CN110380775B - 一种大规模多业务卫星星座运管系统及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于航天技术领域，公开了一种大规模多业务卫星星座运管系统及其工作方法，该系统包括显控台、服务器、数据通信中心机、通信中心机、通信前置机和地面站，显控台与服务器连接，服务器分别与数据通信中心机和通信中心机连接，数据通信中心机和通信中心机连接均与通信前置机连接，通信前置机与地面站连接。通信前置机设有自定义应用层遥测协议和自定义应用层数据下行协议，通信中心机设有自定义应用层任务分配协议，数据通信中心机设有自定义应用层数据上行协议。本发明支持完整的卫星测控、运控、数传需求，可以同时管理多个大规模卫星星座，支持多种业务的卫星星座，能够遥控不同业务的卫星，解决了卫星星座运管系统的通用性问题。

Description

一种大规模多业务卫星星座运管系统及其工作方法

技术领域

本发明属于航天技术领域，具体涉及一种大规模多业务卫星星座运管系统及其工作方法。

背景技术

传统的卫星系统通常只有单星，或者是由少量的几颗至几十颗卫星组成小规模卫星星座。随着商业航天的兴起，未来的空间段将会是由几百、几千甚至上万颗卫星组成的大规模卫星星座；这些卫星星座的业务范围包含通信、导航、遥感和混合业务等。即使卫星星座的业务种类繁多，但不同业务的卫星星座运管系统功能都可以分为卫星遥控(任务分配)、卫星遥测、数据下行及数据上行四种。通过卫星遥控，可以控制卫星完成指定的任务；通过卫星遥测，可以获得卫星状态信息、设备状态信息以及卫星载荷的设备数据，并通过事后分析设备状态，为卫星的在轨运行提供不可或缺的支撑服务；通过卫星数据下行，可以获得卫星采集的气象云图、遥感数据和视频数据等大文件；通过卫星数据上行，可以向卫星上传大文件，如软件定义卫星的指令码和配置数据。对于不同业务的卫星星座，其卫星上的设备名称、设备数量、设备参数、设备参数的数量、设备参数的数据类型、设备参数的取值范围、指令集和代码的编译方式不尽相同；即使是属于同一卫星星座，卫星上的具体设备也不尽相同。传统卫星测控、运控、数传业务需根据卫星功能、卫星型号做定制化处理，成本高昂。

随着商业航天的发展，一方面为了实现盈利，卫星测控、运控、数传业务技术升级、成本压缩是必然；为降低卫星测控、运控、数传成本，避免系统模块重复开发、使得系统能够支持多种业务是解决这一问题的重要手段，因此对卫星测控、运控、数传系统的模块通用性有更高的要求。另一方面，卫星星座的大规模化也是商业航天发展的必然，因此亟待设计出一种大规模多业务卫星星座运管系统。

现有的卫星地面系统，只涵盖测控、运控、数传三种业务中的一种，尚不存在支持综合业务的卫星星座运管(含测控、运控、数传)系统；并且，现有的卫星地面系统只能支持同时对单星或者对小规模卫星星座进行测控、运控、数传，现阶段没有出现过支持大规模卫星星座的卫星地面系统。此外，现有的大部分卫星测控、运控、数传系统，需根据不同业务的卫星调研其运管需求，确定其设备数据结构、指令集以及上下行数据传输需求；不同业务的卫星星座，其设备数据结构不同、指令集不同、上下行数据传输需求不同，从而数据传输、存储、处理系统模块不同，卫星遥控模块也不同，无法兼容其它业务的卫星星座，缺乏通用性；少部分卫星测控、运控、数传系统虽然能支持混合业务卫星星座，但是仍无法兼容所有业务。

我方已在火箭和卫星遥测方面实现了通用的遥测系统并申请了专利：专利号CN109815286A公开了一种自适应火箭遥测系统及其实现方法，其说明书记载了适用于火箭遥测系统的自定义应用层协议和动态数据库创建方法；专利号CN109842675A公开了一种通用卫星遥测数据处理系统及方法，其说明书记载了适用于卫星遥测系统的自定义应用层协议和动态数据库创建方法。现阶段没有单位和个人将卫星星座的测控、运控、数传综合起来形成支持多种业务的运管系统；没有单位和个人对卫星运管采用与本发明相同的大规模多业务卫星星座运管系统架构；也没有单位和个人对卫星星座运管系统采用自定义任务分配协议和自定义数据上/下行协议以支持多种业务。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供一种大规模多业务卫星星座运管系统及其工作方法，其支持完整的卫星测控、运控、数传需求，可以同时管理多个大规模卫星星座，可以支持卫星星座的多种业务，而且能够遥控不同业务的卫星，解决了卫星星座运管系统的通用性问题。

本发明所采用的技术方案为：一种大规模多业务卫星星座运管系统，包括显控台、服务器、数据通信中心机、通信中心机、通信前置机和地面站，所述显控台与服务器连接，所述服务器分别与数据通信中心机和通信中心机连接，所述数据通信中心机和通信中心机连接均与通信前置机连接，所述通信前置机与地面站连接；

所述通信前置机设有自定义应用层遥测协议和自定义应用层数据下行协议，通信前置机根据自定义应用层遥测协议将接收的遥测数据转换为遥测报文并发送至所述通信中心机，通信前置机根据自定义应用层数据下行协议将接收的宽带下行数据封装为数据下行报文并发送至所述数据通信中心机；

所述通信中心机设有自定义应用层任务分配协议，通信中心机根据自定义应用层任务分配协议将读取的任务信息封装为任务分配报文并发送至所述通信前置机；所述数据通信中心机设有自定义应用层数据上行协议，数据通信中心机根据自定义应用层数据上行协议将读取的文件信息封装为数据上行报文并发送至所述通信前置机。

作为优选方式，所述服务器包括Web服务器、数据库服务器和磁盘阵列，所述Web服务器分别与显控台、数据库服务器和磁盘阵列连接，所述数据库服务器分别与通信中心机和数据通信中心机连接，所述磁盘阵列与数据通信中心机连接。

作为优选方式，所述数据库服务器包括遥测数据库，所述遥测数据库设有一张参数定义表、一张设备关系表和若干张遥测数据表。

作为优选方式，还包括移动终端，所述移动终端与Web服务器连接。

本发明所采用的另一技术方案为：一种大规模多业务卫星星座运管系统的工作方法，包括下行信息流处理过程和上行信息流处理过程，所述上行信息流处理过程包括以下步骤：

S11，在显控台输入或导入卫星的任务信息，然后将该任务信息存储在服务器中；所述任务信息包括遥控任务信息、遥测任务信息、数据上行任务信息和数据下行任务信息；

S12，若该任务信息为数据上行任务信息，则数据通信中心机读取该数据上行任务信息，并根据自定义应用层数据上行协议将该数据上行任务信息封装为数据上行报文，然后发送至通信前置机；若该任务信息为遥控任务信息、遥测任务信息或数据下行任务信息，则通信中心机读取该任务信息，并根据自定义应用层任务分配协议将该任务信息封装为任务分配报文，然后发送至通信前置机；

S13，通信前置机将数据上行报文和任务分配报文发送至地面站；

S14，地面站将数据上行报文和任务分配报文发送至卫星；

所述下行信息流处理过程包括以下步骤：

S21，卫星将收集的遥测数据和宽带下行数据发送至地面站；

S22，地面站将遥测数据和宽带下行数据发送至通信前置机；

S23，通信前置机根据自定义应用层遥测协议将接收的遥测数据转换为遥测报文并发送至通信中心机，通信前置机根据自定义应用层数据下行协议将接收的宽带下行数据封装为数据下行报文并发送至数据通信中心机；

S24，通信中心机对遥测报文进行解析处理，并将解析处理的遥测报文传输至服务器进行存储；数据通信中心机对数据下行报文进行解析处理，并将解析处理的数据下行报文传输至服务器进行存储；

S25，显控台访问服务器中的数据，并动态构建数据表对象，对数据表对象的数据进行读取和处理。

作为优选方式，在S11中，在显控台输入或导入卫星的任务信息，然后将该任务信息存储在服务器中具体为：所述服务器包括Web服务器、数据库服务器和磁盘阵列，所述数据库服务器中设有任务分配表和遥控内容表；在显控台输入或导入卫星的任务信息时，所述显控台调用Web服务器的API接口将该任务信息存储在任务分配表中；若该任务信息为遥控任务信息，则显控台将该遥控任务信息中的遥控内容存储在遥控内容表中；若该任务信息为数据上行任务信息，则显控台将该数据上行任务信息中的文件存储在磁盘阵列中。

作为优选方式，在S12中，若该任务信息为数据上行任务信息，则数据通信中心机读取该数据上行任务信息，并根据自定义应用层数据上行协议将该数据上行任务信息封装为数据上行报文，然后发送至通信前置机具体为：数据通信中心机监测数据库服务器的任务分配表中是否存在新的任务信息，若不存在新的任务信息，则休眠T₁时长，然后重新判断是否存在新的任务信息；若存在新的任务信息，则读取该任务信息，并判断该任务信息的类型；若该任务信息的类型为数据上行任务信息，则数据通信中心机从任务分配表中读取该任务信息，并从磁盘阵列中读取该任务信息的文件数据，然后封装为数据上行报文发送至通信前置机；若该任务信息的类型不是数据上行任务信息，则休眠T₂时长，然后重新判断是否存在新的任务信息。

作为优选方式，在S12中，若该任务信息为遥控任务信息、遥测任务信息或数据下行任务信息，则通信中心机读取该任务信息，并根据自定义应用层任务分配协议将该任务信息封装为任务分配报文，然后发送至通信前置机具体为：通信中心机监测数据库服务器的任务分配表中是否存在新的任务信息，若不存在新的任务信息，则休眠T₃时长，然后重新判断是否存在新的任务信息；若存在新的任务信息，则读取该任务信息，并判断该任务信息的类型；若该任务信息的类型为遥控任务信息，则通信中心机从任务分配表中读取该任务信息，并从遥控内容表读取遥控内容，然后封装为任务分配报文发送至通信前置机；若该任务信息的类型为遥测任务信息或数据下行任务信息，则通信中心机从任务分配表中读取该任务信息，然后封装为任务分配报文发送至通信前置机。

作为优选方式，在S24中，所述数据通信中心机对数据下行报文进行解析处理，并将解析处理的数据下行报文传输至服务器进行存储具体为：所述数据下行报文包括数据下行信息报文、数据传输结束报文和数据断开TCP链接报文，数据通信中心机先判断是否存在数据下行信息报文，若存在，则接收数据下行信息报文；然后判断磁盘阵列中是否存在该数据下行信息报文的文件，若不存在，则新建该数据下行信息报文的文件，并将该数据下行报文的信息存储在新建的文件内；若存在，将该数据下行报文的信息存储在该文件内；然后判断是否接收到数据传输结束报文，若未收到数据传输结束报文，则继续接收数据下行信息报文；若收到数据传输结束报文，则判断是否接收到数据断开TCP链接报文；若未收到数据断开TCP链接报文，则继续接收数据下行信息报文；若收到数据断开TCP链接报文，则断开TCP链接，结束数据下行任务。

作为优选方式，在S24中，所述通信中心机对遥测报文进行解析处理，并将解析处理的遥测报文传输至服务器进行存储包括以下步骤：

S241，通信中心机判断是否存在新的遥测报文，若存在，则接收遥测报文，并判断遥测报文的类型；若不存在，则休眠T₄时长，然后重新判断是否存在新的遥测报文；所述遥测报文的类型包括卫星参数定义报文、卫星参数数据报文、传输结束报文和断开TCP链接报文；

S242，若接收的遥测报文类型是传输结束报文，则休眠T₅时长，然后返回S241重新判断是否存在新的遥测报文；若接收的遥测报文类型是断开TCP链接报文，则拆除TCP链接，结束遥测任务；若接收的遥测报文类型是卫星参数数据报文，则进入S243；若接收的遥测报文类型是卫星参数定义报文，则进入S244；

S243，判断数据库服务器中是否存在遥测数据库，若不存在，则返回S241重新判断是否存在新的遥测报文；若存在，则判断该遥测数据库内是否存在当前卫星的遥测数据表；若不存在遥测数据表，则返回S241重新判断是否存在新的遥测报文；若存在遥测数据表，则将所述卫星参数数据报文的信息存储在该遥测数据表内，然后返回S241重新判断是否存在新的遥测报文；

S244，判断数据库服务器中是否存在遥测数据库，若不存在，则进入S2441；若存在，则进入S2442；

S2441，在数据库服务器中建立遥测数据库，然后在该遥测数据库内建立当前卫星的遥测数据表，再建立设备关系表和参数定义表，并将所述卫星参数定义报文的信息存储在该遥测数据表、设备关系表和参数定义表中，最后返回S241重新判断是否存在新的遥测报文；

S2442，判断该遥测数据库内是否存在当前卫星的遥测数据表，若存在，则返回S241重新判断是否存在新的遥测报文；若不存在，则在该遥测数据库内建立当前卫星的遥测数据表；判断该遥测数据库内是否存在设备关系表，若存在设备关系表，则将所述卫星参数定义报文的设备信息存储在该设备关系表内；若不存在设备关系表，则在该遥测数据库内建立设备关系表，并将所述卫星参数定义报文的设备信息存储在该设备关系表内；判断该遥测数据库内是否存在参数定义表，若存在参数定义表，则将所述卫星参数定义报文中的参数定义信息存储在该参数定义表内；若不存在参数定义表，则在该遥测数据库内建立参数定义表，并将所述卫星参数定义报文中的参数定义信息存储在该参数定义表内，最后返回S241重新判断是否存在新的遥测报文。

本发明的有益效果为：

1、本发明通过显控台、服务器、数据通信中心机、通信中心机、通信前置机和地面站组成了大规模多业务卫星星座运管系统，该系统涵盖测控、运控、数传业务，通过配置卫星星座信息表、卫星信息表和地面站信息表，可以管理大规模卫星星座以及同时管理多个卫星星座；并且该系统具有自定义应用层任务分配协议、自定义应用层数据上行协议、自定义应用层数据下行协议、自定义应用层遥测协议，无论卫星运营何种业务、采用何种指令集，经过封装后的报文均符合使用规范，使得本发明能够遥控不同业务的卫星，从而解决了卫星遥控的通用性；本发明的卫星星座运管系统支持完整的卫星测控、运控、数传需求，可以支持卫星星座的多种业务。

2、本发明通过自定义应用层遥测协议和遥测数据库动态构建数据表对象的方法，利用通信前置机将不同型号和功能的卫星遥测数据封装到固定格式的报文中，该报文格式统一，无论卫星搭载何种设备、属于何种型号，经过通信前置机封装后，报文均符合自定义应用层协议规范，解决了卫星遥测数据传输的通用性；同时自定义应用层协议遥测携带了创建卫星遥测数据库所需要的信息，确保能够动态创建卫星遥测数据库，不需要人为地提前进行需求调研、确定数据结构，因而本发明可以自适应不同型号和功能的卫星遥测数据。

附图说明

图1是本发明提供的一种大规模多业务卫星星座运管系统的拓扑图；

图2是本发明提供的一种大规模多业务卫星星座运管系统的工作方法中数据通信中心机封装数据上行报文的工作流程图；

图3是本发明提供的一种大规模多业务卫星星座运管系统的工作方法中通信中心机封装任务分配报文的工作流程图；

图4是本发明提供的一种大规模多业务卫星星座运管系统的工作方法中数据通信中心机对数据下行报文的处理流程图；

图5是本发明提供的一种大规模多业务卫星星座运管系统的工作方法中通信中心机对遥测报文的处理流程图。

具体实施方式

如图1所示，本实施例提供了一种大规模多业务卫星星座运管系统，包括显控台、服务器、数据通信中心机、通信中心机、通信前置机和地面站，所述显控台与服务器连接，所述服务器分别与数据通信中心机和通信中心机连接，所述数据通信中心机和通信中心机连接均与通信前置机连接，所述通信前置机与地面站连接。通信前置机和地面站有多个，地面站优先与距离该地面站较近的通信前置机通信连接。

服务器中配置有卫星星座信息表、卫星信息表和地面站信息表，且卫星星座信息表、卫星信息表和地面站信息表均仅有一张，运管系统中使用的卫星星座信息、卫星信息和地面站信息分别存储在该卫星星座信息表、卫星信息表和地面站信息表中。通过配置卫星星座信息表、卫星信息表和地面站信息表，可以管理大规模卫星星座以及同时管理多个卫星星座。其中，卫星星座信息表、卫星信息表和地面站信息表的格式和说明分别如表101-表106所示。

表101 卫星星座信息表的格式

主键	星座编号	星座名称	星座类型	业主名	说明
							字符串	字符串	整型	字符串	字符串

表102 卫星星座信息表的说明

表103 卫星信息表的格式

表104 卫星信息表的说明

表105 地面站信息表的格式

表106 地面站信息表的说明

所述通信前置机设有自定义应用层遥测协议和自定义应用层数据下行协议，通信前置机根据自定义应用层遥测协议将接收的遥测数据转换为遥测报文并发送至所述通信中心机，通信前置机根据自定义应用层数据下行协议将接收的宽带下行数据封装为数据下行报文并发送至所述数据通信中心机。

遥测报文包括四种类型的遥测报文，分别为卫星参数定义报文、卫星参数数据报文、传输结束报文和断开TCP链接报文。卫星参数定义报文的内容包括报文标识、报文长度、时间戳、加密标志、设备名称、父级设备名称、卫星编号、参数名称、数据类型值、最小值、最大值、单位、显示标志、有效数字、概率分布；卫星参数数据报文的内容包括报文标识、报文长度、时间戳、加密标志、设备名称、卫星编号、采样时间、具体数据；传输结束报文的内容包括报文标识、报文长度、时间戳、加密标志；断开TCP链接报文的内容包括报文标识、报文长度、时间戳、加密标志。

所述通信中心机设有自定义应用层任务分配协议，通信中心机根据自定义应用层任务分配协议将读取的任务信息封装为任务分配报文并发送至所述通信前置机；所述数据通信中心机设有自定义应用层数据上行协议，数据通信中心机根据自定义应用层数据上行协议将读取的文件信息封装为数据上行报文并发送至所述通信前置机。

具体地，所述服务器包括Web服务器、数据库服务器和磁盘阵列，所述Web服务器分别与显控台、数据库服务器和磁盘阵列连接，所述数据库服务器分别与通信中心机和数据通信中心机连接，所述磁盘阵列与数据通信中心机连接。本发明通过自定义应用层数据下行协议，可以将任意格式的大文件存储进磁盘阵列中并可以在终端上下载解码查看；并且通过自定义应用层数据上行协议，可以将存储于磁盘阵列中的大文件传输到卫星上。

所述数据库服务器包括遥测数据库，所述遥测数据库设有一张参数定义表、一张设备关系表和若干张遥测数据表。遥测数据库中有且仅有一张参数定义表，用于存储所有设备参数定义基本格式，参数定义表的内容由遥测数据接收机对卫星参数定义报文进行解析处理的参数定义构成。遥测数据库中有且仅有一张设备关系表，用于储存设备之间的逻辑关系，即标明设备之间的父子关系，能够方便数据读取，以及层级显示的表。由于预先规定的设备名称是唯一的，所以设备关系表中不存在名称重复现象。

遥测数据库中每个卫星对应一张遥测数据表，遥测数据表的表名为卫星名，由遥测数据接收机识别卫星参数定义报文后按照格式建立只有表头但无数据的遥测数据表。遥测数据表内数据由数据通信中心机识别卫星参数数据报文，根据该报文所属卫星的不同，将遥测数据归类到不同的遥测数据表之下，多张遥测报文携带卫星不同时刻的遥测数据，这些遥测数据共同构成某个卫星的遥测数据表。

还包括移动终端，所述移动终端与Web服务器连接。移动终端可以使用手机终端，手机终端上安装APP软件，用户可以通过APP软件调用Web服务器的API接口访问数据库服务器中的数据，并动态构建数据表对象，用户对数据表对象的数据进行读取和处理。

本发明通过显控台、服务器、数据通信中心机、通信中心机、通信前置机和地面站组成了大规模多业务卫星星座运管系统，该系统涵盖测控、运控、数传业务，通过配置卫星星座信息表、卫星信息表和地面站信息表，可以管理大规模卫星星座以及同时管理多个卫星星座；并且该系统具有自定义应用层任务分配协议、自定义应用层数据上行协议、自定义应用层数据下行协议、自定义应用层遥测协议，无论卫星运营何种业务、采用何种指令集，经过封装后的报文均符合使用规范，使得本发明能够遥控不同业务的卫星，从而解决了卫星遥控的通用性；本发明的卫星星座运管系统支持完整的卫星测控、运控、数传需求，可以支持卫星星座的多种业务。

本实施例还提供了上述的大规模多业务卫星星座运管系统的工作方法，包括下行信息流处理过程和上行信息流处理过程，所述上行信息流处理过程包括以下步骤：

S11，在显控台输入或导入卫星的任务信息，然后将该任务信息存储在服务器中；所述任务信息包括遥控任务信息、遥测任务信息、数据上行任务信息和数据下行任务信息；所述服务器包括Web服务器、数据库服务器和磁盘阵列，所述数据库服务器中设有任务分配表和遥控内容表。

在卫星过境某个地面站之前，在显控台输入或导入卫星的任务信息，选择卫星的任务信息和该任务信息开始的时间，显控台调用Web服务器的API接口将该任务信息存储在任务分配表中。其中，若该任务信息为遥控任务信息，则显控台将该遥控任务信息中的遥控内容存储在遥控内容表中，遥控任务信息需要手动输入二进制任务指令或导入二进制任务指令，这些二进制指令是可直接驱动卫星动作的二进制机器码。若该任务信息为数据上行任务信息，则显控台将该数据上行任务信息中的文件存储在磁盘阵列中。其中，任务分配表和遥控内容表的格式和说明分别如表107-表110所示。

表107 任务分配表的格式

主键	任务编号	地面站编号	卫星编号	任务类型	任务发布时间
							整型	字符串	字符串	整型	datetime
计划开始时间	计划截止时间	任务开始时间	任务结束时间	任务状态	分发标志
						datetime	datetime	datetime	datetime	整型	布尔型

表108 任务分配表的说明

表109 遥控内容表的格式

主键	任务编号	任务内容
				整型	Blob类型

表110 遥控内容表的说明

域名	说明
		任务编号	赋予任务的唯一编号
任务内容	遥控任务的具体内容

S12，如图2所示，数据通信中心机监测数据库服务器的任务分配表中是否存在新的任务信息，若不存在新的任务信息，则休眠T₁时长，T₁的大小可以根据实际情况设置，然后重新判断是否存在新的任务信息；若存在新的任务信息，则读取该任务信息，并判断该任务信息的类型；若该任务信息的类型为数据上行任务信息，则数据通信中心机从任务分配表中读取该任务信息，并从磁盘阵列中读取该任务信息的文件数据，然后封装为数据上行报文发送至通信前置机；若该任务信息的类型不是数据上行任务信息，则休眠T₂时长，T₂的大小可以根据实际情况设置，然后重新判断是否存在新的任务信息。其中，数据上行报文的格式和说明分别如表111和表112所示。

表111 数据上行报文的格式

表112 数据上行报文的说明

如图3所示，通信中心机监测数据库服务器的任务分配表中是否存在新的任务信息，若不存在新的任务信息，则休眠T₃时长，T₃的大小可以根据实际情况设置，然后重新判断是否存在新的任务信息；若存在新的任务信息，则读取该任务信息，并判断该任务信息的类型；若该任务信息的类型为遥控任务信息，则通信中心机从任务分配表中读取该任务信息，并从遥控内容表读取遥控内容，然后封装为任务分配报文发送至通信前置机；若该任务信息的类型为遥测任务信息或数据下行任务信息，则通信中心机从任务分配表中读取该任务信息，然后封装为任务分配报文发送至通信前置机。其中，任务分配报文的格式、规定和说明分别如表113和表114所示。

表格113 任务分配报文的格式

表114 任务分配报文的规定和说明

S13，通信前置机将数据上行报文和任务分配报文发送至地面站；

S14，在卫星过境时，地面站将数据上行报文和任务分配报文发送至卫星，具体为：地面站对于接收到的任务分配报文，在报文规定的计划时间之内，如果该任务分配报文属于遥控任务信息，则在卫星过境时，地面站向卫星上注任务指令；如果该任务分配报文属于遥测任务信息或数据下行任务信息，则在卫星过境时，地面站向卫星发送包含有遥测任务信息或数据下行任务信息的任务分配报文；如果该任务分配报文属于数据上行报文信息，则在卫星过境时，地面站将数据上行报文上传至卫星。

所述下行信息流处理过程包括以下步骤：

S21，卫星将收集的遥测数据和宽带下行数据发送至地面站。卫星的遥测设备收集遥测数据，卫星的载荷设备如遥感设备和摄像机采集宽带下行数据(如图片、视频、遥感数据等)，在地面站执行遥测任务和数据下行任务时卫星分别将遥测数据和宽带下行数据发送至地面站，

S22，地面站将遥测数据和宽带下行数据发送至通信前置机；

S23，通信前置机根据自定义应用层遥测协议将接收的遥测数据转换为遥测报文并发送至通信中心机，通信前置机根据自定义应用层数据下行协议将接收的宽带下行数据封装为数据下行报文并发送至数据通信中心机；

S24，数据通信中心机对数据下行报文进行解析处理，并将解析处理的数据下行报文传输至服务器进行存储，如图4所示，具体为：所述数据下行报文包括数据下行信息报文、数据传输结束报文和数据断开TCP链接报文，数据通信中心机先判断是否存在数据下行信息报文，若存在，则接收数据下行信息报文；然后判断磁盘阵列中是否存在该数据下行信息报文的文件夹，若不存在，则新建该数据下行信息报文的文件夹，并将该数据下行报文的信息存储在新建的文件夹内，文件夹的名称以数据下行报文中的文件名加任务编号命名；若存在，将该数据下行报文的信息存储在该文件夹内；然后判断是否接收到数据传输结束报文，若未收到数据传输结束报文，则继续接收数据下行信息报文；若收到数据传输结束报文，则判断是否接收到数据断开TCP链接报文；若未收到数据断开TCP链接报文，则继续接收数据下行信息报文；若收到数据断开TCP链接报文，则断开TCP链接，结束数据下行任务。其中，数据下行信息报文的格式和说明分别如表115和表116所示。

表115 数据下行信息报文的格式

表116 数据下行信息报文的说明

通信中心机对遥测报文进行解析处理，并将解析处理的遥测报文传输至服务器进行存储，如图5所示，包括以下步骤：

S241，通信中心机判断是否存在新的遥测报文，若存在，则接收遥测报文，并判断遥测报文的类型；若不存在，则休眠T₄时长，T₄的大小可以根据实际情况设置，然后重新判断是否存在新的遥测报文；

S242，若接收的遥测报文类型是传输结束报文，则休眠T₅时长，T₅的大小可以根据实际情况设置，然后返回S241重新判断是否存在新的遥测报文；若接收的遥测报文类型是断开TCP链接报文，则拆除TCP链接，结束遥测任务；若接收的遥测报文类型是卫星参数数据报文，则进入S243；若接收的遥测报文类型是卫星参数定义报文，则进入S244；

S243，判断数据库服务器中是否存在遥测数据库，若不存在，则返回S241重新判断是否存在新的遥测报文；若存在，则判断该遥测数据库内是否存在当前卫星的遥测数据表；若不存在遥测数据表，则返回S241重新判断是否存在新的遥测报文；若存在遥测数据表，则将所述卫星参数数据报文的信息存储在该遥测数据表内，然后返回S241重新判断是否存在新的遥测报文；

S244，判断数据库服务器中是否存在遥测数据库，若不存在，则进入S2441；若存在，则进入S2442；

S2441，在数据库服务器中建立遥测数据库，然后在该遥测数据库内建立当前卫星的遥测数据表，再建立设备关系表和参数定义表，并将所述卫星参数定义报文的信息存储在该遥测数据表、设备关系表和参数定义表中，最后返回S241重新判断是否存在新的遥测报文；

S2442，判断该遥测数据库内是否存在当前卫星的遥测数据表，若存在，则返回S241重新判断是否存在新的遥测报文；若不存在，则在该遥测数据库内建立当前卫星的遥测数据表；判断该遥测数据库内是否存在设备关系表，若存在设备关系表，则将所述卫星参数定义报文的设备信息存储在该设备关系表内；若不存在设备关系表，则在该遥测数据库内建立设备关系表，并将所述卫星参数定义报文的设备信息存储在该设备关系表内；判断该遥测数据库内是否存在参数定义表，若存在参数定义表，则将所述卫星参数定义报文中的参数定义信息存储在该参数定义表内；若不存在参数定义表，则在该遥测数据库内建立参数定义表，并将所述卫星参数定义报文中的参数定义信息存储在该参数定义表内，最后返回S241重新判断是否存在新的遥测报文。

S25，在显控台或手机终端调用Web服务器的API接口访问数据库服务器中设备关系表、参数定义表和遥测数据表的数据，并动态构建数据表对象，对数据表对象的数据进行读取和处理。在显控台或手机终端调用Web服务器的API接口访问磁盘阵列的数据，从磁盘阵列下载宽带下行数据，在本地解码后可以查看。

本发明自定义了应用层任务分配协议，运管系统管理员可以在显控台输入二进制卫星指令或导入二进制卫星指令，通信中心机根据自定义应用层任务分配协议将二进制指令封装为任务分配报文进而通过地面站发送给卫星，无论卫星运营何种业务、采用何种指令集，经过通信中心机封装后，报文均符合自定义应用层任务分配协议规范，使得本发明能够遥控不同业务的卫星，从而解决了卫星遥控的通用性。

本发明通过自定义应用层遥测协议和遥测数据库动态构建数据表对象的方法，利用通信前置机将不同型号和功能的卫星遥测数据封装到固定格式的报文中，该报文格式统一，无论卫星搭载何种设备、属于何种型号，经过通信前置机封装后，报文均符合自定义应用层协议规范，解决了卫星遥测数据传输的通用性；同时自定义应用层协议遥测携带了创建卫星遥测数据库所需要的信息，确保能够动态创建卫星遥测数据库，不需要人为地提前进行需求调研、确定数据结构，因而本发明可以自适应不同型号和功能的卫星遥测数据。

本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。

Claims (8)

1.一种大规模多业务卫星星座运管系统，其特征在于，包括显控台、服务器、数据通信中心机、通信中心机、通信前置机和地面站，所述显控台与服务器连接，所述服务器分别与数据通信中心机和通信中心机连接，所述数据通信中心机和通信中心机连接均与通信前置机连接，所述通信前置机与地面站连接；

所述通信前置机设有自定义应用层遥测协议和自定义应用层数据下行协议，通信前置机根据自定义应用层遥测协议将接收的遥测数据转换为遥测报文并发送至所述通信中心机，通信前置机根据自定义应用层数据下行协议将接收的宽带下行数据封装为数据下行报文并发送至所述数据通信中心机；

所述通信中心机设有自定义应用层任务分配协议，通信中心机根据自定义应用层任务分配协议将读取的任务信息封装为任务分配报文并发送至所述通信前置机；所述数据通信中心机设有自定义应用层数据上行协议，数据通信中心机根据自定义应用层数据上行协议将读取的文件信息封装为数据上行报文并发送至所述通信前置机；

所述服务器包括Web服务器、数据库服务器和磁盘阵列，所述Web服务器分别与显控台、数据库服务器和磁盘阵列连接，所述数据库服务器分别与通信中心机和数据通信中心机连接，所述磁盘阵列与数据通信中心机连接。

2.根据权利要求1所述的大规模多业务卫星星座运管系统，其特征在于，所述数据库服务器包括遥测数据库，所述遥测数据库设有一张参数定义表、一张设备关系表和若干张遥测数据表。

3.根据权利要求1所述的大规模多业务卫星星座运管系统，其特征在于，还包括移动终端，所述移动终端与Web服务器连接。

4.一种大规模多业务卫星星座运管系统的工作方法，其特征在于，包括下行信息流处理过程和上行信息流处理过程，所述上行信息流处理过程包括以下步骤：

在显控台输入或导入卫星的任务信息，然后将该任务信息存储在服务器中；所述任务信息包括遥控任务信息、遥测任务信息、数据上行任务信息和数据下行任务信息；

若该任务信息为数据上行任务信息，则数据通信中心机读取该数据上行任务信息，并根据自定义应用层数据上行协议将该数据上行任务信息封装为数据上行报文，然后发送至通信前置机；若该任务信息为遥控任务信息、遥测任务信息或数据下行任务信息，则通信中心机读取该任务信息，并根据自定义应用层任务分配协议将该任务信息封装为任务分配报文，然后发送至通信前置机；

通信前置机将数据上行报文和任务分配报文发送至地面站；

地面站将数据上行报文和任务分配报文发送至卫星；

所述下行信息流处理过程包括以下步骤：

卫星将收集的遥测数据和宽带下行数据发送至地面站；

地面站将遥测数据和宽带下行数据发送至通信前置机；

通信前置机根据自定义应用层遥测协议将接收的遥测数据转换为遥测报文并发送至通信中心机，通信前置机根据自定义应用层数据下行协议将接收的宽带下行数据封装为数据下行报文并发送至数据通信中心机；

通信中心机对遥测报文进行解析处理，并将解析处理的遥测报文传输至服务器进行存储；数据通信中心机对数据下行报文进行解析处理，并将解析处理的数据下行报文传输至服务器进行存储；

显控台访问服务器中的数据，并动态构建数据表对象，对数据表对象的数据进行读取和处理；

其中，在显控台输入或导入卫星的任务信息，然后将该任务信息存储在服务器中具体为：所述服务器包括Web服务器、数据库服务器和磁盘阵列，所述数据库服务器中设有任务分配表和遥控内容表；在显控台输入或导入卫星的任务信息时，所述显控台调用Web服务器的API接口将该任务信息存储在任务分配表中；若该任务信息为遥控任务信息，则显控台将该遥控任务信息中的遥控内容存储在遥控内容表中；若该任务信息为数据上行任务信息，则显控台将该数据上行任务信息中的文件存储在磁盘阵列中。

5.根据权利要求4所述的大规模多业务卫星星座运管系统的工作方法，其特征在于，若该任务信息为数据上行任务信息，则数据通信中心机读取该数据上行任务信息，并根据自定义应用层数据上行协议将该数据上行任务信息封装为数据上行报文，然后发送至通信前置机具体为：数据通信中心机监测数据库服务器的任务分配表中是否存在新的任务信息，若不存在新的任务信息，则休眠T₁时长，然后重新判断是否存在新的任务信息；若存在新的任务信息，则读取该任务信息，并判断该任务信息的类型；若该任务信息的类型为数据上行任务信息，则数据通信中心机从任务分配表中读取该任务信息，并从磁盘阵列中读取该任务信息的文件数据，然后封装为数据上行报文发送至通信前置机；若该任务信息的类型不是数据上行任务信息，则休眠T₂时长，然后重新判断是否存在新的任务信息。

6.根据权利要求5所述的大规模多业务卫星星座运管系统的工作方法，其特征在于，若该任务信息为遥控任务信息、遥测任务信息或数据下行任务信息，则通信中心机读取该任务信息，并根据自定义应用层任务分配协议将该任务信息封装为任务分配报文，然后发送至通信前置机具体为：通信中心机监测数据库服务器的任务分配表中是否存在新的任务信息，若不存在新的任务信息，则休眠T₃时长，然后重新判断是否存在新的任务信息；若存在新的任务信息，则读取该任务信息，并判断该任务信息的类型；若该任务信息的类型为遥控任务信息，则通信中心机从任务分配表中读取该任务信息，并从遥控内容表读取遥控内容，然后封装为任务分配报文发送至通信前置机；若该任务信息的类型为遥测任务信息或数据下行任务信息，则通信中心机从任务分配表中读取该任务信息，然后封装为任务分配报文发送至通信前置机。

7.根据权利要求4所述的大规模多业务卫星星座运管系统的工作方法，其特征在于，所述数据通信中心机对数据下行报文进行解析处理，并将解析处理的数据下行报文传输至服务器进行存储具体为：所述数据下行报文包括数据下行信息报文、数据传输结束报文和数据断开TCP链接报文，数据通信中心机先判断是否存在数据下行信息报文，若存在，则接收数据下行信息报文；然后判断磁盘阵列中是否存在该数据下行信息报文的文件，若不存在，则新建该数据下行信息报文的文件，并将该数据下行报文的信息存储在新建的文件内；若存在，将该数据下行报文的信息存储在该文件内；然后判断是否接收到数据传输结束报文，若未收到数据传输结束报文，则继续接收数据下行信息报文；若收到数据传输结束报文，则判断是否接收到数据断开TCP链接报文；若未收到数据断开TCP链接报文，则继续接收数据下行信息报文；若收到数据断开TCP链接报文，则断开TCP链接，结束数据下行任务。

8.根据权利要求7所述的大规模多业务卫星星座运管系统的工作方法，其特征在于，所述通信中心机对遥测报文进行解析处理，并将解析处理的遥测报文传输至服务器进行存储包括以下步骤：

S241，通信中心机判断是否存在新的遥测报文，若存在，则接收遥测报文，并判断遥测报文的类型；若不存在，则休眠T₄时长，然后重新判断是否存在新的遥测报文；所述遥测报文的类型包括卫星参数定义报文、卫星参数数据报文、传输结束报文和断开TCP链接报文；

S242，若接收的遥测报文类型是传输结束报文，则休眠T₅时长，然后返回S241重新判断是否存在新的遥测报文；若接收的遥测报文类型是断开TCP链接报文，则拆除TCP链接，结束遥测任务；若接收的遥测报文类型是卫星参数数据报文，则进入S243；若接收的遥测报文类型是卫星参数定义报文，则进入S244；

S243，判断数据库服务器中是否存在遥测数据库，若不存在，则返回S241重新判断是否存在新的遥测报文；若存在，则判断该遥测数据库内是否存在当前卫星的遥测数据表；若不存在遥测数据表，则返回S241重新判断是否存在新的遥测报文；若存在遥测数据表，则将所述卫星参数数据报文的信息存储在该遥测数据表内，然后返回S241重新判断是否存在新的遥测报文；

S244，判断数据库服务器中是否存在遥测数据库，若不存在，则进入S2441；若存在，则进入S2442；

S2441，在数据库服务器中建立遥测数据库，然后在该遥测数据库内建立当前卫星的遥测数据表，再建立设备关系表和参数定义表，并将所述卫星参数定义报文的信息存储在该遥测数据表、设备关系表和参数定义表中，最后返回S241重新判断是否存在新的遥测报文；

S2442，判断该遥测数据库内是否存在当前卫星的遥测数据表，若存在，则返回S241重新判断是否存在新的遥测报文；若不存在，则在该遥测数据库内建立当前卫星的遥测数据表；判断该遥测数据库内是否存在设备关系表，若存在设备关系表，则将所述卫星参数定义报文的设备信息存储在该设备关系表内；若不存在设备关系表，则在该遥测数据库内建立设备关系表，并将所述卫星参数定义报文的设备信息存储在该设备关系表内；判断该遥测数据库内是否存在参数定义表，若存在参数定义表，则将所述卫星参数定义报文中的参数定义信息存储在该参数定义表内；若不存在参数定义表，则在该遥测数据库内建立参数定义表，并将所述卫星参数定义报文中的参数定义信息存储在该参数定义表内，最后返回S241重新判断是否存在新的遥测报文。

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