CN113177011A - 航天器数据解析应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种航天器数据解析应用方法，包括：基于以总线字监视识别字及总线消息格式的组合，并且根据远程终端在线标识，通过对航天器原始数据的帧间迭代搜索，以及将总线通信协议的消息与字监视模式消息的拼接，实现总线消息类型的归并分离，从而将星载二进制码流以文字特征数据的逻辑形式进行表述。

Description

航天器数据解析应用方法

技术领域

本发明涉及一种航天器数据解析应用方法，特别是一种航天器1553B总线字监视数据解析应用方法。

背景技术

航天器广泛采用1553B串行数据总线的星上数据通信模式，总线数据占据了卫星平台数据量的80％以上。通过总线监视器进行定位并解决的问题约占整星测试问题的1/3左右，因此总线监视器是卫星综合测试不可或缺的核心设备。

目前，大部分卫星一旦在轨发生异常，往往通过星载计算机中存储的延时遥测或者存储模块中存储的实时遥测来进行事后数据分析，对1553B总线数据无法监视，对在轨故障诊断及分析定位有较大影响，无法快速准确进行问题定位和机理分析。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种能够快速准确进行问题定位和机理分析的航天器数据解析应用方法，

根据本发明，提供了一种航天器数据解析应用方法，包括：基于以总线字监视识别字及总线消息格式的组合，并且根据远程终端在线标识，通过对航天器原始数据的帧间迭代搜索，以及将总线通信协议的消息与字监视模式消息的拼接，实现总线消息类型的归并分离，从而将星载二进制码流以文字特征数据的逻辑形式进行表述。

优选地，其中将总线上传输的消息进行记录，其中每收到总线上的一个消息字后均产生一个识别字，通过识别字来确定其配对的消息字是总线协议规定的命令字还是状态字还是数据字。

优选地，其中卫星平台存储模块在进入监视终端模式时按照总线芯片提供的字监视功能，接收且记录总线上传输的信息；通过帧间偏移量循环和识别字偏移量循环，读取总线字监视原始数据识别字，并依次判断识别字的消息类型，判断收发类型并获取识别字和消息字变量，并且根据远程终端是否在线判断之前获取的识别字和消息字变量的消息格式的正确性，以判断命令字、状态字和数据字在原始帧的位置；此后采用数据字长度偏移量循环，按字监视原始数据识别字顺序进行解析，并逐一输出解析后的数据。

优选地，所述总线是1553B总线。

优选地，总线消息字和识别字成对匹配。

优选地，按字监视原始数据识别字顺序进行解析包括：定义识别字；定义消息字；对航天器字监视数据进行读取；根据航天器的消息格式，对读取的航天器字监视数据进行解析，从字监视原始数据中将广播消息、方式字消息、BC&RT消息、BC&MT消息进行分离，对数据格式生成重新进行拼接；判断消息类型；在判断消息类型为命令字，根据其中的收发标志、子地址或方式字、以及数据字计数或方式代码进行收发判断，并根据不同消息格式，获取定义的变量；取的变量对消息格式执行远程终端是否在线判断处理以确定消息格式；通过消息格式执行拼接。

在本发明中，航天器采用星载多功能平台存储模块存储1553B芯片总线字监视数据，是一种全新的数据应用方式，但目前该数据在整星测试及在轨阶段无法直接判读应用。本发明提出了一种以航天器1553B总线字监视识别字及1553B消息格式组合规则作为逻辑前提，以RT(远程终端)在线标识判断作为逻辑条件，通过对原始数据的帧间迭代搜索，实现1553B消息类型的归并分离解析方法，解决了人工检查数据格式及内容的问题。

此外，在本发明中，在对1553B字监视数据应用上，本发明采用查询式设计方法，解析后的数据格式、消息数量保持与商业仿真卡(Conder-Bustool)硬件存储的数据一致。实现了数据查询、分析以及比对等商业总线监视器功能，从而实现了星载总线监视器应用。使原始数据得到了有效利用，既丰富了卫星的测试手段，又极大地提高了测试判读效率，同时可以快速准确地对在轨发生的异常问题进行定位和机理分析，为卫星自主健康管理、在轨故障诊断及分析定位奠定良好基础。

附图说明

结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中：

图1示意性地示出了根据本发明优选实施例的卫星存储模块字监视数据信息流图。

图2示意性地示出了根据本发明优选实施例的星载1553B总线字监视数据解析应用方法原理图。

图3进一步示意性地示出了根据本发明优选实施例的星载1553B总线字监视数据解析应用方法流程图。

图4示意性地示出了根据本发明优选实施例的解析应用方法通过软件实现解析应用的效果图。

需要说明的是，附图用于说明本发明，而非限制本发明。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。

具体实施方式

为了使本发明的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本发明的内容进行详细描述。

本发明针对该类数据在整星测试及在轨阶段无法解析应用的现状，提出了一种航天器1553B总线字监视数据解析应用方法，可对该MT模式总线数据进行解析，进而完成数据查询、分析、比对等应用，实现了星载总线监视器。

在具体实施时，例如，可以依托于某卫星的综合测试任务，星载多功能平台存储模块按照1553B芯片总线字监视(Word Monitor)功能，将1553B总线上传输的消息进行记录(即MT模式)，每收到总线上的一个消息字后，均产生一个识别字(Identification Word)，通过识别字来确定其配对的消息字为1553B总线协议规定的命令字、状态字或者数据字，并已成为后续航天器采用的常用设计模式。

其中，具体地，以1553B字监视识别字及1553B消息格式组合规则作为逻辑前提，以RT(远程终端)在线标识判断作为逻辑条件，通过对原始数据的帧间迭代搜索，实现1553B消息类型的归并分离解析方法，并通过查询式设计思路得到有效应用；将1553B总线通信协议常用消息，同字监视模式(MT)消息重新拼接，实现1553B消息类型的归并分离。将星载二进制码流以文字特征数据的逻辑形式无误的描述及表达出来，保障了原始数据分离的完整性、准确性及可靠性。

解析后的数据格式保持与商业仿真卡(Conder-Bustool)存储的数据格式一致，采用查询式设计思路，并可兼容MT数据及商业仿真卡数据的查询、分析以及比对功能。从而进一步实现了单步查询、消息号查询、时间查询、警告查询、高级消息查询、数据比对、二次筛选以及源包筛选等商业总线监视器功能，完全满足字监视数据的地面测试及在轨应用需求。

图1示意性地示出了根据本发明优选实施例的卫星存储模块字监视数据信息流图。如图1所示，卫星平台存储模块在进入监视终端模式时(接收周期性E_PDU遥测源包)，按照1553B总线芯片提供的字监视功能，接收且记录1553B总线上传输的信息并有选择地提取信息。同样可在应用地面站可视弧段传输给数传分系统，并经数传信道传输给地面应用系统。

图2示意性地示出了根据本发明优选实施例的星载1553B总线字监视数据解析应用方法原理图。如图2所示，首先通过帧间偏移量循环和识别字偏移量循环，读取1553B总线字监视原始数据识别字；然后依次判断识别字的消息类型，判断收发类型并获取识别字和\或消息字变量，并且根据RT是否在线判断之前获取的识别字和\或消息字变量消息格式的正确性来判断命令字、状态字和数据字在原始帧的位置，最后采用数据字长度偏移量循环，按字监视原始数据识别字顺序逐一输出解析后的数据。

图3进一步示意性地示出了根据本发明优选实施例的星载1553B总线字监视数据解析应用方法流程图。如图3所示，数据格式以表1为例，存储的总线消息字和识别字为成对匹配。每一帧有效数据的第一个字是消息字，第二个字是此消息字对应的识别字，第三个字是消息字，第四个字是识别字，依次类推。

表1卫星BU-61580总线芯片字监视数据格式

作为示例，例如，具体原始数据解析方法如下：

(1)定义识别字，包括消息时间间隔Gaptime、字符标志Wordflag(是否识别字)、RT标志Thisrt(是否RT)、广播标志Broadcast(是否广播)、错误标志Error(是否错误)、消息类型Command(命令字或数据字)、总线通道Channel(总线A或B)、消息间隔Contiguous(是否连续)、方式代码ModeCode(是否方式字)；

(2)定义消息字，命令字特征包括RT地址Cad、收发标志TRflag、子地址/方式字SaMc、数据字计数/方式代码DaMc；状态字包括RT地址发送Sad、RT地址接收Ead、位特征SoMc(状态字的10个bit位，消息差错、测试手段、备用、广播指令接收、忙、子系统标志、动态总线控制接收、终端标志)。状态字对应的识别字特征，包括是否为状态字Cmc、是否为数据字Dwc、接收命令字判断Rcc、命令字与状态字RT地址一致性结果Crt；

(3)对航天器字监视数据进行读取。例如，可以采用三层循环逻辑对航天器字监视数据进行读取，第1层提供字监视原始数据每帧移动搜索的偏移量k，每次增加m+n(m、n在下文中具体说明)，完成全部数据帧的读取；第2层提供每帧内以4个字节识别字移动搜索的偏移量i(i在下文中具体说明)，每次增加4，完成每个识别字的读取；第3层提供以数据字长度DaMcint移动搜索的偏移量j(j在下文中具体说明)，每次增加4，完成每个完整消息的读取；

(4)根据目前航天器的1553B常用消息格式，以BC to RT、RT to BC、带数据字的方式指令(发送)、带数据字的方式指令(接收)、BC to RT广播，5种方式进行示例，其中BC表示总线控制器。当处于字监视模式(MT)时，会产生两种新的消息格式即BC to MT、MT to BC，可以例如采用四层判断逻辑对读取的航天器字监视数据进行解析，从字监视原始数据中将广播消息、方式字消息、BC&RT消息、BC&MT消息进行分离，对数据格式生成重新进行拼接。

(5)消息类型判断，根据步骤(3)定义的前2层循环，依次搜索当前帧每个识别字，获取步骤(1)中定义的变量，根据识别字bit位判断是否有匹配的消息类型格式(a～e)，如果成功匹配即为此消息的命令字或状态字，记录其第一个字节位置为x＝m，并存入数组为tmpMT[m+k+i]，tmpMT[m+1+k+i]：

a.广播消息：判断其是识别字、无错误、不是RT、是广播、是命令字、不是方式字；

b.方式字消息(RT&MT)：判读其是识别字、无错误、不是广播、是命令字、是方式字；

c.BC&RT消息：判读其是识别字、无错误、不是RT、不是广播、是命令字、不是方式字；

d.BC&MT消息：判断其是识别字、无错误、是RT、不是广播、是命令字、不是方式字；

e.非法消息：判断其不是识别字或有错误；

(6)由于仅消息类型判断无法区分命令字或状态字，a、e消息不涉及状态字可直接分离进行步骤(8)；b、c、d消息需进行收发类型判断(f～k)：首先假设步骤(5)获取的消息字为命令字，根据其中的TRflag、SaMc、DaMc进行收发判断，之后根据不同消息格式，获取步骤(2)中定义的变量：

f.方式字发送：SaMc仅当11111B时才为方式字，当为发送的数据字格式方式代码为10000B，“SaMc＝"31"&&DaMc＝"16"”；消息格式为“命令字-状态字-数据字”，获取Cad&Sad比对结果记为Crt，获取状态字及其识别字变量，“SoMc＝tmpMT[m+4+k+i]&0x06+tmpMT[m+5+k+i]，Cmc＝tmpMT[m+7+k+i]&0x08，Dwc＝tmpMT[m+11+k+i]&0x08”；

g.方式字接收：SaMc仅当11111B时才为方式字，当为接收的数据字格式方式代码为10001B，“SaMc＝"31"&&DaMc＝"17"”；消息格式为命令字-数据字-状态字，获取Cad&Ead比对结果记为Crt，获取状态字及其识别字变量，“SoMc＝tmpMT[m+8+k+i]&0x06+tmpMT[m+9+k+i]，

Cmc＝tmpMT[m+11+k+i]&0x08，Dwc＝tmpMT[m+7+k+i]&0x08”；

h.BC&RT发送：判断收发标志，“TRflag＝1”；消息格式为“命令字-状态字-数据字…数据字”，获取Cad&Sad比对结果记为Crt，获取状态字及其识别字变量，“SoMc＝tmpMT[m+4+k+i]&0x06+tmpMT[m+5+k+i]，Cmc＝tmpMT[m+7+k+i]&0x08，Dwc＝tmpMT[m+11+k+i]&0x08”；

i.BC&RT接收：由于接收时命令字中的收发标志为0，状态字中相应bit位为消息差错也为0，因此为避免将置服务请求状态字错当成命令字，通过Rcc＝tmpMT[m+k+i]&0x03*256+tmpMT[m+1+k+i]进行判断，“TRflag＝0&&Rcc！＝256”；消息格式为命令字-数据字…数据字-状态字，获取Cad&Ead比对结果记为Crt，获取状态字及其识别字变量，“SoMc＝tmpMT[m+4+k+i+DaMcint]&0x06+tmpMT[m+5+k+i+DaMcint]，

Cmc＝tmpMT[m+7+k+i+DaMcint]&0x08，Dwc＝tmpMT[m+7+k+i]&0x08”；

j.BC&MT发送：判断收发标志，“TRflag＝1”；消息格式为“命令字-数据字…数据字”，获取Cad&Sad比对结果记为Crt，获取下一消息命令字及其识别字变量，“SoMc＝tmpMT[m+4+k+i]&0x06+tmpMT[m+5+k+i]，

Cmc＝tmpMT[m+7+k+i]&0x08”；

k.BC&MT接收：判断收发标志，“TRflag＝0”；消息格式为命令字-数据字…数据字，获取Cad&Ead比对结果记为Crt，获取下一消息命令字及其识别字变量，“SoMc＝tmpMT[m+4+k+i+DaMcint]&0x06+tmpMT

[m+5k+i+DaMcint]，Cmc＝tmpMT[m+7+k+i+DaMcint]&0x08”；

(7)由于RT不在线会造成消息格式的变化，如发送时无数据字，状态字位置为下一消息命令字；接收时有数据字，状态字位置为下一消息命令字。因此需特殊进行RT是否在线判断(l～o)处理，通过步骤(6)获取的变量对消息格式进行判断：

l.方式字(RT在线)：发送消息格式同f，接收消息格式同g，分别判断①命令字与状态字的RT地址一致，“Crt＝0”；②状态字对应识别字中消息类型应为命令字，“Cmc＝1”；③状态字的位特征为0，“SoMc＝0”；④数据字对应识别字中消息类型应为数据字，“Dwc＝0”；

m.方式字(RT不在线)：发送消息格式仅为命令字，接收消息格式为命令字+数据字，分别判断①下一消息命令字对应识别字中消息类型应为命令字，“Cmc＝1”；②下一消息命令字对应的位特征bit不为0，“SoMc！＝0”；

n.BC&RT(RT在线)：发送消息格式同h，接收消息格式同i，分别判断①命令字与状态字的RT地址一致，“Crt＝0”；②状态字对应识别字中消息类型应为命令字，“Cmc＝1”；③状态字的位特征为0，“SoMc＝0”；④数据字对应识别字中消息类型应为数据字，“Dwc＝0”；

o.BC&RT&MT(RT不在线)：发送消息格式仅为命令字，接收消息格式为命令字+数据字…数据字，分别判断①下一消息命令字对应识别字中消息类型应为命令字，“Cmc＝1”；②下一消息命令字对应的位特征bit不为0，“SoMc！＝0”；

(8)根据步骤(1)～(7)判断结果可确定符合的消息格式，通过消息格式拼接，确定命令字第一字节位置记为x，如数据字、状态字在下一帧则对x进行字节补充(x＝x+m)，即可将字监视原始数据进行解析，最终获得各类消息的命令字、状态字及数据字位置(p-u)：

p.各类消息命令字：tmpMT[x+k+i]，tmpMT[x+1+k+i]；

q.广播、MT、方式字接收、RT接收消息的数据字：

tmpMT[x+k+i+j]+tmpMT[x+1+k+i+j]，j＝4,8,12…DaMcint；

r.方式字发送、RT发送消息的数据字：

tmpMT[x+4+k+i+j]+tmpMT[x+5+k+i+j]，j＝4,8,12…DaMcint；

s.方式字发送、RT发送消息的状态字：

tmpMT[x+4+k+i]+tmpMT[x+5+k+i]；

t.方式字接收消息的状态字：tmpMT[x+8+k+i]+tmpMT[x+9+k+i]；

u.RT接收消息的状态字：tmpMT[x+4+k+i+DaMcint]+tmpMT[x+5+k+i+DaMcint]；

对于应用方法，可以采用查询式设计思路，解析后的数据格式保持与商业仿真卡(Conder-Bustool)存储的数据格式一致，如图4所示，依托软件实现对航天器1553B总线字监视数据的应用效果，主要应用方法如下：

查询方法：包括Msg号单步消息\特征搜索查询、MT数据时间码查询、RT不在线消息警告查询、根据RT地址\子地址\字长度\收发标志匹配检索查询等；

比对方法：将MT数据及商业仿真卡数据的内容一致性自动化比对，并生成比对报告；

筛选方法：通过输入RT地址、子地址、字长度、收发标志等进行二次筛选，可二次分离MT总线数据。该方法扩展性良好，同样适用于1553B总线协议层封装的数据字解析，如基于服务原语的1553B源包特征值筛选，二次分离总线源包数据。

本发明与现有技术相比的优点至少包括：

(1)通过本发明的数据解析应用方法，实现了星载总线监视器功能。目前已有三颗卫星采用本发明方法，并已通过整星级测试验证，经过整星测试表明，应用本发明方法后，原始数据分离完整、准确，打破了星载总线监视数据地面无法解析应用的现状。

(2)本发明解析后的数据采用了查询式设计思路，实现了单步查询、消息号查询、时间查询、警告查询、高级消息查询、数据比对、二次筛选以及源包筛选等商业总线监视器功能，可以快速准确地对在轨发生的异常问题进行定位和机理分析，为在轨故障诊断及分析定位定良好基础。

(3)由于商业仿真卡(Conder-Bustool)已普遍用于航天器综合测试，本发明解析后的数据保持与其数据格式一致，并可兼容MT数据及商业仿真卡数据的查询、分析以及比对功能，充分增强了数据二次开发利用价值，丰富了卫星的测试手段，大大地提高测试判读效率。

需要说明的是，除非特别指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (6)

1.一种航天器数据解析应用方法，其特征在于包括：基于以总线字监视识别字及总线消息格式的组合，并且根据远程终端在线标识，通过对航天器原始数据的帧间迭代搜索，以及将总线通信协议的消息与字监视模式消息的拼接，实现总线消息类型的归并分离，从而将星载二进制码流以文字特征数据的逻辑形式进行表述。

2.根据权利要求1所述的航天器数据解析应用方法，其特征在于，其中将总线上传输的消息进行记录，其中每收到总线上的一个消息字后均产生一个识别字，通过识别字来确定其配对的消息字是总线协议规定的命令字还是状态字还是数据字。

3.根据权利要求1或2所述的航天器数据解析应用方法，其特征在于，其中卫星平台存储模块在进入监视终端模式时按照总线芯片提供的字监视功能，接收且记录总线上传输的信息；通过帧间偏移量循环和识别字偏移量循环，读取总线字监视原始数据识别字，并依次判断识别字的消息类型，判断收发类型并获取识别字和消息字变量，并且根据远程终端是否在线判断之前获取的识别字和消息字变量的消息格式的正确性，以判断命令字、状态字和数据字在原始帧的位置；此后采用数据字长度偏移量循环，按字监视原始数据识别字顺序进行解析，并逐一输出解析后的数据。

4.根据权利要求1或2所述的航天器数据解析应用方法，其特征在于，所述总线是1553B总线。

5.根据权利要求1或2所述的航天器数据解析应用方法，其特征在于，总线消息字和识别字成对匹配。

6.根据权利要求1或2所述的航天器数据解析应用方法，其特征在于，按字监视原始数据识别字顺序进行解析包括：定义识别字；定义消息字；对航天器字监视数据进行读取；根据航天器的消息格式，对读取的航天器字监视数据进行解析，从字监视原始数据中将广播消息、方式字消息、BC&RT消息、BC&MT消息进行分离，对数据格式生成重新进行拼接；判断消息类型；在判断消息类型为命令字，根据其中的收发标志、子地址或方式字、以及数据字计数或方式代码进行收发判断，并根据不同消息格式，获取定义的变量；取的变量对消息格式执行远程终端是否在线判断处理以确定消息格式；通过消息格式执行拼接。

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