CN112947383A - 一种数据流多向传输的卫星仿真测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种数据流多向传输的卫星仿真测试系统，其至少包括上位机和待仿真测试卫星，所述上位机和待仿真测试卫星之间由仿真测试设备进行数据中转，所述仿真测试设备至少包括：信号采集模块用于采集所述上位机和/或待仿真测试卫星各端口的数据；配置模块用于根据所述信号采集模块所接收到的所述上位机的数据帧配置数据流矩阵，所述数据流矩阵用于表示所述数据帧需被传输的路径情况；数据透传转发模块用于查询所述数据流矩阵；信号输出模块用于将所述信号采集模块所接收的数据输出至所述上位机和/或待仿真测试卫星；所述数据透传转发模块用于根据所述数据流矩阵将所述数据帧通过调用所述信号输出模块而传输至所述数据流矩阵所指定的端口。

Description

一种数据流多向传输的卫星仿真测试系统

技术领域

本发明涉及卫星仿真测试系统领域，尤其涉及一种数据流多向传输的卫星仿真测试系统。

背景技术

航天工程具有庞大性、复杂性和高度综合性的特点，因而卫星在上天之前都必须经过充分的部件测试和系统仿真，从而对系统的设计方案和存在的问题进行检验。而现有卫星仿真测试系统一般仅针对具体卫星平台设计，并存在以下技术不足：1）仿真测试系统复杂、成本高、体积大、维护困难；2）通用性不强，即卫星平台改变之后上位机以及仿真测试系统也需要随之进行相应的硬件和/或软件的修改；3）仿真测试系统耦合性强，因而不便于进行扩展；4）仿真测试的功能相对单一以及仿真效果有限；5）测试时需要卫星平台软硬件结构做相应的适配，并且卫星不是完全处于真实的运行工况等。

例如，公开号为CN205427516U的中国专利文献公开了一种基于总线的星地闭环测试系统，该系统用于测试姿轨控分系统的星上设备。该系统包括N个探测装置、控制器、M个执行装置、总线和动力学计算机。所述敏感器用于检测飞行姿态信息。所述敏感器处理线路用于将敏感器输出飞行姿态信息进行处理。执行机构驱动线路接收控制器发送的控制信号并生成驱动信号驱动执行机构执行操作。所述控制器通过总线接收所述敏感器处理线路输出的信号并基于该信号通过总线发送控制信号给执行机构驱动线路。通过总线接收执行装置反馈的状态信号。通过总线与动力学计算机双向通讯。通过总线的设置极大简化了星地接口种类，也减少了星地接口数量和测试设备的体积。但是，该星地闭环测试系统仍存在以下技术不足：该系统基于“串口卡”“1553B板卡”等专用采集卡采集特定类型总线数据，以将数据发送到动力学计算机进行仿真，而其中的数据流是单向的，即动力学计算机仅能采集卫星各部件和各端口的数据，而不能发送数据到卫星各部件以及各端口。针对现有技术的不足，有必要进行改进。

此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于发明人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。

发明内容

针对现有技术之不足，本发明提供一种数据流多向传输的卫星仿真测试系统，其至少包括上位机和待仿真测试卫星。所述上位机被配置为至少能够用于对所述待仿真测试卫星进行仿真测试。所述上位机和待仿真测试卫星之间能够由仿真测试设备进行数据中转。所述仿真测试设备至少包括信号采集模块、配置模块、数据透传转发模块和信号输出模块。所述信号采集模块被配置为至少能够循环不断地采集所述上位机和/或待仿真测试卫星各端口的数据。所述配置模块被配置为至少能够根据所述信号采集模块所接收到的所述上位机的数据帧配置数据流矩阵，所述数据流矩阵用于表示所述数据帧需被传输的路径情况。所述数据透传转发模块能够用于查询所述数据流矩阵的配置情况。所述信号输出模块被配置为至少能够将所述信号采集模块所接收的数据输出至所述上位机和/或待仿真测试卫星。所述数据透传转发模块被配置为至少能够根据所述数据流矩阵的配置情况将所述信号采集模块所接收到的数据帧通过调用所述信号输出模块而传输至所述数据流矩阵所指定的端口。

根据一个优选实施方式，所述信号采集模块和/或信号输出模块被配置为至少能够根据通讯协议与所述上位机进行数据帧的传输，其中，所述通讯协议按照至少能够表示所述信号采集模块所接收到的数据需被传输的路径情况的方式至少包括所述数据帧的帧类型。

根据一个优选实施方式，所述配置模块根据所述上位机的数据帧配置数据流矩阵的方法为：所述配置模块能够根据所述信号采集模块所接收到的数据帧的帧类型配置所述数据流矩阵。

根据一个优选实施方式，所述仿真测试设备按照至少能够根据所述待仿真测试卫星部件和载荷的协议对所述信号采集模块接收到的部件和载荷数据进行解析的方式设置有部件载荷数据采集模块。

根据一个优选实施方式，所述仿真测试设备按照至少能够根据所述待仿真测试卫星部件和载荷的协议并基于所述信号采集模块所接收到的数据帧生成响应数据的方式设置有部件载荷模拟模块。

根据一个优选实施方式，所述仿真测试设备按照至少能够根据所述上位机的数据帧配置生成干扰数据和/或模拟数据的方式设置有干扰测试模块。

根据一个优选实施方式，所述仿真测试设备按照能够对所述信号采集模块所接收到的数据帧进行相应的记录和/或分析的方式设置有记录分析模块。

根据一个优选实施方式，所述仿真测试设备按照能够便于将各总线和/或信号集中接入所述待仿真测试卫星的方式设置有集成仿真测试接口I。

根据一个优选实施方式，所述上位机与所述待仿真测试卫星之间以及所述待仿真测试卫星各总线之间分别进行双向数据流的方法为：所述信号采集模块查询是否从所述上位机或者所述卫星接收到数据帧。所述信号采集模块搜索其自身的处理缓冲区是否存在该数据帧的开始标志。所述信号采集模块查询所接收到的数据帧是否存在长度数据。所述信号采集模块对当前接收的数据帧进行校验。所述信号采集模块处理所接收数据帧中的子块内容。所述信号采集模块判断所述子块内容是否处理完毕。

根据一个优选实施方式，所述信号采集模块处理所接收数据帧中的子块内容的方法为：所述信号采集模块能够根据所述子块内容所对应的帧类型的不同调用配置模块、部件载荷数据采集模块、记录分析模块、部件载荷模拟模块、干扰测试模块、数据透传转发模块中的一个或者多个模块进行处理。

本发明的有益技术效果至少包括：

本卫星仿真测试系统至少包括上位机和待仿真测试卫星，上位机和待仿真测试卫星之间可以由仿真测试设备进行数据中转，仿真测试设备的信号采集模块用于循环不断地采集上位机和/或待仿真测试卫星各端口的数据，仿真测试设备的配置模块用于根据信号采集模块所接收到的上位机的数据帧配置数据流矩阵，数据流矩阵用于表示数据帧需被传输的路径情况，仿真测试设备的数据透传转发模块用于查询数据流矩阵的配置情况，仿真测试设备的信号输出模块用于将信号采集模块所接收的数据输出至上位机和/或待仿真测试卫星，数据透传转发模块被配置为至少可以根据数据流矩阵的配置情况将信号采集模块所接收到的数据帧通过调用信号输出模块而传输至数据流矩阵所指定的端口，通过该配置方式，仿真测试设备即可以作为上位机和卫星平台的桥梁以实现两者之间的双向数据流，又可以作为数据的中转站以实现卫星各个总线信号之间的数据流。

附图说明

图1是本发明仿真测试系统的一个优选实施方式的简化示意图；

图2是本发明仿真测试设备解析来自上位机的数据流程的一个优选实施方式的简化示意图；

图3是本发明上位机与仿真测试设备之间的数据流的一个优选实施方式的简化示意图；

图4是本发明上位机与仿真测试设备之间的数据流的另一个优选实施方式的简化示意图；

图5是本发明仿真测试设备内各模块的一个优选实施方式的简化示意图；

图6是本发明数据流矩阵的一个优选实施方式的简化示意图。

附图标记列表

1：上位机 2：待仿真测试卫星 3：仿真测试设备

301：信号采集模块 302：配置模块 303：数据透传转发模块

304：信号输出模块 305：部件载荷数据采集模块

306：部件载荷模拟模块 307：干扰测试模块 308：记录分析模块

309：集成仿真测试接口I 310：集成仿真测试接口II。

具体实施方式

下面结合附图进行详细说明。

实施例1

如图1所示，一种数据流多向传输的卫星仿真测试系统至少包括上位机1和待仿真测试卫星2。上位机1被配置为至少能够用于对待仿真测试卫星2进行仿真测试。上位机1和待仿真测试卫星2之间能够由仿真测试设备3进行数据中转。仿真测试设备3至少包括：信号采集模块301、配置模块302、数据透传转发模块303和信号输出模块304。信号采集模块301被配置为至少能够循环不断地采集上位机1和/或待仿真测试卫星2各端口的数据。配置模块302被配置为至少能够根据信号采集模块301所接收到的上位机1的数据帧配置数据流矩阵，数据流矩阵用于表示数据帧需被传输的路径情况。数据透传转发模块303可以用于查询数据流矩阵的配置情况。信号输出模块304被配置为至少能够将信号采集模块301所接收的数据输出至上位机1和/或待仿真测试卫星2。数据透传转发模块303被配置为至少能够根据数据流矩阵的配置情况将信号采集模块301所接收到的数据帧通过调用信号输出模块304而传输至数据流矩阵所指定的端口。

优选地，上位机1的软件部分可以包括仿真软件、测试软件和动力学模型中的至少一种。优选地，上位机1的软件部分可以基于嵌入式实时系统来实现，以使得上位机1可以具备更好的实时性。优选地，上位机1的软件部分也可以不限于卫星的仿真测试。优选地，动力学模型可以是飞轮模型、磁力矩模型、太敏模型、陀螺模型、星敏模型、磁强计模型、GPS模型等动力学模型中的一个或多个。优选地，动力学模型可以不限于卫星的动力学模型。优选地，待仿真测试卫星2可以至少包括星载计算机以及执行机构。优选地，待仿真测试卫星2的执行机构可以包括飞轮、帆板驱动装置、磁力矩器、推进子系统等。优选地，待仿真测试卫星2的敏感器可以包括陀螺、红外地球敏感器、太阳敏感器、星敏感器等。优选地，上位机1可以为通用计算机。优选地，上位机1可以运行仿真系统人机交互软件。优选地，仿真系统可以包括处理器、显示器和输入设备。优选地，处理器上可以集成TCP/IP网络通讯接口。优选地，输入设备可以完成测试参数及其他相关操作的输入。优选地，显示器可以显示仿真运行卫星的各种状态参数。优选地，处理器可以完成相关数据的处理及其存储。

优选地，仿真测试设备3默认情况下可以处于监听模式，即仅采集卫星各总线上的信号而不向卫星各总线输出信号，以避免干扰卫星正常的运行。优选地，上位机1可以配置仿真测试设备3和卫星进入不同的工作模式。例如，进入完全物理仿真、非物理仿真、混合仿真。优选地，上位机1可以在仿真测试设备3和卫星运行过程中进行动态配置。优选地，上位机1与仿真测试设备3之间可以通过串口进行通讯。优选地，上位机1与仿真测试设备3之间可以通过以太网进行通讯。优选地，上位机1与仿真测试设备3之间也可以通过其他形式的接口进行通讯。优选地，上位机1与仿真测试设备3之间可以基于UDP网络协议进行操作指令、采集数据及仿真数据的交互。优选地，上位机1与仿真测试设备3之间也可以基于TCP/IP协议通信进行操作指令、采集数据及仿真数据的交互。

优选地，仿真测试设备3的硬件部分可以采用嵌入式单板，以实现仿真测试设备3体积的小型化。例如，仿真测试设备3的硬件部分可以集成于以ARM芯片为主控的嵌入式单板上。例如，仿真测试设备3的硬件部分可以集成于10cmx10cmx10cm以内的嵌入式单板。通过该配置方式，可以便于使用和维护本仿真测试设备3，与此同时还可以降低本仿真测试设备3的制造成本。

优选地，上位机1与仿真测试设备3之间能够通过串口和/或以太网进行通讯。

如图2所示，信号采集模块301可以连续地处理数据流。优选地，当信号采集模块301没有读取到完整帧，数据则继续留在信号采集模块301的处理缓冲区。优选地，当前处理缓冲区数据包含完整的帧，则信号采集模块301处理完整帧。优选地，信号采集模块301可以删除已经处理的数据。优选地，未处理完毕的数据可以继续留在信号采集模块301的处理缓冲区，以等待被处理。

根据一个优选实施方式，信号采集模块301被配置为至少能够采集来自上位机1和/或待仿真测试卫星2各端口的数据信息。优选地，上述各端口的数据信息可以包括来自CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)，SPI(Serial Peripheral Interface，串行外设接口)，串口(含RS422，RS485等)，IIC(Inter Integrated-Circuit，集成电路总线)总线，模拟量输入输出，数字量输入输出，PWM(pulse width modulation，脉冲宽度调制)信号等数据信息中的一种或者多种。优选地，信号采集模块301可以循环不断地采集仿真测试设备3上各端口所接收到的信号。优选地，上述端口可以包括仿真测试设备3上的所有串口和/或总线接口等。优选地，上述端口也可以为与上位机1进行通讯的端口。优选地，信号采集模块301每次接收到的数据长度可以根据实际需求而动态地配置。例如，信号采集模块301每次读到的数据可以为任意的长度。通过如图2所示的数据流处理方式，可以确保：当信号采集模块301查询到所接收到的帧数据不完整时，该不完整的帧数据可以被丢弃掉，而信号采集模块301可以继续循环不断地查询帧数据，直到信号采集模块301查找到下一批次完整的帧数据再进行处理；当帧数据存在错误时,该错误的帧数据也可以通过校验而被查找到，进而信号采集模块301可以丢弃掉该错误的帧数据。

优选地，信号输出模块304可以根据配置模块302所生成的数据流矩阵而将相应的数据帧发送至卫星相应的总线等端口。优选地，信号输出模块304可以根据配置模块302所生成的数据流矩阵而将相应的数据帧发送至上位机1的相应端口。优选地，仿真测试设备3上的各模块均可以将需要发送的数据发送至信号输出模块304的发送队列。优选地，信号输出模块304可以循环不断地查询其自身的发送队列。例如，信号输出模块304若查询到存在数据需要输出，信号输出模块304则将对应的数据传输至上位机1或者卫星的相应端口。

优选地，数据透传转发模块303可以根据配置模块302所配置的数据流矩阵解析出数据帧需被传输的路径情况。优选地，数据透传转发模块303可以根据数据流矩阵判断是否将信号采集模块301接收到的相应数据转发至上位机1和/或卫星的指定端口。优选地，上述指定端口可以为串口和/或总线端口。优选地，数据透传转发模块303可以通过调用信号输出模块304的接口实现数据的转发和/或透传。优选地，数据透传转发模块303可以将信号采集模块301所接收到的数据转发给指定的部件，以配合上位机1对指定的部件进行自动化测试。通过该配置方式，数据透传转发模块303可以接收来自信号采集模块301的数据信号，并根据所接收到的数据帧的帧类型配置数据流矩阵，然后数据透传转发模块303再查询该数据流矩阵，并调用信号输出模块304将需要传输的数据帧发送到信号输出模块304的发送队列。信号输出模块304查询发送队列，若信号输出模块304查询到存在数据帧需要输出，则将对应的数据输出至数据流矩阵所指示的端口。

根据一个优选实施方式，如图3和图4所示，信号采集模块301和/或信号输出模块304被配置为至少能够根据通讯协议与上位机1进行数据帧的传输。通讯协议按照至少能够表示信号采集模块301所接收到的数据需被传输的路径情况的方式至少包括数据帧的帧类型。优选地，通讯协议可以至少包括开始标志、长度、帧类型和子块内容。

优选地，开始标志可以用于表示当前数据帧的起始位置。优选地，开始标志可以为AA55。优选地，开始标志也可以采用其他形式的字符。优选地，长度可以表示当前数据帧的总长度。优选地，帧类型可以表示当前数据帧的类型。优选地，一条数据流可以包括多个帧类型的数据。优选地，每个帧类型可以对应多个相同或不同的子块内容。优选地，数据帧的长度可以根据实际需求进行任意地扩展。优选地，数据帧可以采用统一的数据格式。优选地，数据帧的类别可以通过帧类型来区分。优选地，帧类型可以采用数字来表示。例如，帧类型0可以代表上位机1发给仿真测试设备3的数据，1可以代表其他计算机发给仿真测试设备3的命令，2可以代表仿真测试设备3发送给上位机1的数据，01可以代表上位机1的串口1发给仿真测试设备3CAN1的数据等等。优选地，帧类型还可以采用其他数值以备扩展使用。优选地，帧类型可以采用其他形式的字符来表示。

根据一个优选实施方式，本通讯协议被配置为至少能够对所述待仿真测试卫星2的各部件和/或仿真测试信息进行抽象以使得上位机1的硬件和软件无需随着所述待仿真测试卫星2的平台的改变而进行相应的修改。优选地，本通讯协议可以对卫星的各部件和/或仿真测试内容进行抽象。优选地，本通讯协议也可以对遥测遥控等信息进行抽象。优选地，本通讯协议传输的内容可以为抽象数据。优选地，抽象的方式可以为将卫星上的部件和/或仿真测试内容抽象为具体的字符。优选地，上述字符可以是数字。优选地，上述字符也可以是其他形式便于表示各部件和/或仿真测试内容的字符。优选地，本通讯协议也可以将不同部件和载荷等的信息抽象为子块长度、子块类型、子块子类型和子块内容等数据信息。优选地，子块内容可以代表相同或者不同部件的数据，例如可以是飞轮等的仿真或者测试内容。

优选地，卫星平台改变可以为卫星上使用的总线的类型和/或数量发生变化。优选地，卫星平台改变也可以为卫星上使用的部件的类型和/或数量发生变化。优选地，卫星平台改变也可以为卫星上其他硬件和/或软件的变化。优选地，信号采集模块301接收到的子块内容可以根据实际需求而动态地设置。优选地，信号采集模块301每次接收到的数据内包含的子块的数量可以根据实际需求而动态地设置。通过该配置方式，可以适配上位机1与仿真测试设备3处理数据速度不同的情况。优选地，信号采集模块301可以循环地查询数据。

优选地，子块内容可以代表相同或者不同部件的数据，例如可以是飞轮等的仿真或者测试内容。优选地，子块内容也可以根据实际仿真测试的需求而灵活地进行扩展。优选地，子块的数量可以根据实际的仿真测试需求而灵活地设置。优选地，子块内容可以代表一项具体的仿真测试数据。优选地，子块内容可以是一个部件的相关数据。优选地，子块内容也可以是一条指令。

优选地，子块内容也可以根据实际需求而设置为其他数据。优选地，不同帧类型的子块代表不同的含义。如图3所示，模拟部件的数据中有星敏的数据和飞轮数据。优选地，子块内容还可以是其他任意部件的数据。优选地，子块中也可以包括子块长度。优选地，子块长度的值可以为该子块的总长度，即子块长度、子块类型、子块子类型与子块内容的总长度。优选地，子块中也可以包括类型，以用于区分不同的子块。优选地，本通讯协议中子块的数量可以根据仿真测试的实际需求进行动态的配置，即可以动态适应卫星上不同数量或者类型的设备或者部件。例如，图3中子块中类型1代表星敏，子块中的类型2代表飞轮。优选地，子块中的子类型用于区分同样类型的数据。例如，图3中子类型1可以表示星敏1，子类型2可以表示星敏2。通过该配置方式，可以使得本仿真测试设备3的通用性和系统耦合性更强，从而便于根据卫星平台的改变进行相应的扩展，即当卫星平台发生改变或者使用的部件等改变时，无需对上位机1和本仿真测试设备3的相关硬件和软件进行相应修改，仅需要根据本通讯协议进行通讯及相应仿真测试即可。例如，上位机1中的动力学模型可以配置使用1个星敏和1个反作用飞轮（如图4上部分）；上位机1中的动力学模型动态配置使用2个星敏（如图4下部分）。

优选地，数据帧可以被校验，以便于保证数据帧传输的准确性。优选地，校验可以根据不同的应用而使用累加和或者CRC等不同的校验方式。优选地，校验域可以是将检验域之前的所有数据经相应的算法计算得出的值。

通过以上配置方式，上位机1软件可以无需根据卫星平台的配置和使用的接口的不同而进行调整，即上位机1仅需按照该特定的通讯协议进行相应的数据交互，而无需随着卫星平台总线或者部件配置的改变而进行相应的修改。

根据一个优选实施方式，如图5和6所示，配置模块302根据上位机1的数据帧配置数据流矩阵的方法为：配置模块302可以根据信号采集模块301所接收到的数据帧的帧类型配置数据流矩阵。优选地，数据流矩阵可以用于表示数据帧需被传输的路径情况。优选地，配置模块302可以根据信号采集模块301所接收到的数据帧的帧类型配置数据流矩阵。例如，帧类型为01的数据帧可以代表从上位机1的串口1发送至仿真测试设备3CAN1的数据帧；帧类型为02的数据帧可以代表从仿真测试设备3的CAN1端口发送至上位机1的串口1的数据帧；帧类型为03的数据帧可以代表从仿真测试设备3的CAN1端口发送至仿真测试设备3的CAN2的数据帧。优选地，数据流矩阵可以为一个N乘以N的bit矩阵，其中N可以为正整数。优选地，配置模块302可以通过将上述数据流矩阵中某个bit置为1或者置为0，以配置数据流矩阵。优选地，数据流矩阵中1个bit可以代表一条数据传输路径。优选地，0可以表示该数据传输路径不通。优选地，1可以表示该数据传输路径通。优选地，数据流矩阵也可以采取其他形式的矩阵来表示数据所需被传输的路径。优选地，配置模块302也可以采用其他方式对数据流矩阵进行配置，以形成该数据流需被传输的路径。

为了便于理解待仿真测试卫星2到上位机1的双向数据流的工作原理，现将其简要过程描述如下：假设上位机1仅设置有串口，而某个单机部件为CAN总线的端口。当需要通过上位机1去发送数据流指令以测试该单机部件时，上位机1无法直接将数据流指令发送至该单机部件。此时，本仿真测试设备3便可作为上位机1与该单机部件的中间桥梁以完成数据中转。假设本仿真测试设备3的串口1接上位机1，仿真测试设备3的CAN1端口接该单机部件，配置模块302可以将数据流矩阵内串口1到CAN1，CAN1到串口1的路径设置为通。本仿真测试设备3的信号输出模块304则可以自动地根据配置模块302所配置的数据流矩阵将串口1收到的数据发送到CAN1，并将该部件返回的数据经CAN1发送给串口1，从而实现上位机1和卫星之间双向数据的桥接。同理，上述双向数据流传输也可以在任意总线端口之间进行。如图6所示，假设仿真测试设备3具有4个数据端口，其分别是串口1、串口2、CAN1、CAN2，其中任意两个端口之间可以形成双向数据流，那么一共有4x4=16条数据路径。例如，图6中数据流矩阵的第一行第三列表示从串口1到CAN1的数据传输路径，而第一列第3行则表示从CAN1到串口1的数据传输路径。优选地，任意总线端口之间的双向数据流可以按照上述卫星到上位机1的双向数据流的过程进行。此外，任意总线之间的双向数据流传输还可以根据实际仿真测试的需求而进行动态配置。通过该配置方式，仿真测试设备3既可以作为上位机1和卫星平台的数据桥梁以实现两者之间的双向数据流，又可以作为数据的中转站以实现各个总线信号之间的数据流。

根据一个优选实施方式，仿真测试设备3按照至少能够根据待仿真测试卫星2与仿真测试设备3之间的通讯协议对信号采集模块301接收到的部件和载荷数据进行解析的方式设置有部件载荷数据采集模块305。

根据一个优选实施方式，仿真测试设备3按照至少能够根据待仿真测试卫星2与仿真测试设备3之间的通讯协议基于信号采集模块301所接收到的数据帧生成响应数据的方式设置有部件载荷模拟模块306。优选地，部件载荷模拟模块可以根据待仿真测试卫星2与仿真测试设备3之间的通讯协议生成响应数据，以便于模拟各部件响应卫星的请求指令。优选地，同一类部件或者载荷的响应数据形式可以基本一致。例如，响应数据可以为某个飞轮的当前转速,转速目标值等，然后部件载荷模拟模块可以根据待仿真测试卫星2与仿真测试设备3之间的通讯协议将上述响应数据进行编译并经信号输出模块304发送至各指定的端口。

优选地，部件载荷模拟模块306所使用的数据可以来源于上位机1的动力学模型。优选地，部件载荷数据采集模块305可以接收卫星发送给部件的数据指令并通过信号输出模块304将该数据指令转发给上位机1。优选地，上位机1动力学模型可以根据接收到的卫星发送给部件的数据指令更新动力学模型。优选地，上位机1可以将更新后的动力学模型数据传输给仿真测试设备3的部件载荷模拟模块306，以实现下一次卫星请求该部件数据时部件载荷模拟模块内的数据为该部件更新动力学模型后的数据。优选地，部件载荷模拟模块306可以根据仿真测试工作的实际需求配置响应时间，以响应部件载荷模拟模块306所接收到的数据指令。优选地，响应时间可以是固定值。优选地，响应时间也可以是第一阈值与第二阈值之间的随机值。优选地，第一阈值与第二阈值可以为不同的数值。优选地，第一阈值与第二阈值可以根据仿真测试工作的实际需求而灵活地设置。优选地，当第一阈值与第二阈值相同时响应时间即为固定值。

根据一个优选实施方式，仿真测试设备3按照至少能够根据上位机1的数据帧配置生成干扰数据和/或模拟数据的方式设置有干扰测试模块307。优选地，干扰测试模块307可以模拟各总线数据等的异常测试。优选地，干扰测试模块307可以进行各总线负载率测试。优选地，干扰测试模块307可以根据实际仿真测试需求而进行相应的扩展。优选地，干扰测试模块307可以模拟生成总线干扰数据，以模拟卫星实际运行中的各种工况。优选地，干扰测试模块307可以根据实际需求配置周期性的信号。优选地，干扰测试模块307也可以根据实际需求配置指定范围内的随机信号。优选地，信号可以是数字信号。优选地，信号也可以是模拟信号。例如，干扰测试模块307可以按照一定周期的时间向相关继电器发出测试指令，以使得相关继电器可以实现对相关设备的周期性开关机测试；干扰测试模块307也可以以随机的响应时间向相关刀闸发出测试指令，以实现刀闸随机上下电测试。优选地，干扰测试模块307可以向任意指定的总线端口输出相应的模拟干扰数据以对指定的总线进行干扰测试和/或负载率测试。优选地，干扰测试模块307可以通过模拟量输入输出以测试其他设备的模拟量输入和输出。优选地，上述端口和信号均可以进行相应的输入输出测试。优选地，干扰测试模块307还可以根据实际仿真测试的需求进行相应的扩展。通过该配置方式，干扰测试模块307可以作为数据源以对各部件和/或各总线等进行相应的测试。

根据一个优选实施方式，仿真测试设备3按照能够对信号采集模块301所接收到的数据帧进行相应的记录和/或分析的方式设置有记录分析模块308。优选地，记录分析模块308可以记录信号采集模块301所采集的总线信息。优选地，记录分析模块308可以对信号采集模块301采集的总线信息进行监控分析，以记录错误帧和帧计数等信息。优选地，记录分析模块308的功能可以根据仿真测试工作中的实际需求进行[h1] 。通过该配置方式，记录分析模块308可以作为总线信号的采集机与监视器以记录分析相应的信息。

根据一个优选实施方式，配置模块302能够解析来自上位机1的数据指令并根据数据指令对仿真测试设备3内的各模块进行全局地配置。优选地，上述全局地配置可以为：配置模块302根据来自上位机1的数据指令调用部件载荷数据采集模块305、部件载荷模拟模块306、干扰测试模块307、记录分析模块308、信号输出模块304和数据透传转发模块303等模块中的一个或者多个。优选地，配置模块302按照至少能够根据上位机1的数据指令进行完全物理仿真、非物理仿真以及混合仿真中的至少一种仿真模拟态的方式调用所述部件载荷数据采集模块305和/或部件载荷模拟模块306对待仿真测试卫星2进行仿真测试工作。

根据一个优选实施方式，仿真测试设备3按照能够便于将各总线和/或信号集中接入待仿真测试卫星2的方式设置有集成仿真测试接口I309。优选地，集成仿真测试接口I309可以集成常用的总线和/或信号接口。优选地，上述总线和/或信号接口可以包括CAN（Controller Area Network,控制器局域网络）、SPI（Serial Peripheral Interface，串行外设接口）、串口（含RS422,RS485等）、IIC（Inter Integrated-Circuit，集成电路总线）总线、模拟量输入输出、数字量输入输出、PWM（pulse width modulation，脉冲宽度调制）信号等端口中的一种或者多种。

优选地，待仿真测试卫星2可以设置有与集成仿真测试接口I309相匹配的集成仿真测试接口II310。优选地，当卫星处于正常运行状态或者非运行状态时均可以通过集成仿真测试端口I309将仿真测试设备3接入卫星。优选地，仿真测试设备3可以通过集成仿真测试端口I309接入卫星以实现仿真测试设备3的即插即用。优选地，集成仿真测试接口I309与集成仿真测试接口II310之间也可以通过金属线缆连接。通过该配置方式，仿真测试设备3可以利用集成仿真测试接口I309将所有常用的总线和信号集中在一起，从而使得仿真测试设备3可以便捷地通过集成仿真测试接口I309接入待仿真测试卫星2的集成仿真测试接口II310。与此同时，仿真测试设备3通过集成仿真测试接口I309接入卫星平台，从而可以避免卫星平台做相应的软硬件结构的适配，也可以避免对卫星的正常运行状态造成影响，从而使得仿真测试设备3可以实现即插即用，以达到便于将仿真测试设备3安装于卫星的技术效果。

实施例2

本实施例是对实施例1的进一步改进，重复的内容不再赘述。

本实施例提供一种上位机1与待仿真测试卫星2之间以及待仿真测试卫星2各总线之间分别进行双向数据流的方法为：

S01：信号采集模块301查询是否从上位机1和/或待仿真测试卫星2接收到数据帧。优选地，当信号采集模块301查询到从上位机1接收到数据时，信号采集模块301则将该数据复制至信号采集模块301的处理缓冲区。优选地，当信号采集模块301未查询到从上位机1接收到数据，信号采集模块301则继续查询。

S02：信号采集模块301搜索处理缓冲区内是否存在该数据帧的开始标志。优选地，当信号采集模块301搜索到开始标志时，信号采集模块301则将开始标志及其之后的数据移动至处理缓冲区开头，同时删除开始标志之前的数据。优选地，当信号采集模块301未搜索到开始标志时，信号采集模块301则继续搜索。

S03：信号采集模块301查询所接收到的数据帧是否存在长度数据。

优选地，当信号采集模块301查询所接收到的数据帧后未发现长度数据，信号采集模块301则返回至最初的步骤S01。优选地，当信号采集模块301查询所接收到的数据帧后发现长度数据，则继续判断是否接收到指定长度的数据。优选地，当信号采集模块301未接收到指定长度的数据，信号采集模块301则返回至最初的步骤S01。优选地，当信号采集模块301接收到指定长度的数据，信号采集模块301则进入下一步处理步骤。

S04：信号采集模块301对当前接收的数据帧进行校验。

优选地，当信号采集模块301校验正确时，则进入下一处理步骤。优选地，当信号采集模块301校验错误时，信号采集模块301则返回至最初的步骤S01。

S05：信号采集模块301处理所接收数据帧中的子块内容。

S06：信号采集模块301判断上述子块内容是否处理完毕。优选地，当子块内容未处理完毕，信号采集模块301则继续处理直至将所有子块内容处理完毕。优选地，当子块内容已被处理完毕，信号采集模块301则将其他未处理的数据移动至处理缓冲区开头，以准备进行下一批次的数据处理。

优选地，仿真测试设备3接收来自上位机1的数据可以按照上述流程进行解析。优选地，上位机1接收仿真测试设备3返回的数据也可以按照上述相同的流程进行解析处理。优选地，上位机1也可以设置有信号采集模块301与信号输出模块304。

根据一个优选实施方式，信号采集模块301处理所接收数据帧中的子块内容的方法为：信号采集模块301能够根据子块内容所对应的帧类型的不同调用配置模块302、部件载荷数据采集模块305、记录分析模块308、部件载荷模拟模块306、干扰测试模块307、数据透传转发模块303中的一个或者多个模块进行处理。优选地，信号采集模块301可以将上述子块内容传输至部件载荷数据采集模块305。优选地，部件载荷数据采集模块305可以根据部件和载荷的协议对上述子块的内容进行解析。优选地，信号采集模块301可以将上述子块内容传输至记录分析模块308。优选地，记录分析模块308可以对接收到的数据进行统计记录和分析。优选地，信号采集模块301可以将上述子块内容传输至部件载荷模拟模块306。优选地，部件载荷模拟模块306可以根据部件和载荷的协议生成该子块内容的响应数据。优选地，信号采集模块301可以将上述子块内容传输至干扰测试模块307。优选地，干扰测试模块307可以根据实际仿真测试需求而配置干扰数据或者其他模拟数据。优选地，数据透传转发模块303可以直接将信号采集模块301接收到的数据经信号输出模块304传输至指定的端口或者部件。

实施例3

本实施例是对实施例2的进一步改进，重复的内容不再赘述。

本实施例提供基于本卫星仿真测试系统进行完全物理仿真、非物理仿真以及混合仿真的方法。优选地，卫星上参与完全物理仿真测试的部件全部为真实部件。优选地，卫星上参与非物理仿真测试的部件全部为由上位机1提供的虚拟部件。优选地，卫星上参与混合仿真测试的一部分部件为真实部件，另一部分部件为虚拟部件。优选地，可以通过上位机1配置进入上述不同的仿真测试模式。

基于本卫星仿真测试系统的完全物理仿真的方法为：

S11：待仿真测试卫星2上参与完全物理仿真测试的部件全部为真实部件；

S12：信号采集模块301不断地采集上述各部件与待仿真测试卫星2之间的数据信息；

S13：信号采集模块301根据上位机1的配置将上述数据信息转发给仿真测试设备3内的相应模块进行处理。优选地，信号采集模块301可以根据上位机1的配置将采集的数据直接转发至数据透传转发模块303处理。优选地，信号采集模块301可以根据上位机1的配置将采集的数据先转发至部件载荷数据采集模块305再转发至数据透传转发模块303处理。

S14：信号输出模块304根据通讯协议将经过上述各模块处理的数据信息发送至上位机1的相关端口。优选地，当数据透传转发模块303处理之后，数据透传转发模块303可以调用信号输出模块304将经过上述模块处理的数据信息传输至上位机1和/或待仿真测试卫星2的指定端口。

S15：上位机1根据所接收到的真实部件的数据进行仿真。优选地，上位机1可以通过上位机1内的动力学模型对所接收到的真实部件的数据进行仿真。

S16：上位机1显示待仿真测试卫星2真实的运行状态。

优选地，仿真测试设备3默认情况下可以处于监听模式，即只采集总线上的信号而不向总线输出信号，以避免干扰卫星正常的运行。

通过该配置方式，当基于本卫星仿真测试系统进行完全物理仿真时，仿真测试设备3和上位机1可以仅采集各总线数据而不发送数据至相关总线，即仅监听卫星发送给部件的数据和将部件返回的响应数据转发给上位机1，从而可以通过上位机1仿真获取待仿真测试卫星2真实的运行工况。

基于本卫星仿真测试系统的非物理仿真的方法为：

S21：待仿真测试卫星2上参与非物理仿真测试的部件全部为虚拟部件；

S22：上述部件的相应数据由上位机1仿真测试软件和/或动力学模型提供；

S23：上位机1将相应数据发送至仿真测试设备3内的各模块进行处理。

优选地，该仿真测试模式可以在卫星前期开发验证缺少部件实物时使用。优选地，信号采集模块301可以根据上位机1的配置将采集的数据转发至部件载荷模拟模块306，并由部件载荷模拟模块306进行处理。优选地，信号采集模块301可以根据上位机1的配置将采集的数据转发至干扰测试模块307，并由干扰测试模块307进行处理。通过该配置方式，可以通过部件载荷模拟模块306和/或干扰测试模块307模拟真实的部件并返回相应的数据至卫星的各相关端口。优选地，信号采集模块301可以根据上位机1的配置将采集的数据直接转发至数据透传转发模块303处理。优选地，信号采集模块301可以根据上位机1的配置将采集的数据先转发至部件载荷数据采集模块305再转发至数据透传转发模块303处理。

S24：信号输出模块304根据通讯协议将经过上述各模块处理的数据信息发送至待仿真测试卫星2和/或上位机1的相关端口。优选地，当数据透传转发模块303处理之后，数据透传转发模块303可以调用信号输出模块304将经过上述模块处理的数据信息传输至待仿真测试卫星2和/或上位机1的指定端口。

优选地，信号采集模块301也可以将卫星发送给相关部件的指令等转发给上位机1。优选地，上位机1动力学模型可以根据上述数据指令以更新动力学模型。优选地，上位机1动力学模型可以将更新后的动力学模型数据发送至仿真测试设备3。通过该配置方式，下一次卫星请求部件数据时动力学模型可提供的便是更新后的数据，以形成仿真测试闭环。通过该配置方式，仿真测试设备3既可以采集总线数据，又可以发送数据到卫星各总线。

基于本卫星仿真测试系统的混合仿真测试的方法为：

S31：待仿真测试卫星2上参与混合仿真测试的部件一部分为真实部件，另一部分为虚拟部件；

S32：真实部件按照上述完全物理仿真的方法进行仿真，虚拟部件按照上述非物理仿真的方法进行仿真。

优选地，上位机1可以配置任意一个部件采用完全物理仿真的方法。优选地，上位机1也可以配置任意一个部件采用非物理仿真的方法。优选地，真实部件与虚拟部件的数量可以根据实际仿真测试工作的需求而灵活地设置。例如，卫星平台上配置有两个星敏，在此情况下其中一个星敏可以采用完全物理仿真，另外一个星敏可以采用非物理仿真。通过上述配置方式，本仿真测试系统可以支持完全的实物闭环仿真，也可以支持半实物闭环仿真和全虚拟闭环仿真，即可以完全使用真实的部件，也可以完全使用动力学模型模拟虚拟的部件，还可以使用真实的部件与虚拟的部件的结合。与此同时，本仿真测试系统还可以支持真实物理部件和虚拟部件的任意类型和/或任意个数的动态组合配置。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。

本发明说明书包含多项发明构思，申请人保留根据每项发明构思提出分案申请的权利。本发明说明书包含多项发明构思，诸如“优选地”、“根据一个优选实施方式”或“可选地”均表示相应段落公开了一个独立的构思，申请人保留根据每项发明构思提出分案申请的权利。

Claims (10)

1.一种数据流多向传输的卫星仿真测试系统，至少包括上位机（1）和待仿真测试卫星（2），所述上位机（1）被配置为至少能够用于对所述待仿真测试卫星（2）进行仿真测试，其特征在于，

所述上位机（1）和待仿真测试卫星（2）之间能够由仿真测试设备（3）进行数据中转，所述仿真测试设备（3）至少包括：

信号采集模块（301），该模块被配置为至少能够循环不断地采集所述上位机（1）和/或待仿真测试卫星（2）各端口的数据；

配置模块（302），该模块被配置为至少能够根据所述信号采集模块（301）所接收到的所述上位机（1）的数据帧配置数据流矩阵，所述数据流矩阵用于表示所述数据帧需被传输的路径情况；

数据透传转发模块（303），该模块能够用于查询所述数据流矩阵的配置情况；

信号输出模块（304），该模块被配置为至少能够将所述信号采集模块（301）所接收的数据输出至所述上位机（1）和/或待仿真测试卫星（2）；

其中，所述数据透传转发模块（303）被配置为至少能够根据所述数据流矩阵的配置情况将所述信号采集模块（301）所接收到的数据帧通过调用所述信号输出模块（304）而传输至所述数据流矩阵所指定的端口。

2.根据权利要求1所述的卫星仿真测试系统，其特征在于，所述信号采集模块（301）和/或信号输出模块（304）被配置为至少能够根据通讯协议与所述上位机（1）进行数据帧的传输，其中，所述通讯协议按照至少能够表示所述信号采集模块（301）所接收到的数据需被传输的路径情况的方式至少包括所述数据帧的帧类型。

3.根据权利要求2所述的卫星仿真测试系统，其特征在于，所述配置模块（302）根据所述上位机（1）的数据帧配置数据流矩阵的方法为：所述配置模块（302）能够根据所述信号采集模块（301）所接收到的数据帧的帧类型配置所述数据流矩阵。

4.根据权利要求3所述的卫星仿真测试系统，其特征在于，所述仿真测试设备（3）按照至少能够根据所述待仿真测试卫星（2）的部件和载荷协议对所述信号采集模块（301）所接收到的部件和载荷数据进行解析的方式设置有部件载荷数据采集模块（305）。

5.根据权利要求4所述的卫星仿真测试系统，其特征在于，所述仿真测试设备（3）按照至少能够根据所述待仿真测试卫星（2）的部件和载荷协议并基于所述信号采集模块（301）所接收到的数据帧生成响应数据的方式设置有部件载荷模拟模块（306）。

6.根据权利要求5所述的卫星仿真测试系统，其特征在于，所述仿真测试设备（3）按照至少能够根据所述上位机（1）的数据帧配置生成干扰数据和/或模拟数据的方式设置有干扰测试模块（307）。

7.根据权利要求6所述的卫星仿真测试系统，其特征在于，所述仿真测试设备（3）按照能够对所述信号采集模块（301）所接收到的数据帧进行相应的记录和/或分析的方式设置有记录分析模块（308）。

8.根据权利要求7所述的卫星仿真测试系统，其特征在于，所述仿真测试设备（3）按照能够便于将各总线和/或信号集中接入所述待仿真测试卫星（2）的方式设置有集成仿真测试接口I（309）。

9.根据权利要求8所述的卫星仿真测试系统，其特征在于，所述上位机（1）与所述待仿真测试卫星（2）之间以及所述待仿真测试卫星（2）各总线之间分别进行双向数据流通讯的方法为：所述信号采集模块（301）查询是否从所述上位机（1）或者所述待仿真测试卫星（2）接收到数据帧；所述信号采集模块（301）搜索其自身的处理缓冲区是否存在该数据帧的开始标志；所述信号采集模块（301）查询所接收到的数据帧是否存在长度数据；所述信号采集模块（301）对当前接收的数据帧进行校验；所述信号采集模块（301）处理所接收数据帧中的子块内容；所述信号采集模块（301）判断所述子块内容是否处理完毕。

10.根据权利要求9所述的卫星仿真测试系统，其特征在于，所述信号采集模块（301）处理所接收数据帧中的子块内容的方法为：所述信号采集模块（301）能够根据所述子块内容所对应的帧类型的不同调用配置模块（302）、数据透传转发模块（303）、信号输出模块（304）、部件载荷数据采集模块（305）、部件载荷模拟模块（306）、干扰测试模块（307）、记录分析模块（308）中的一个或者多个模块进行处理。

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