CN111931005A - 基于索引映射的多源遥测通用化处理方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于索引映射的多源遥测通用化处理方法及系统，以多源遥测形成的遥测池作为处理对象，采用遥测源表描述遥测池，并使用基于遥测源表的索引表对遥测池进行读取访问；索引唯一指向遥测在遥测池中的位置，索引表包含若干索引和这些索引所指向遥测的访问方式，索引访问方式分为离散访问方式和连续访问方式。本发明提供基于索引映射的多源遥测通用化处理方法，可灵活适应不同航天器的遥测源的组织及通用化访问，实现多源遥测的无差别处理。

Description

基于索引映射的多源遥测通用化处理方法及系统

技术领域

本发明涉及航天测控和数据管理领域，具体地，涉及一种基于索引映射的多源遥测通用化处理方法及系统。

背景技术

卫星飞行过程中，整星通过对所有系统遥测数据的采集与统一处理、组织传输，使地面可以实时监测星上各系统的运行状态。随着卫星功能复杂度的提升，遥测来源构成增多，各遥测源的遥测实现方式不一，导致遥测数据类型多样，为遥测的统一处理实施带来难度。随着卫星研制阶段的进展，整星遥测不断增改，导致软件设计不得不随之更改，为管理带来一定挑战。同时，不通用的遥测处理方案也不利于卫星与卫星型号之间的继承。

目前，在航天领域中，尚无采用基于位置索引的方法处理多源遥测的先例。一种多星遥测数据的统一接收处理方法(CN107241276A)，使用多级配置文件描述遥测数据帧的格式约定和网络信息，为每个遥测判读模块设计了专用的遥测解析格式；一种在轨航天器遥测数据压缩存储与快速查询方法(CN102436465A)，将更新的遥测打上时间戳与数据值一起存入遥测参数数据列表；另外，非航天领域中，一种利用索引表进行快速查询的方法(CN101031039)，在用户查询过程中可以产生输入信息的索引表，以供用户快速选择输入，这些技术无法解决多源遥测的统一化处理问题，也不具备嵌入式系统要求的高并发实时性特征。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于索引映射的多源遥测通用化处理方法及系统。

根据本发明提供的一种基于索引映射的多源遥测通用化处理方法，包括：

以多源遥测形成的遥测池作为处理对象，采用遥测源表描述遥测池，并使用基于遥测源表的索引表对遥测池进行读取访问；

索引唯一指向遥测在遥测池中的位置，索引表包含若干索引和这些索引所指向遥测的访问方式，索引访问方式分为离散访问方式和连续访问方式。

优选地，所述基于索引映射的多源遥测通用化处理方法包括步骤：

遥测池建立步骤：建立遥测池，在遥测池中为每个遥测源分配一块遥测池空间；

遥测池空间更新步骤：周期性或实时地将各遥测源最新遥测完整拷贝至对应的遥测池空间；

访问方式判断步骤：根据索引表识别遥测访问方式F和访问长度N，若F为离散索引，执行步骤S4，否则为连续索引，执行步骤S5；

离散索引步骤：访问方式F为离散访问方式，在索引表中包含N个离散索引信息，每个索引指向遥测池中的一个位置，从该位置读取一个数据，按索引表逐行访问遥测池，直至读取N次；

连续索引步骤：访问方式F为连续访问方式，在索引表中包含一个连续索引信息，该索引指向遥测池中的一个位置，从该位置读取长度为N的一段数据，一次读取结束。

优选地，遥测源之间相互无重叠，紧密或分散排列。

优选地，所述遥测源表包含所有遥测源基本属性信息，每个遥测源采用遥测源号、遥测源长度和遥测源在遥测池内偏移三个基本属性描述，其中遥测源号唯一。

优选地，所述索引表为建立在遥测池上的访问视图，索引包含遥测源号和遥测源内偏移两个基本属性，通过遥测源号映射到遥测源表。

优选地，索引指向位置由索引表与遥测源表综合计算得出：

根据索引的遥测源号属性，查找遥测源表，得到遥测源在遥测池内的偏移量；

根据索引的遥测源内的偏移得到遥测在遥测源内的偏移量；

目标遥测位置为两个偏移量相加。

优选地，所述索引表除包含目标遥测位置信息外，还包含遥测访问方式，由遥测源号域表示访问方式类型，由遥测源内偏移域表示访问长度。

优选地，访问长度的单位包括字节，根据处理器地址类型决定。

根据本发明提供的一种基于索引映射的多源遥测通用化处理系统，包括：

以多源遥测形成的遥测池作为处理对象，采用遥测源表描述遥测池，并使用基于遥测源表的索引表对遥测池进行读取访问；

索引唯一指向遥测在遥测池中的位置，索引表包含若干索引和这些索引所指向遥测的访问方式，索引访问方式分为离散访问方式和连续访问方式。

优选地，所述基于索引映射的多源遥测通用化处理系统具体包括：

遥测池建立模块：建立遥测池，在遥测池中为每个遥测源分配一块遥测池空间；

遥测池空间更新模块：周期性或实时地将各遥测源最新遥测完整拷贝至对应的遥测池空间；

访问方式判断模块：根据索引表识别遥测访问方式F和访问长度N，若F为离散索引，执行模块S4，否则为连续索引，执行模块S5；

离散索引模块：访问方式F为离散访问方式，在索引表中包含N个离散索引信息，每个索引指向遥测池中的一个位置，从该位置读取一个数据，按索引表逐行访问遥测池，直至读取N次；

连续索引模块：访问方式F为连续访问方式，在索引表中包含一个连续索引信息，该索引指向遥测池中的一个位置，从该位置读取长度为N的一段数据，一次读取结束。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明中，通过索引映射遥测位置，无需为各遥测源定义专用数据格式，可适应不同航天器的遥测处理需求。

2、本发明中，索引与目标遥测一一对应，访问者通过一维数据结构直接获取目标遥测，实现对复杂遥测源数据的快速访问。

3、本发明中，通过增减或修改索引，访问者可获取所有遥测源的任意数据或修改遥测编排顺序，具备在轨遥测可编程能力。

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为遥测池结构及遥测源表示意图；

图2为索引表工作示意图。

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。

本发明提供的一种基于索引映射的多源遥测通用化处理方法，以多源遥测形成的遥测池作为处理对象，采用遥测源表描述遥测池，并使用基于遥测源表的索引表对遥测池进行快速读取访问；索引唯一指向遥测在遥测池中的位置，索引表包含若干索引和这些索引所指向遥测的访问方式，索引访问方式分为离散访问方式和连续访问方式。

多源遥测形成遥测池，遥测池包含所有遥测源，遥测源之间相互无重叠，可紧密或分散排列。遥测源表包含所有遥测源基本属性信息，每个遥测源采用遥测源号、遥测源长度和遥测源在遥测池内偏移三个基本属性描述，其中遥测源号唯一。通过对遥测源表的操作，可修改遥测源基本属性信息，同样地，可自由增加或删除遥测源。

索引表为建立在遥测池上的访问视图，索引包含遥测源号和遥测源内偏移两个基本属性，遥测源号可以映射到遥测源表。索引指向位置由索引表与遥测源表综合计算得出：根据索引的遥测源号属性，查找遥测源表，得到遥测源在遥测池内的偏移；根据索引的遥测源内偏移属性得到遥测在遥测源内偏移；那么，目标遥测位置即为前述两个偏移量相加。索引表除包含目标遥测位置信息外，还包含遥测访问方式，具体地，由遥测源号域表示访问方式类型，由遥测源内偏移域表示访问长度。通过对索引表的操作，可修改索引基本属性信息，同样地，可自由增加或删除索引。

该方法具体包括步骤：

步骤S1：建立遥测池，为每个遥测源分配一块独立空间。

步骤S2：周期性地将各遥测源最新遥测完整拷贝至其对应的遥测池空间。

步骤S3：根据索引表识别遥测访问方式F和访问长度N，若F为离散索引，执行步骤S4，否则为连续索引，执行步骤S5。遥测访问长度单位包括但不限于字节，根据处理器地址类型决定。索引表中索引可以重复，即不同访问者可重复访问遥测池的相同位置。

步骤S4：访问方式F为离散访问方式，在索引表中包含N个离散索引信息，每个索引指向遥测池中的一个位置，从这个位置读取一个数据，按索引表逐行访问遥测池，直至读取N次。

步骤S5：访问方式F为连续访问方式，在索引表中包含一个连续索引信息，该索引指向遥测池中的一个位置，从这个位置读取长度为N的一段数据，一次读取结束。

步骤S6：重复步骤S2～步骤S5，完成遥测访问处理过程。

基于索引映射的多源遥测通用化处理方法实施在星载计算机上，计算机内存中采集有来自应答机、姿轨控计算机、载荷计算机、星载计算机硬件等多源遥测，这里不讨论如何将这些遥测从计算机外部采集到内存。在这些遥测源中，应答机的遥测格式为十六进制的裸数据，姿轨控计算机的遥测格式为若干标准遥测包的拼接数据，载荷计算机的遥测格式为标准遥测包，星载计算机硬件的遥测格式为0xEB90和若干标准遥测包拼接数据。所有系统的遥测中均包含该系统的开机电压遥测，分别位于各自系统遥测源格式中的不同位置。具体示例可见表1所示。

表1各系统遥测格式约定(示例)

基于索引映射的多源遥测通用化处理方法的实施流程包括如下步骤：

(1)建立遥测池，在遥测池内存中为每个遥测源分配一块独立存储空间，空间大小等于遥测源长度，这些空间可以连续或者分散，每块空间在遥测池中的偏移位置固定，如图1所示。将上述遥测源编号，与分配的偏移位置、遥测源长度三者作为一个遥测源的基本属性，形成遥测源表，如表2所示；

表2遥测源表(示例)

遥测源号	遥测源名称	遥测源长度(字节数)	遥测池内偏移
				1	应答机	14	Pool_Offset1
2	姿轨控计算机	594	Pool_Offset2
				3	载荷计算机	118	Pool_Offset3
4	星载计算机硬件	262	Pool_Offset4

应答机、姿轨控计算机、载荷计算机、星载计算机硬件四个遥测源在遥测池内所占空间互不重叠，其中应答机、姿轨控计算机、星载计算机硬件三个遥测源连续存放，载荷计算机遥测源空间不与之相连。

(2)一一将采集到的各遥测源最新遥测完整拷贝至其分配的遥测池空间，更新遥测池数据。

(3)遥测以包的形式组织，组包进行遥测池访问时，根据表3遥测包组包信息，识别索引访问方式和包数据域长度(即访问长度)。0.5s遥测包为离散索引访问方式，执行步骤(4)，载荷工作状态包为连续索引访问方式，执行步骤(5)；

表3遥测包信息表(示例)

索引头偏移指向索引表的某一个索引，与索引表的索引头偏移列相连接。

(4)当前遥测组包为离散索引方式，在索引表中包含82个离散索引信息，如表4所示，每个索引指向遥测池中的一个位置，比如该0.5s遥测包的数据域第3个字节的索引信息为(2，Blk_Offset35)，也就是从2号遥测源姿轨控计算机的遥测池空间偏移位置Pool_Offset2开始，第Blk_Offset35个源内字节，从这个位置读取一个字节，该字节就是0.5s遥测包的第3个字节的内容。逐行按索引表访问遥测池，循环82次后读取得到该遥测包数据域。

表4索引表节选-离散索引(示例)

遥测源号	遥测源名称	遥测源内偏移	索引头偏移
				LS	——	82	50
1	应答机	Blk_Offset1	51
				1	应答机	Blk_Offset2	52
2	姿轨控计算机	Blk_Offset35	53
				2	姿轨控计算机	Blk_Offset36	54
2	姿轨控计算机	Blk_Offset37	55
				2	姿轨控计算机	Blk_Offset45	56
2	姿轨控计算机	Blk_Offset118	57
				4	星载计算机硬件	Blk_Offset22	58
4	星载计算机硬件	Blk_Offset103	59
				……	……	……	……
2	姿轨控计算机	Blk_Offset36	131
				2	姿轨控计算机	Blk_Offset45	132

在这里说明一下的是，索引头偏移50所指代的行表示访问方式为离散索引，共需访问82次，获取到82个字节。

(5)当前遥测组包为连续索引方式，在索引表中包含1个连续索引信息，如表5所示，该行索引指向遥测池中的一个位置，从这个位置开始读取118个字节。比如该载荷工作状态包的索引信息为(3，Blk_Offset100)，也就是从3号遥测源载荷计算机的遥测池空间偏移位置Pool_Offset3开始，从第Blk_Offset100个字节读取118个字节，这118个字节就是载荷工作状态包的全部内容。

表5索引表节选-连续索引(示例)

遥测源号	遥测源名称	遥测源内偏移	索引头偏移
				LX	——	118	1031
3	载荷计算机	Blk_Offset100	1032

同步骤(4)一样，索引头偏移1031所指代的行表示访问方式为连续索引，从下一个索引位置一次性获取长度为118字节的数据。

(6)重复步骤(2)～(5)，完成所有遥测更新及读取组包过程。

在上述过程中，无论是离散索引还是连续索引，其遥测源内偏移均不可超过遥测源长度，否则会产生读取错误。对连续索引来说，读取长度也不可超过遥测源长度，否则同样产生读取错误。

本发明提出的基于索引映射的多源遥测通用化处理方法，以遥测池为多源遥测数据的处理对象，由遥测源表和索引表构成对遥测池的访问视图。遥测池为星上遥测源的接收缓存区，为连续或不连续的存储空间，每个遥测源采用(遥测源号，遥测源长度，遥测源在遥测池内偏移)三个基本属性描述，其中，遥测源号唯一标识该遥测源，遥测源在遥测池内的起始位置即遥测池内偏移固定。所有遥测源属性形成遥测源表，遥测池负责更新所有待处理多源遥测，保持数据的最新状态。

出现新增遥测源时，将其添加到遥测池的遥测源表中，同时在索引表中增加对该遥测源的访问信息。通过增加或删除遥测源及其索引表引用的形式，实现该遥测缓存处理的可扩展性，以适应不同航天器遥测处理需求。

卫星在进行遥测编排时，各系统与遥测处理计算机之间约定固定的遥测编排顺序，使用遥测参数配置表传递。遥测处理计算机划分一定存储空间用于存放各系统遥测。基于此，采用遥测池对所有遥测来源进行统一管理，提取遥测处理共性逻辑，识别遥测源之间的差异，将差异用参数配置表表示。因此，采用索引表作为对遥测池的访问视图，根据索引表从遥测池中透明地获取目标遥测后下传到地面。通过遥测池与索引表抹平遥测源之间的差异，使遥测处理时只需关注索引表中的位置信息，访问相应的位置取得数据即可进行后续操作，无需关注原数据格式与内容，从而实现卫星多源遥测的通用化处理。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

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)

1.一种基于索引映射的多源遥测通用化处理方法，其特征在于，包括：

以多源遥测形成的遥测池作为处理对象，采用遥测源表描述遥测池，并使用基于遥测源表的索引表对遥测池进行读取访问；

索引唯一指向遥测在遥测池中的位置，索引表包含若干索引和这些索引所指向遥测的访问方式，索引访问方式分为离散访问方式和连续访问方式。

2.根据权利要求1所述的基于索引映射的多源遥测通用化处理方法，其特征在于，所述基于索引映射的多源遥测通用化处理方法包括步骤：

遥测池建立步骤：建立遥测池，在遥测池中为每个遥测源分配一块遥测池空间；

遥测池空间更新步骤：周期性或实时地将各遥测源最新遥测完整拷贝至对应的遥测池空间；

访问方式判断步骤：根据索引表识别遥测访问方式F和访问长度N，若F为离散索引，执行步骤S4，否则为连续索引，执行步骤S5；

离散索引步骤：访问方式F为离散访问方式，在索引表中包含N个离散索引信息，每个索引指向遥测池中的一个位置，从该位置读取一个数据，按索引表逐行访问遥测池，直至读取N次；

连续索引步骤：访问方式F为连续访问方式，在索引表中包含一个连续索引信息，该索引指向遥测池中的一个位置，从该位置读取长度为N的一段数据，一次读取结束。

3.根据权利要求1所述的基于索引映射的多源遥测通用化处理方法，其特征在于，遥测源之间相互无重叠，紧密或分散排列。

4.根据权利要求1所述的基于索引映射的多源遥测通用化处理方法，其特征在于，所述遥测源表包含所有遥测源基本属性信息，每个遥测源采用遥测源号、遥测源长度和遥测源在遥测池内偏移三个基本属性描述，其中遥测源号唯一。

5.根据权利要求1所述的基于索引映射的多源遥测通用化处理方法，其特征在于，所述索引表为建立在遥测池上的访问视图，索引包含遥测源号和遥测源内偏移两个基本属性，通过遥测源号映射到遥测源表。

6.根据权利要求5所述的基于索引映射的多源遥测通用化处理方法，其特征在于，索引指向位置由索引表与遥测源表综合计算得出：

根据索引的遥测源号属性，查找遥测源表，得到遥测源在遥测池内的偏移量；

根据索引的遥测源内的偏移得到遥测在遥测源内的偏移量；

目标遥测位置为两个偏移量相加。

7.根据权利要求5所述的基于索引映射的多源遥测通用化处理方法，其特征在于，所述索引表除包含目标遥测位置信息外，还包含遥测访问方式，由遥测源号域表示访问方式类型，由遥测源内偏移域表示访问长度。

8.根据权利要求7所述的基于索引映射的多源遥测通用化处理方法，其特征在于，访问长度的单位包括字节，根据处理器地址类型决定。

9.一种基于索引映射的多源遥测通用化处理系统，其特征在于，包括：

以多源遥测形成的遥测池作为处理对象，采用遥测源表描述遥测池，并使用基于遥测源表的索引表对遥测池进行读取访问；

索引唯一指向遥测在遥测池中的位置，索引表包含若干索引和这些索引所指向遥测的访问方式，索引访问方式分为离散访问方式和连续访问方式。

10.根据权利要求9所述的基于索引映射的多源遥测通用化处理系统，其特征在于，所述基于索引映射的多源遥测通用化处理系统具体包括：

遥测池建立模块：建立遥测池，在遥测池中为每个遥测源分配一块遥测池空间；

遥测池空间更新模块：周期性或实时地将各遥测源最新遥测完整拷贝至对应的遥测池空间；

访问方式判断模块：根据索引表识别遥测访问方式F和访问长度N，若F为离散索引，执行模块S4，否则为连续索引，执行模块S5；

离散索引模块：访问方式F为离散访问方式，在索引表中包含N个离散索引信息，每个索引指向遥测池中的一个位置，从该位置读取一个数据，按索引表逐行访问遥测池，直至读取N次；

连续索引模块：访问方式F为连续访问方式，在索引表中包含一个连续索引信息，该索引指向遥测池中的一个位置，从该位置读取长度为N的一段数据，一次读取结束。

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