据处理逻辑层和人机交互层；

所述协议封装层：用于对1553B总线通信协议的应用层进行工程项目级封装，实现对板卡、消息、中断、指令和数据的封装定义；

所述数据处理逻辑层：用于通过所述协议封装层提供的各类封装，对上行的指令数据进行检查、校验和发送；对接收的下行遥测数据进行逻辑处理和参数解析；

所述人机交互层：用于通过交互界面实现上行指令的发送和下行遥测数据的显示需求。

作为上述系统的一种改进，所述行工程项目级封装包括：板卡封装、消息封装、中断封装、指令封装和数据封装；

所述板卡封装：用于描述卫星仿真平台所采用的不同协议或相同协议不同型号的硬件板卡信息；

所述消息封装：用于描述卫星通信协议各个有效载荷设备的RT地址、各功能消息的SA子地址以及消息数据长度和数据内容；

所述中断封装：用于描述消息响应机制，包括时间码格式定义，周期消息队列内容和矢量字轮询消息响应内容；

所述指令封装：用于描述非周期指令的总线消息，是协议封装层与人机交互层的一个接口；

所述数据封装：用于描述数据类型对应的RT地址和SA地址及其存储的缓存ID号，定义数据对应的存储结构；是协议封装层与人机交互层的另一个接口。

作为上述系统的一种改进，所述板卡封装的内容包括：板卡设备ID、是否输出时钟、是否使用RS485信号输出时钟、时钟输出频率是否为10MHz、是否支持中断数量100、是否支持强制启动板卡、BC消息个数、是否开启BM、总线消息记录文件名和BM消息个数。

作为上述系统的一种改进，所述消息封装的内容包括：消息类型注释、消息ID号、当前消息是否触发中断、BC控制块定义和消息数据；所述BC控制块定义包括消息重试方式、消息帧间隔时长、下一条消息ID号、BC控制块寄存器定义和命令字定义，所述命令字内容包含了消息的发送RT和SA，接收RT和SA以及数据字长度。

作为上述系统的一种改进，所述中断封装内容包括：时间码格式定义、周期性的消息队列和监视矢量字轮询及响应由RT端发起的通信；所述消息队列包括：消息的类型、对每个周期性消息定义是否自动切换默认总线、消息的开始ID号和结束ID号，消息的周期以及模拟数据来源；所述矢量字轮询响应包括矢量字消息号、与矢量字数据内容计算的掩码、对应消息类型响应值和对应消息开始ID号与结束ID号。

作为上述系统的一种改进，所述指令封装包括：指令名称、指令对应的开始消息ID号和指令对应的消息队尾消息ID号。

作为上述系统的一种改进，所述数据封装的内容包括：数据类型名称、是否固定长度数据、数据类型对应的RT地址、数据类型对应的SA地址和数据类型对应的存储缓存ID。

作为上述系统的一种改进，所述数据处理逻辑层包括：数据标识定义单元、数据处理单元和数据输出单元；

数据标识定义单元：是协议封装层中指令封装和数据封装的接口，用于实现上行指令与消息号的映射和下行遥测数据与缓存的映射；

数据处理单元：用于对上行指令数据进行校验、显示和发送；对下行遥测数据进行盖时间戳、参数物理量反演、组帧、存储和发送；

数据输出单元：用于将上行指令转发给协议封装层中板卡封装的接口，发给对应的有效载荷设备；还用于将下行遥测数据发送至人机交互层。

本发明的优势在于：

1、本发明的卫星数管仿真平台的研发成本低、进度快、效率高；

2、本发明的卫星数管仿真平台具有功能耦合度低、可维护性好、可复用性高和开发效率高的优点；

3、经过在自主火星有效载荷地面综合测试系统中验证，快捷有效的搭建自主火星任务两器(环绕器、着陆巡视器)的卫星数管仿真平台，完成了电性件、鉴定件阶段的桌面联试。

附图说明

图1为本发明的卫星数管仿真平台的人机交互界面的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细的说明。

为了增强卫星数管仿真平台的通用性，将与型号任务耦合程度高的总线协议部分独立封装，让整个仿真平台的处理逻辑、人机交互可以进行统一的通用性设计。整个软件架构分为协议封装层、数据处理逻辑层和人机交互层。

协议封装层：主要对1553B总线通信协议的应用层进行工程项目级封装，实现对总线周期、子地址功能、长度、消息响应方式的定义。

数据处理逻辑层：主要完成对接收的遥测数据进行逻辑处理、参数解析；对指令数据进行检查、校验和发送。

人机交互层：主要负责界面UI设计，完成对指令、数据显示需求，提供良好的人机交互操作方式。

以往的软件架构3个部分内容高度耦合，互相影响。归结起来特点就是，专用性突出、功能耦合高、可维护性差、可扩展能力弱、可复用性低。不能适应当前的测试环境，无法快速搭建和快速修改错误，一旦某处修改，很难评估对整个软件的影响域。

当前软件采用了“模块+接口”的方式，进行软件的搭建。使软件具有功能耦合度低、可复用性好、可扩展能力高和可维护性强的优点。能够快速搭建卫星仿真软件平台，并且适应当前航天地面测试快速迭代的任务需求。

1553B总线协议封装层

1553B总线协议封装通过“工程项目协议模型”概念，对涉及到1553B总线协议和业务相关内容进行定义，从而使卫星仿真平台实现业务的剥离和软件的通用。

“工程项目协议模型”定义了“板卡封装”、“消息封装”、“中断封装”、“指令封装”、“数据封装”，五个业务逻辑模块封装，其各部分说明如下。

板卡封装：是对卫星仿真平台所采用的硬件板卡信息定义。通过对板卡封装，打破卫星数管仿真平台对单一板卡的依赖，可对不同厂家、不同板卡、不同API接口进行扩展，详细内容如下表所示。

表1：板卡封装项目列表

消息封装：是与工程项目耦合较为紧密的一个部分，主要描述了卫星通信协议各个有效载荷设备的RT地址、各功能消息的SA子地址以及消息数据长度和数据内容。

表2：消息封装项目列表

中断封装：是描述消息响应机制，包括了时间码格式定义，周期消息队列内容和矢量字轮询消息响应内容。

表3：中断封装项目列表

指令封装：是对非周期指令的总线消息进行归纳说明，是“协议封装层”与“人机交互层”一个接口，使软件操作者不需要关系总线通信协议内容，将指令数据赋值给对应的消息中。

表4：指令封装项目列表

数据封装：是对所有总线消息数据进行分类保存，也是“协议封装层”与“人机交互层”的一个接口。主要定义数据类型对应的RT地址和SA地址及其存储在软件开辟的缓存ID号，规定了数据对应的存储结构。

表5：数据封装项目列表

数据处理逻辑层：

数据处理逻辑设计分为数据标识定义、数据处理和数据输出三个部分。

数据标识定义：是与“协议封装层”中“指令封装”和“数据封装”的接口，通过总线协议模型的定义，实现上行指令与消息号的映射，下行数据与缓存的映射。

数据处理：是对卫星数管仿真软件中的上下行数据的处理逻辑实现。如上行数据指的是指令数据，对指令数据进行校验、显示、发送等处理；下行数据指的是遥测参数等，对下行数据进行盖时间戳、参数物理量反演、组帧、存储、发送等处理。

数据输出：是对上下行数据发送给卫星数管仿真软件中对应模块的处理过程。如将上行指令转发给“协议封装层”中“板卡封装”的接口，发给对应的有效载荷；将下行数据交给“人机交互层”的界面显示、或者通过网络分发和生成产品文件等。

人机交互层：

软件界面分为统计区、控制区、指令/参数展示区和软件日志显示区，如下图所示。

人机交互层主要完成人机交互方式与“数据处理逻辑层”和“协议封装层”的接口的业务耦合能力。它是卫星数管仿真软件的外在展现形式，软件产品遵循模块化、通用化、可配置化的理念进行设计。如图1所示。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种基于1553B总线协议封装的卫星数管仿真平台，其特征在于，所述仿真平台包括协议封装层、数据处理逻辑层和人机交互层；

所述协议封装层：用于对1553B总线通信协议的应用层进行工程项目级封装，实现对板卡、消息、中断、指令和数据的封装定义；

所述数据处理逻辑层：用于通过所述协议封装层提供的各类封装，对上行的指令数据进行检查、校验和发送；对接收的下行遥测数据进行逻辑处理和参数解析；

所述人机交互层：用于通过交互界面实现上行指令的发送和下行遥测数据的显示需求。

2.根据权利要求1所述的基于1553B总线协议封装的卫星数管仿真平台，其特征在于，所述行工程项目级封装包括：板卡封装、消息封装、中断封装、指令封装和数据封装；

所述板卡封装：用于描述卫星仿真平台所采用的不同协议或相同协议不同型号的硬件板卡信息；

所述消息封装：用于描述卫星通信协议各个有效载荷设备的RT地址、各功能消息的SA子地址以及消息数据长度和数据内容；

所述中断封装：用于描述消息响应机制，包括时间码格式定义，周期消息队列内容和矢量字轮询消息响应内容；

所述指令封装：用于描述非周期指令的总线消息，是协议封装层与人机交互层的一个接口；

所述数据封装：用于描述数据类型对应的RT地址和SA地址及其存储的缓存ID号，定义数据对应的存储结构；是协议封装层与人机交互层的另一个接口。

3.根据权利要求2所述的基于1553B总线协议封装的卫星数管仿真平台，其特征在于，所述板卡封装的内容包括：板卡设备ID、是否输出时钟、是否使用RS485信号输出时钟、时钟输出频率是否为10MHz、是否支持中断数量100、是否支持强制启动板卡、BC消息个数、是否开启BM、总线消息记录文件名和BM消息个数。

4.根据权利要求2所述的基于1553B总线协议封装的卫星数管仿真平台，其特征在于，所述消息封装的内容包括：消息类型注释、消息ID号、当前消息是否触发中断、BC控制块定义和消息数据；所述BC控制块定义包括消息重试方式、消息帧间隔时长、下一条消息ID号、BC控制块寄存器定义和命令字定义，所述命令字内容包含了消息的发送RT和SA，接收RT和SA以及数据字长度。

5.根据权利要求2所述的基于1553B总线协议封装的卫星数管仿真平台，其特征在于，所述中断封装内容包括：时间码格式定义、周期性的消息队列和监视矢量字轮询及响应由RT端发起的通信；所述消息队列包括：消息的类型、对每个周期性消息定义是否自动切换默认总线、消息的开始ID号和结束ID号，消息的周期以及模拟数据来源；所述矢量字轮询响应包括矢量字消息号、与矢量字数据内容计算的掩码、对应消息类型响应值和对应消息开始ID号与结束ID号。

6.根据权利要求2所述的基于1553B总线协议封装的卫星数管仿真平台，其特征在于，所述指令封装包括：指令名称、指令对应的开始消息ID号和指令对应的消息队尾消息ID号。

7.根据权利要求2所述的基于1553B总线协议封装的卫星数管仿真平台，其特征在于，所述数据封装的内容包括：数据类型名称、是否固定长度数据、数据类型对应的RT地址、数据类型对应的SA地址和数据类型对应的存储缓存ID。

8.根据权利要求1所述的基于1553B总线协议封装的卫星数管仿真平台，其特征在于，所述数据处理逻辑层包括：数据标识定义单元、数据处理单元和数据输出单元；

数据标识定义单元：是协议封装层中指令封装和数据封装的接口，用于实现上行指令与消息号的映射和下行遥测数据与缓存的映射；

数据处理单元：用于对上行指令数据进行校验、显示和发送；对下行遥测数据进行盖时间戳、参数物理量反演、组帧、存储和发送；

数据输出单元：用于将上行指令转发给协议封装层中板卡封装的接口，发给对应的有效载荷设备；还用于将下行遥测数据发送至人机交互层。