CN110059018B - 一种航天器的数据存储系统及访问方法 - Google Patents

一种航天器的数据存储系统及访问方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种航天器的数据存储系统及访问方法，属于航天器数据存储和在轨维护技术领域。本发明提出的系统通过将航天器重要参数按照分层结构进行线性存储，可以有效降低航天器重要数据管理工作的复杂度、提升重要数据查找与修改效率。该系统技术占用存储器空间小，适用于存储容量非常受限的航天器设备。本发明提出的系统可以通过简单的遥控指令进行文件内容的在轨修改，并支持文件系统局部修改和整体修改两种在轨修改方式，方便地面用户的使用。本发明所提出的系统技术已经在我国在轨航天器中得到使用和验证。

Description

一种航天器的数据存储系统及访问方法
技术领域
本发明涉及一种航天器的数据存储系统及访问方法，属于航天器数据存储和在轨维护技术领域。
背景技术
传统航天器对数据进行存储时，是将数据存放在预先指定的地址上。随着航天器技术的发展，目前航天器上需要存储的数据规模大量增长，数据种类不断增加，对数据进行在轨修改的需求日益增强，而采用预定地址存储数据方式存在地址配置复杂、数据读写效率低等问题，同时，在对重要参数进行在轨修改时，需要先通过查表的方式找到参数的存储地址再进行修改，这一过程在参数很多的情况下繁琐并且容易出错。
发明内容
本发明的技术解决的问题是：克服现有技术的不足，提出一种航天器的数据存储系统及访问方法，能够将航天器重要运行参数保存在指定的路径下，提升了在轨修改的效率，具有体积小、访问效率高、数据在轨存储可靠性高等特点，非常适合资源受限的航天器设备使用，已经在我国航天器中得到在轨使用和验证。
本发明的技术解决方案是：
一种航天器的数据存储系统，该数据存储系统包括控推参数模块、星务参数模块、热控参数模块和电路参数模块；
所述的控推参数模块包括控制参数子模块与推进参数子模块；
所述的控制参数子模块包括位置参数模块、姿态参数模块、发动机参数模块和惯性陀螺参数模块；
所述的推进参数子模块包括推进发动机参数模块和氧箱与燃料箱参数模块；
所述的星务参数模块包括工作状态子模块、遥控子模块、遥测子模块和总线子模块；
所述的热控参数模块包括温度测量子模块与温度控制子模块；
所述的电路参数模块包括总体电路状态子模块和设备供电状态子模块；
所述的总体电路状态子模块包括电源参数模块、母线参数模块和太阳帆板参数模块；
所述的位置参数模块用于存储与航天器位置相关的重要参数，包括航天器惯性坐标位置、航天器惯性坐标速度、航天器高度、航天器相对速度、航天器纵向航程和航天器侧向航程；
所述的姿态参数模块用于存储与航天器姿态相关的重要参数，包括航天器俯仰角、航天器偏航角、航天器滚动角、航天器俯仰角速度、航天器偏航角速度、航天器滚动角速度和航天器姿态四元数；
所述的发动机参数模块用于存储发动机的工作状态，包括发动机的开关状态和发动机的喷量；
所述的惯性陀螺参数模块用于存储惯性陀螺的工作状态，包括惯性陀螺的开关状态和惯性陀螺的转速；
所述的推进发动机参数模块用于存储推进发动机的工作状态，包括发动机开关状态、自锁阀开关状态、工作功率、工作温度和进出口气管压强；
所述的氧箱与燃料箱参数模块用于存储氧箱的剩余氧量、燃料箱的剩余燃料量、氧箱箱体内外壁温、氧箱箱体出入口压强、燃料箱箱体内外壁温和燃料箱箱体出入口压强；
所述的工作状态子模块用于存储航天器当前重要工作状态，包括绝对时间、相对时间、飞行圈数、飞行阶段、工作模式和出入境状态；
所述的遥控子模块用于存储遥控指令处理相关重要参数，包括指令接收计数、指令正确计数、指令执行状态、指令接收时间和指令接收长度；
所述的遥测子模块用于存储卫星遥测相关参数，包括遥测采集标识、遥测采集周期、遥测下行标识和遥测下行周期；
所述的总线子模块用于存储卫星总线管理相关参数，包括总线终端工作状态、总线消息计数、总线消息发送标识和总线消息发送周期；
所述的温度测量子模块用于存储测温基准值和测温点的温度值；
所述的温度控制子模块用于存储温度控制参数，包括控温电路的开关状态、自主控温标识和自主控温高低温度阈值；
所述的电源参数模块用于存储给航天器供电的蓄电池组的重要工作参数，包括每个电池组的放电电压、放电容量、充电状态、充电电流和电池温度；
所述的母线参数模块用于存储航天器供电母线的工作状态，包括母线通断状态、工作电压和工作电流；
所述的太阳帆板参数模块用于存储太阳帆板的重要工作参数，包括帆板展开状态、帆板角度和帆板充电电流；
所述的设备供电状态子模块用于存储设备的工作状态，包括设备开关标识、设备供电电压和设备供电电流。
数据存储系统中的各个模块中的数据按照如下方式进行存储：
控推参数模块中的数据包括模块名称、控制参数子模块的地址和星务参数模块的地址；
控制参数子模块中的数据包括模块名称、位置参数模块的地址和推进参数子模块的地址；
位置参数模块中的数据包括模块名称、姿态参数模块的地址、数据的内容和数据的长度；
姿态参数模块中的数据包括模块名称、发动机参数模块的地址、数据的内容和数据的长度；
发动机参数模块中的数据包括模块名称、惯性陀螺参数模块的地址、数据的内容和数据的长度；
惯性陀螺参数模块中的数据包括模块名称、数据的内容和数据的长度；
推进参数子模块中的数据包括模块名称和推进发动机参数模块的地址；
推进发动机参数模块中的数据包括模块名称、氧箱与燃料箱参数模块的地址、数据的内容和数据的长度；
氧箱与燃料箱参数模块中的数据包括模块名称、数据的内容和数据的长度；
星务参数模块中的数据包括模块名称、工作状态子模块的地址和热控参数模块的地址；
工作状态子模块中的数据包括模块名称、遥控子模块的地址、数据的内容和数据的长度；
遥控子模块中的数据包括模块名称、遥测子模块的地址、数据的内容和数据的长度；
遥测子模块中的数据包括模块名称、总线子模块的地址、数据的内容和数据的长度；
总线子模块中的数据包括模块名称、数据的内容和数据的长度；
热控参数模块中的数据包括模块名称、温度测量子模块的地址和电路参数模块的地址；
温度测量子模块中的数据包括模块名称、温度控制子模块的地址、数据的内容和数据的长度；
温度控制子模块中的数据包括模块名称、数据的内容和数据的长度；
电路参数模块中的数据包括模块名称和总体电路状态子模块的地址；
总体电路状态子模块中的数据包括模块名称、电源参数模块的地址和设备供电状态子模块的地址；
设备供电状态子模块中的数据包括模块名称、数据的内容和数据的长度；
电源参数模块中的数据包括模块名称、母线参数模块的地址、数据的内容和数据的长度；
母线参数模块中的数据包括模块名称、太阳帆板参数模块的地址、数据的内容和数据的长度；
太阳帆板参数模块中的数据包括模块名称、数据的内容和数据的长度。
一种航天器的数据存储系统进行访问的方法，根据待修改/访问的参数的存储位置查找待修改/访问的参数的地址，查找完成后进行修改/访问。
有益效果
本发明提出的系统通过将航天器重要参数按照分层结构进行线性存储，可以有效降低航天器重要数据管理工作的复杂度、提升重要数据查找与修改效率。该系统技术占用存储器空间小，适用于存储容量非常受限的航天器设备。本发明提出的系统可以通过简单的遥控指令进行文件内容的在轨修改，并支持文件系统局部修改和整体修改两种在轨修改方式，方便地面用户的使用。本发明所提出的系统技术已经在我国在轨航天器中得到使用和验证。
具体实施方式
一种航天器的数据存储系统，该数据存储系统包括控推参数模块、星务参数模块、热控参数模块和电路参数模块；
所述的控推参数模块包括控制参数子模块与推进参数子模块；
所述的控制参数子模块包括位置参数模块、姿态参数模块、发动机参数模块和惯性陀螺参数模块；
所述的推进参数子模块包括推进发动机参数模块和氧箱与燃料箱参数模块；
所述的星务参数模块包括工作状态子模块、遥控子模块、遥测子模块和总线子模块；
所述的热控参数模块包括温度测量子模块与温度控制子模块；
所述的电路参数模块包括总体电路状态子模块和设备供电状态子模块；
所述的总体电路状态子模块包括电源参数模块、母线参数模块和太阳帆板参数模块；
所述的位置参数模块用于存储与航天器位置相关的重要参数，包括航天器惯性坐标位置、航天器惯性坐标速度、航天器高度、航天器相对速度、航天器纵向航程和航天器侧向航程；
所述的姿态参数模块用于存储与航天器姿态相关的重要参数，包括航天器俯仰角、航天器偏航角、航天器滚动角、航天器俯仰角速度、航天器偏航角速度、航天器滚动角速度和航天器姿态四元数；
所述的发动机参数模块用于存储发动机的工作状态，包括发动机的开关状态和发动机的喷量；
所述的惯性陀螺参数模块用于存储惯性陀螺的工作状态，包括惯性陀螺的开关状态和惯性陀螺的转速；
所述的推进发动机参数模块用于存储推进发动机的工作状态，包括发动机开关状态、自锁阀开关状态、工作功率、工作温度和进出口气管压强；
所述的氧箱与燃料箱参数模块用于存储氧箱的剩余氧量、燃料箱的剩余燃料量、氧箱箱体内外壁温、氧箱箱体出入口压强、燃料箱箱体内外壁温和燃料箱箱体出入口压强；
所述的工作状态子模块用于存储航天器当前重要工作状态，包括绝对时间、相对时间、飞行圈数、飞行阶段、工作模式和出入境状态；
所述的遥控子模块用于存储遥控指令处理相关重要参数，包括指令接收计数、指令正确计数、指令执行状态、指令接收时间和指令接收长度；
所述的遥测子模块用于存储卫星遥测相关参数，包括遥测采集标识、遥测采集周期、遥测下行标识和遥测下行周期；
所述的总线子模块用于存储卫星总线管理相关参数，包括总线终端工作状态、总线消息计数、总线消息发送标识和总线消息发送周期；
所述的温度测量子模块用于存储测温基准值和测温点的温度值；
所述的温度控制子模块用于存储温度控制参数，包括控温电路的开关状态、自主控温标识和自主控温高低温度阈值；
所述的电源参数模块用于存储给航天器供电的蓄电池组的重要工作参数，包括每个电池组的放电电压、放电容量、充电状态、充电电流和电池温度；
所述的母线参数模块用于存储航天器供电母线的工作状态，包括母线通断状态、工作电压和工作电流；
所述的太阳帆板参数模块用于存储太阳帆板的重要工作参数，包括帆板展开状态、帆板角度和帆板充电电流；
所述的设备供电状态子模块用于存储设备的工作状态，包括设备开关标识、设备供电电压和设备供电电流。
数据存储系统中的各个模块中的数据按照如下方式进行存储：
控推参数模块中的数据包括模块名称、控制参数子模块的地址和星务参数模块的地址；
控制参数子模块中的数据包括模块名称、位置参数模块的地址和推进参数子模块的地址；
位置参数模块中的数据包括模块名称、姿态参数模块的地址、数据的内容和数据的长度；
姿态参数模块中的数据包括模块名称、发动机参数模块的地址、数据的内容和数据的长度；
发动机参数模块中的数据包括模块名称、惯性陀螺参数模块的地址、数据的内容和数据的长度；
惯性陀螺参数模块中的数据包括模块名称、数据的内容和数据的长度；
推进参数子模块中的数据包括模块名称和推进发动机参数模块的地址；
推进发动机参数模块中的数据包括模块名称、氧箱与燃料箱参数模块的地址、数据的内容和数据的长度；
氧箱与燃料箱参数模块中的数据包括模块名称、数据的内容和数据的长度；
星务参数模块中的数据包括模块名称、工作状态子模块的地址和热控参数模块的地址；
工作状态子模块中的数据包括模块名称、遥控子模块的地址、数据的内容和数据的长度；
遥控子模块中的数据包括模块名称、遥测子模块的地址、数据的内容和数据的长度；
遥测子模块中的数据包括模块名称、总线子模块的地址、数据的内容和数据的长度；
总线子模块中的数据包括模块名称、数据的内容和数据的长度；
热控参数模块中的数据包括模块名称、温度测量子模块的地址和电路参数模块的地址；
温度测量子模块中的数据包括模块名称、温度控制子模块的地址、数据的内容和数据的长度；
温度控制子模块中的数据包括模块名称、数据的内容和数据的长度；
电路参数模块中的数据包括模块名称和总体电路状态子模块的地址；
总体电路状态子模块中的数据包括模块名称、电源参数模块的地址和设备供电状态子模块的地址；
设备供电状态子模块中的数据包括模块名称、数据的内容和数据的长度；
电源参数模块中的数据包括模块名称、母线参数模块的地址、数据的内容和数据的长度；
母线参数模块中的数据包括模块名称、太阳帆板参数模块的地址、数据的内容和数据的长度；
太阳帆板参数模块中的数据包括模块名称、数据的内容和数据的长度。
一种航天器的数据存储系统进行访问的方法，根据待修改/访问的参数的存储位置查找待修改/访问的参数的地址，查找完成后进行修改/访问。
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例
航天器在轨运行时需要修改航天器飞行阶段参数，航天器飞行阶段参数的存储路径为/星务参数模块/工作状态子模块/航天器飞行阶段参数，航天器飞行阶段参数的长度为2个字节。航天器在与运载火箭脱离时，需要将该参数的值修改为0x0001，代表航天器进入独立飞行阶段。地面指挥中心通过遥控指令发出修改请求，航天器在收到请求后，修改飞行阶段参数的过程如下：
(1)航天器首先查找控推参数模块，该模块中包含了星务参数模块的地址；
(2)航天器通过地址访问星务参数模块的存储内容，获得工作状态子模块的地址；
(3)航天器通过地址访问工作状态子模块的存储内容，获得航天器飞行阶段参数的地址；
(4)航天器修改航天器飞行阶段参数的内容为0x0001，修改长度为2个字节，完成修改。

Claims (2)

1.一种航天器的数据存储系统，其特征在于：该数据存储系统包括控推参数模块、星务参数模块、热控参数模块和电路参数模块；
所述的控推参数模块包括控制参数子模块和推进参数子模块；
所述的控制参数子模块包括位置参数模块、姿态参数模块、发动机参数模块和惯性陀螺参数模块；
所述的推进参数子模块包括推进发动机参数模块和氧箱与燃料箱参数模块；
所述的星务参数模块包括工作状态子模块、遥控子模块、遥测子模块和总线子模块；
所述的热控参数模块包括温度测量子模块和温度控制子模块；
所述的电路参数模块包括总体电路状态子模块和设备供电状态子模块；
所述的总体电路状态子模块包括电源参数模块、母线参数模块和太阳帆板参数模块；
所述的位置参数模块用于存储与航天器位置相关的重要参数；
所述的姿态参数模块用于存储与航天器姿态相关的重要参数；
所述的发动机参数模块用于存储发动机的工作状态；
所述的惯性陀螺参数模块用于存储惯性陀螺的工作状态；
所述的推进发动机参数模块用于存储推进发动机的工作状态；
所述的氧箱与燃料箱参数模块用于存储氧箱的剩余氧量、燃料箱的剩余燃料量、氧箱箱体内外壁温、氧箱箱体出入口压强、燃料箱箱体内外壁温和燃料箱箱体出入口压强；
所述的工作状态子模块用于存储航天器当前重要工作状态；
所述的遥控子模块用于存储遥控指令处理相关重要参数；
所述的遥测子模块用于存储卫星遥测相关参数；
所述的总线子模块用于存储卫星总线管理相关参数；
所述的温度测量子模块用于存储测温基准值和测温点的温度值；
所述的温度控制子模块用于存储温度控制参数；
所述的电源参数模块用于存储给航天器供电的蓄电池组的重要工作参数；
所述的母线参数模块用于存储航天器供电母线的工作状态；
所述的太阳帆板参数模块用于存储太阳帆板的重要工作参数；
所述的设备供电状态子模块用于存储设备的工作状态；
所述的位置参数模块存储的与航天器位置相关的重要参数包括航天器惯性坐标位置、航天器惯性坐标速度、航天器高度、航天器相对速度、航天器纵向航程和航天器侧向航程；
所述的姿态参数模块存储的与航天器姿态相关的重要参数包括航天器俯仰角、航天器偏航角、航天器滚动角、航天器俯仰角速度、航天器偏航角速度、航天器滚动角速度和航天器姿态四元数；
所述的发动机参数模块存储的发动机的工作状态包括发动机的开关状态和发动机的喷量；
所述的惯性陀螺参数模块存储的惯性陀螺的工作状态包括惯性陀螺的开关状态和惯性陀螺的转速；
所述的推进发动机参数模块存储的推进发动机的工作状态包括发动机开关状态、自锁阀开关状态、工作功率、工作温度和进出口气管压强；
所述的工作状态子模块存储的航天器当前重要工作状态，包括绝对时间、相对时间、飞行圈数、飞行阶段、工作模式和出入境状态；
所述的遥控子模块存储的遥控指令处理相关重要参数包括指令接收计数、指令正确计数、指令执行状态、指令接收时间和指令接收长度；
所述的遥测子模块存储的卫星遥测相关参数包括遥测采集标识、遥测采集周期、遥测下行标识和遥测下行周期；
所述的总线子模块存储的卫星总线管理相关参数包括总线终端工作状态、总线消息计数、总线消息发送标识和总线消息发送周期；
所述的温度控制子模块存储的温度控制参数包括控温电路的开关状态、自主控温标识和自主控温高低温度阈值；
所述的电源参数模块存储的给航天器供电的蓄电池组的重要工作参数包括每个电池组的放电电压、放电容量、充电状态、充电电流和电池温度；
所述的母线参数模块存储的航天器供电母线的工作状态包括母线通断状态、工作电压和工作电流；
所述的太阳帆板参数模块存储的太阳帆板的重要工作参数包括帆板展开状态、帆板角度和帆板充电电流；
所述的设备供电状态子模块存储的设备的工作状态包括设备开关标识、设备供电电压和设备供电电流；
数据存储系统中的各个模块中的数据按照如下方式进行存储：
控推参数模块中的数据包括模块名称、控制参数子模块的地址和星务参数模块的地址；
控制参数子模块中的数据包括模块名称、位置参数模块的地址和推进参数子模块的地址；
位置参数模块中的数据包括模块名称、姿态参数模块的地址、数据的内容和数据的长度；
姿态参数模块中的数据包括模块名称、发动机参数模块的地址、数据的内容和数据的长度；
发动机参数模块中的数据包括模块名称、惯性陀螺参数模块的地址、数据的内容和数据的长度；
惯性陀螺参数模块中的数据包括模块名称、数据的内容和数据的长度；
推进参数子模块中的数据包括模块名称和推进发动机参数模块的地址；
推进发动机参数模块中的数据包括模块名称、氧箱与燃料箱参数模块的地址、数据的内容和数据的长度；
氧箱与燃料箱参数模块中的数据包括模块名称、数据的内容和数据的长度；
星务参数模块中的数据包括模块名称、工作状态子模块的地址和热控参数模块的地址；
工作状态子模块中的数据包括模块名称、遥控子模块的地址、数据的内容和数据的长度；
遥控子模块中的数据包括模块名称、遥测子模块的地址、数据的内容和数据的长度；
遥测子模块中的数据包括模块名称、总线子模块的地址、数据的内容和数据的长度；
总线子模块中的数据包括模块名称、数据的内容和数据的长度；
热控参数模块中的数据包括模块名称、温度测量子模块的地址和电路参数模块的地址；
温度测量子模块中的数据包括模块名称、温度控制子模块的地址、数据的内容和数据的长度；
温度控制子模块中的数据包括模块名称、数据的内容和数据的长度；
电路参数模块中的数据包括模块名称和总体电路状态子模块的地址；
总体电路状态子模块中的数据包括模块名称、电源参数模块的地址和设备供电状态子模块的地址；
设备供电状态子模块中的数据包括模块名称、数据的内容和数据的长度；
电源参数模块中的数据包括模块名称、母线参数模块的地址、数据的内容和数据的长度；
母线参数模块中的数据包括模块名称、太阳帆板参数模块的地址、数据的内容和数据的长度；
太阳帆板参数模块中的数据包括模块名称、数据的内容和数据的长度。
2.一种对权利要求1所述的航天器的数据存储系统进行访问的方法，其特征在于步骤为：根据待修改/访问的参数的存储位置查找待修改/访问的参数的地址，查找完成后进行修改/访问。
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