CN112187384A - 基于多信道约束条件的卫星遥测调度系统及方法 - Google Patents

基于多信道约束条件的卫星遥测调度系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于多信道约束条件的卫星遥测调度系统及方法，包括：遥测包调度模块，被配置为根据每个遥测包的调度周期和传输算法进行遥测包的信道传输调度；以及遥测子包调度模块，被配置为根据每个遥测包内不同遥测子包的多种组合和传输算法进行遥测子包的参数调度；其中，每个所述遥测包包括多个遥测子包。

Description

基于多信道约束条件的卫星遥测调度系统及方法
技术领域
本发明涉及卫星遥测技术领域，特别涉及一种基于多信道约束条件的卫星遥测调度系统及方法。
背景技术
随着电子技术、软件技术的飞速发展，卫星设计由硬件逐渐趋向于软件化，带来了卫星遥测参数的成倍增加，卫星星地信道遥测速率通常成为了系统遥测设计时的约束条件。在有限的信道通信速率条件下，即卫星多信道、不同信息速率约束下，卫星遥测参数类型复杂、遥测周期需求各不相同，在有限的信息传输速率下，现有的遥测包调度算法，很难满足不同遥测参数的遥测周期需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于多信道约束条件的卫星遥测调度系统及方法，以解决现有的遥测包调度算法很难满足不同遥测参数的遥测周期的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于多信道约束条件的卫星遥测调度系统，包括：
遥测包调度模块，被配置为根据每个遥测包的调度周期和传输算法进行遥测包的信道传输调度；以及
遥测子包调度模块，被配置为根据每个遥测包内不同遥测子包的多种组合和传输算法进行遥测子包的参数调度；
其中，每个所述遥测包包括多个遥测子包。
可选的，在所述的基于多信道约束条件的卫星遥测调度系统中，还包括：
遥测子包设计及调度周期需求分析模块，被配置为对卫星各类遥测参数进行整理，将相同遥测周期和/或相互关联的参数组合成一个遥测子包，便于统一调度。
可选的，在所述的基于多信道约束条件的卫星遥测调度系统中，还包括：
遥测包内的遥测子包分配算法模块，被配置为结合信道传输速率和信道特点，对每个遥测包内的遥测子包进行分配，确保遥测包传输满足遥测子包的遥测周期需求。
可选的，在所述的基于多信道约束条件的卫星遥测调度系统中，还包括：
遥测包信道传输算法模块，被配置为结合信道传输速率和信道特点，综合对遥测包的调度周期和传输算法进行计算，同时确保遥测包的调度周期不超过信道传输速率限制。
可选的，在所述的基于多信道约束条件的卫星遥测调度系统中，还包括：
信道占用率及信道余量分析模块，被配置为计算信道占用率，并确保信道占用率小于信道传输速率限制，以防止数据丢失；
信道占用率为各个遥测包的信道占用率之和。
可选的，在所述的基于多信道约束条件的卫星遥测调度系统中，还包括：
每个所述遥测包包括3个遥测子包，每个所述遥测包的数据域长度为192字节，每个所述遥测子包的数据域长度为64字节。
本发明还提供一种基于多信道约束条件的卫星遥测调度方法，包括：
遥测包调度模块根据每个遥测包的调度周期和传输算法进行遥测包的信道传输调度；以及
遥测子包调度模块根据每个遥测包内不同遥测子包的多种组合和传输算法进行遥测子包的参数调度；
其中，每个所述遥测包包括多个遥测子包。
在本发明提供的基于多信道约束条件的卫星遥测调度系统及方法中，通过遥测包调度模块根据每个遥测包的调度周期和传输算法进行遥测包的信道传输调度，遥测子包调度模块根据每个遥测包内不同遥测子包的多种组合和传输算法进行遥测子包的参数调度，实现了可以通过优化协议设计和调度算法，来满足不同分系统、不同星载设备、各类星载软件等的遥测需求，确保卫星在轨稳定运行；卫星设计人员可以在有限的信道通信速率条件下，通过本发明优化协议设计和调度算法，来满足不同分系统、不同星载设备、各类星载软件等的遥测需求，为卫星遥测设计提供参考。
附图说明
图1是本发明一实施例基于多信道约束条件的卫星遥测调度系统示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的基于多信道约束条件的卫星遥测调度系统及方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
另外，除非另行说明，本发明的不同实施例中的特征可以相互组合。例如，可以用第二实施例中的某特征替换第一实施例中相对应或功能相同或相似的特征，所得到的实施例同样落入本申请的公开范围或记载范围。
本发明的核心思想在于提供一种基于多信道约束条件的卫星遥测调度系统及方法，以解决现有的遥测包调度算法很难满足不同遥测参数的遥测周期的问题。
为实现上述思想，本发明提供了一种基于多信道约束条件的卫星遥测调度系统及方法，包括：遥测包调度模块，被配置为根据每个遥测包的调度周期和传输算法进行遥测包的信道传输调度；以及遥测子包调度模块，被配置为根据每个遥测包内不同遥测子包的多种组合和传输算法进行遥测子包的参数调度；其中，每个所述遥测包包括多个遥测子包。
本发明采用基于两级分包体制的遥测设计和调度算法，调度灵活，其中一级包称为遥测包，数据域长度采用192字节；二级包称为遥测子包，数据长度采用64字节；每个遥测包内由3个遥测子包组合而成。遥测调度算法综合采用遥测包和遥测子包两级分包和调度机制进行设计，如图1所示：遥测包完成信道传输调度，通过每个遥测包的调度周期和传输算法来完成。遥测子包完成参数调度，通过每个遥测包内不同遥测子包的多种组合和传输算法来完成。
遥测调度算法实现主要分为如下步骤：
一、遥测子包设计及调度周期需求分析包括：对卫星各类遥测参数进行整理，将相同遥测周期、相互关联的参数组合成一个遥测子包，便于统一调度。
二、遥测包内的遥测子包分配算法包括：结合信道传输速率和信道特点，对每个遥测包内的遥测子包进行合理分配，确保遥测包传输满足遥测子包的遥测周期需求。
三、遥测包信道传输算法包括：结合信道传输速率和信道特点，综合对遥测包的调度周期和传输算法进行设计，同时不超过信道传输速率限制。
四、信道占用率及信道余量分析包括：信道占用率为每个包的信道占用率之和。遥测调度算法设计时，需要考虑到信道占用率，确保不会超出信道传输速率限制，保证数据不丢失。
本发明的实施例以如下3类信道举例说明，每类信道的通信速率、信道能力、信道周期(信道特点)如表1所示。
表1信道约束条件
信道名称 通信速率 信道能力(遥测包通信包数) 信道周期
信道1 32Kbps 16包/s 1s
信道2 2Kbps 1包/s 1s
信道3 2Kbps 3包/3s 3s
在第一个实施例中，信道1遥测包调度算法如下：
(1)遥测子包设计及调度周期需求分析：
获取每个遥测子包的遥测周期，在信道1的遥测模式中，遥测子包的调度周期需求如表2所示。
(2)遥测包内的遥测子包分配算法：
表3举例列出了每个遥测包的数据域组成，均由3个遥测子包组合而成，根据遥测子包的遥测参数下传周期需求来设计子包的不同组合。遥测周期相同的遥测子包组成一个遥测包(例如遥测子包35、36、84组成遥测包122)。
(3)遥测包信道传输算法：
信道1条件下遥测包传输采用优先级的方式，短周期包优先传输，周期越长优先级越低，优先级分配如表4所示。
结合传输算法的设计结果，每个遥测包内的遥测子包下传周期如表2所示，能够满足子包遥测需求。
(4)信道占用率及信道余量分析：
根据表3对每个遥测包的调度周期来看，综合信道占用率为3.5625，信道余量为12.4375，实际卫星设计中余量较小；在遥测包调度周期设计时应小于该信道约束条件下16包/s的限制，否则数据将会丢失。
表2遥测子包调度周期
Figure BDA0002713166940000051
Figure BDA0002713166940000061
表3遥测包调度算法
Figure BDA0002713166940000062
表4遥测包传输优先级
Figure BDA0002713166940000063
第二个实施例中，信道2遥测包调度算法包括：
(1)遥测子包设计及调度周期需求分析：
在信道2的遥测模式中，遥测子包的调度周期需求如表5所示，该模式特点主要在确保子包79和子包80调度周期为1秒的条件下，兼顾下传其它遥测子包，其它子包无强制调度周期需求。
该模式遥测周期主要分为2档：
第1档：子包79、80调度周期为1秒；
第2档：其它子包确保能够传输，无强制周期要求。
(2)遥测包内的遥测子包分配算法：
表6举例列出了每个遥测包的数据域组成，均由3个子包组合而成，根据子包的遥测参数下传周期需求来设计子包的不同组合。在每个遥测包内，优先安排第1档遥测子包，余下的轮流安排第2档遥测子包。在本实施例中每个遥测包内的的第1个和第2个子包均相同，固定为子包79和子包80，第3个子包依据遥测需求填充其它子包。
(3)遥测包信道传输算法：
该信道能力为每秒1包，链路层包协议约束的最小传输长度为1包，因此遥测包采用固定下传方式，每秒1包，如表7所示。
结合传输算法的设计结果，每个遥测包内的子包下传周期如表5所示，能够满足子包的遥测需求。
(4)信道占用率及信道余量分析：
根据表6对每个遥测包的调度周期来看，综合信道占用率为1，刚好达到该信道约束条件。
表5遥测子包调度周期
序号 遥测子包 遥测周期(秒) 遥测周期档位
1、 子包79 1 1档
2、 子包80 1 1档
3、 子包1 5 2档
4、 子包2 5 2档
5、 子包3 5 2档
6、 子包4 5 2档
7、 子包5 5 2档
表6遥测包调度算法
Figure BDA0002713166940000081
表7遥测包传输算法
序号 时间轴 遥测包
1、 第1s 遥测包31
2、 第2s 遥测包32
3、 第3s 遥测包43
4、 第4s 遥测包51
5、 第5s 遥测包52
6、 第6s(重复) 遥测包31
在第三个实施例中，信道3遥测包调度算法包括：
(1)遥测子包设计及调度周期需求分析：
在信道3的遥测模式中，遥测子包的调度周期需求如表8所示，该模式下遥测调度周期主要分为3档：
第1档：子包36调度周期为1秒；
第2档：部分子包调度周期为6s；
第3档：其它子包满足下传需求，调度周期不做严格要求。
(2)遥测包内的遥测子包分配算法：
表9举例列出了每个遥测包的数据域组成，均由3个子包组合而成，根据子包的遥测参数下传周期需求来设计子包的不同组合。
该信道特点是传输周期为3秒，因此遥测包采用6包协同设计方式，每6包均包含3档周期：
1档周期：每个遥测包内的第1个子包均为第1档子包36；
2档周期：前3个遥测包169、170、171中，配置第2档遥测周期需求的子包；
3档周期：后3个遥测包合理填充其它子包。
(3)遥测包信道传输算法：
该信道调度方式为每3s发送一次、每次3包，信道能力为3包/3s，传输算法以3秒整数倍进行设计，本算法采用6s周期进行固定方式传输。
每秒产生一个遥测包，在每个6s周期内，固定前3s传输遥测包169、170、171，后3s分别依次传输其它遥测包，如表10所示。
结合传输算法的设计结果，每个遥测包内的子包下传周期如表8所示，能够满足子包遥测需求。
(4)信道占用率及信道余量分析：
根据表9对每个遥测包的调度周期来看，综合信道占用率为1，刚好达到该信道约束条件。
表8遥测子包调度周期
Figure BDA0002713166940000091
Figure BDA0002713166940000101
表9遥测包调度算法
Figure BDA0002713166940000102
表10遥测包传输算法
Figure BDA0002713166940000103
Figure BDA0002713166940000111
在本发明提供的基于多信道约束条件的卫星遥测调度系统及方法中，通过遥测包调度模块根据每个遥测包的调度周期和传输算法进行遥测包的信道传输调度，遥测子包调度模块根据每个遥测包内不同遥测子包的多种组合和传输算法进行遥测子包的参数调度，实现了可以通过优化协议设计和调度算法，来满足不同分系统、不同星载设备、各类星载软件等的遥测需求，确保卫星在轨稳定运行；卫星设计人员可以在有限的信道通信速率条件下，通过本发明优化协议设计和调度算法，来满足不同分系统、不同星载设备、各类星载软件等的遥测需求，为卫星遥测设计提供参考。
综上，上述实施例对基于多信道约束条件的卫星遥测调度系统及方法的不同构型进行了详细说明，当然，本发明包括但不局限于上述实施中所列举的构型，任何在上述实施例提供的构型基础上进行变换的内容，均属于本发明所保护的范围。本领域技术人员可以根据上述实施例的内容举一反三。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于多信道约束条件的卫星遥测调度系统，其特征在于，包括：
遥测包调度模块，被配置为根据每个遥测包的调度周期和传输算法进行遥测包的信道传输调度；以及
遥测子包调度模块，被配置为根据每个遥测包内不同遥测子包的多种组合和传输算法进行遥测子包的参数调度；
其中，每个所述遥测包包括多个遥测子包。
2.如权利要求1所述的基于多信道约束条件的卫星遥测调度系统，其特征在于，还包括：
遥测子包设计及调度周期需求分析模块，被配置为对卫星各类遥测参数进行整理，将相同遥测周期和/或相互关联的参数组合成一个遥测子包，便于统一调度。
3.如权利要求1所述的基于多信道约束条件的卫星遥测调度系统，其特征在于，还包括：
遥测包内的遥测子包分配算法模块，被配置为结合信道传输速率和信道特点，对每个遥测包内的遥测子包进行分配，确保遥测包传输满足遥测子包的遥测周期需求。
4.如权利要求1所述的基于多信道约束条件的卫星遥测调度系统，其特征在于，还包括：
遥测包信道传输算法模块，被配置为结合信道传输速率和信道特点，综合对遥测包的调度周期和传输算法进行计算，同时确保遥测包的调度周期不超过信道传输速率限制。
5.如权利要求1所述的基于多信道约束条件的卫星遥测调度系统，其特征在于，还包括：
信道占用率及信道余量分析模块，被配置为计算信道占用率，并确保信道占用率小于信道传输速率限制，以防止数据丢失；
信道占用率为各个遥测包的信道占用率之和。
6.如权利要求1所述的基于多信道约束条件的卫星遥测调度系统，其特征在于，还包括：
每个所述遥测包包括3个遥测子包，每个所述遥测包的数据域长度为192字节，每个所述遥测子包的数据域长度为64字节。
7.一种基于多信道约束条件的卫星遥测调度方法，其特征在于，包括：
遥测包调度模块根据每个遥测包的调度周期和传输算法进行遥测包的信道传输调度；以及
遥测子包调度模块根据每个遥测包内不同遥测子包的多种组合和传输算法进行遥测子包的参数调度；
其中，每个所述遥测包包括多个遥测子包。
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