CN113253694A - 卫星测控设备的控制系统及控制卫星测控设备的方法 - Google Patents

卫星测控设备的控制系统及控制卫星测控设备的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及卫星测控技术领域,提供一种卫星测控设备的控制系统及控制卫星测控设备的方法,该系统包括:多个测控站管理装置、数据处理服务端和一个或多个用户端;多个测控站管理装置分别设置在不同的卫星测控站,用于采集测控设备的状态数据并将该状态数据发送给数据处理服务端,还用于接收数据处理服务端的指令控制测控设备;数据处理服务端采集状态数据,解析后发送给用户端;接收用户端发出的对指定测控站管理装置的控制请求,生成指令,发送给指定测控站管理装置;用户端用于接收数据处理服务端解析出的状态数据,还用于向数据处理服务端发出对指定测控站管理装置控制的请求。本方案统一对不同的测控站进行控制,减小维护成本。

Description

卫星测控设备的控制系统及控制卫星测控设备的方法
技术领域
本发明涉及卫星测控技术领域,特别是涉及一种卫星测控设备的控制系统及控制卫星测控设备的方法。
背景技术
测控站的任务是直接对航天器进行跟踪测量、遥测、遥控和通信等,它将接收到的测量、遥测信息传送给航天控制中心,根据航天控制中心的指令与航天器通信,并配合控制中心完成对航天器的控制。
在对航天器进行跟踪测量、遥测、遥控前,需要对测控站的测控设备进行检测,使其具备对应跟踪任务的条件。
目前测控站在执行任务时,测控站控制系统进行控制。现有的控制系统采用C/S架构,即Client-Server(C/S)结构,通常只能用于局域网中,用户需要在其他的电脑上安装软件才能控制测控设备,用户群体固定并且适用面窄。并且,由于每个测控站的测控设备存在差异,每个测控站需要单独开发一个对应的软件。随着测控站数量的增多,同时管理不同的测控站的难度大,维护成本高,若发生故障,在无人监控的情况下难以及时处理从而影响测控任务的成功率。
因此,亟需开发一种测控设备的控制系统及控制方法,能够克服测控设备的差异,统一对不同的测控站进行控制。
发明内容
本发明的目的是提供一种卫星测控设备的控制系统及控制卫星测控设备的方法,能够克服测控设备的差异,统一对不同的测控站进行控制,减小对每个测控站的管理、维护成本。
为解决上述技术问题,作为本发明的一个方面,提供了一种卫星测控设备的控制系统,包括:多个测控站管理装置、数据处理服务端和一个或多个用户端;
多个测控站管理装置分别设置在不同的卫星测控站,每个测控站管理装置连接所在的卫星测控站的一个或多个测控设备和数据处理服务端,用于采集测控设备的状态数据并将该状态数据发送给数据处理服务端,还用于接收数据处理服务端的指令控制测控设备;多个测控站管理装置中至少两个测控站管理装置发送的状态数据的解析规则不同,至少两个测控站管理装置的指令规则不同;
数据处理服务端采集多个测控站管理装置发送的状态数据,解析后发送给一个或多个用户端;接收用户端发出的对指定测控站管理装置的控制请求,生成指令,发送给指定测控站管理装置;所述数据处理服务端包括数据解析模块和指令生成模块,所述数据解析模块根据测控站管理装置的状态数据提取该测控站管理装置所在的卫星测控站的标识,根据该标识找到该测控站管理装置所对应的解析规则并解析状态数据,将解析后的状态数据发给用户端;所述指令生成模块根据用户端发出的对指定测控站管理装置控制的请求,提取指定测控站管理装置所在的卫星测控站的标识,根据该标识找到该测控站管理装置所对应的指令规则并生成指令,将生成后的指令发送给指定测控站管理装置;
一个或多个用户端与数据处理服务端连接,用于接收数据处理服务端解析出的状态数据,还用于向数据处理服务端发出对指定测控站管理装置控制的请求。
进一步地,所述状态数据包括天线的俯仰角、方位、倾斜轴状态、L频段功放、S极化参数。
进一步地,所述数据处理服务端还包括消息推送模块,所述消息推送模块设置在数据解析模块和用户端之间,用于记录用户端订阅的卫星测控站,并向订阅了卫星测控站的用户端推送该用户端所订阅的卫星测控站所对应的状态数据。
进一步地,所述数据处理服务端还包括连接模块,所述消息推送模块和指令生成模块通过连接模块与用户端连接,所述连接模块还获取用户端订阅的卫星测控站的信息,并将该信息发送给消息推送模块。
进一步地,所述数据处理服务端还包括代码数据库,所述代码数据库与数据解析模块和指令生成模块连接,用于存储每个测控站管理装置所发送的状态数据的解析规则和每个测控站管理装置接收指令的指令规则。
作为本发明的另一个方面,提供一种控制卫星测控设备的方法,包括以下步骤:
采用所述的卫星测控设备的控制系统;
每个测控站管理装置采集该测控站管理装置所在的卫星测控站的测控设备的状态数据并将状态数据发送给数据处理服务端;
数据处理服务端接收每个测控站管理装置发送的状态数据,提取测控站管理装置所在的卫星测控站的标识,根据标识找到测控站管理装置所对应的解析规则并解析状态数据,将解析后的状态数据发给用户端;
用户端获取数据处理服务端发送的解析后的状态数据,向数据处理服务端发出对指定测控站管理装置控制的请求;
数据处理服务端根据用户端发出的对指定测控站管理装置控制的请求,提取指定测控站管理装置所在的卫星测控站的标识,根据该标识找到该测控站管理装置所对应的指令规则并生成指令,将生成后的指令发送给指定测控站管理装置;
指定测控站管理装置接收指令并根据指令控制测控设备。
进一步地,所述提取测控站管理装置所在的卫星测控站的标识的方法包括:
所述状态数据为字节流,获取该字节流的第1位和第2位的字节数据,根该字节数据得到该测控站管理装置所在的卫星测控站的标识。
进一步地,所述将解析后的状态数据发给用户端的方法包括:
获取用户端订阅的卫星测控站的信息,找到该状态数据对应的卫星测控站,向订阅了该卫星测控站的用户端发送解析后的状态数据。
进一步地,所述数据处理服务端和测控站管理装置通过TCP协议进行数据传输。
进一步地,所述数据处理服务端和用户端通过WebSocket协议进行数据传输。
进一步地,所述获取用户端订阅的卫星测控站的信息之前,先连接用户端和数据处理服务端,用户端选择订阅的卫星测控站,数据处理服务端生成新的WebSocket对象,将新的WebSocket加入列表中,新的WebSocket携带订阅的卫星测控站的标识和用户端的信息。
本发明的有益效果是:
本发明通过数据处理服务端接收各个测控站的测控设备的状态数据,并将每个状态数据根据其自身的规则进行解析,使用户端可以同时获取不同测控站的状态数据;根据不同测控站的指定规则生成不同的指令,使一个用户端就能控制不同的测控站的测控设备;不同的测控站能够统一管理,节约了成本,提升了效率。
附图说明
图1示意性示出了卫星测控设备的控制系统的结构图;
图2示意性示出了控制卫星测控设备的方法步骤图。
其中,1—测控站管理装置,2—数据处理服务端,21—数据解析模块,22—指令生成模块,23—消息推送模块,24—连接模块,25—代码数据库,3—用户端。
具体实施方式
以下对本发明的实施例进行详细说明,但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
作为本发明的第一个实施方式,提供一种卫星测控设备的控制系统,如图1所示,包括:多个测控站管理装置1、数据处理服务端2、一个或多个用户端3和故障监控设备(图中未示出)。
多个测控站管理装置1分别设置在不同的卫星测控站,例如可设置在精河、中卫、七台河、阿塞拜疆、法国、三亚等不同地方的测控站。每个测控站管理装置1连接所在的卫星的一个或多个测控设备和数据处理服务端2,用于采集测控设备的状态数据并将该状态数据发送给数据处理服务端2,还用于接收数据处理服务端2的指令控制测控设备。多个测控站管理装置1中至少两个测控站管理装置1发送的状态数据的解析规则不同,至少两个测控站管理装置1的指令规则不同。这些测控站管理装置1由于分布在不同的卫星测控站,每个卫星测控站的位置不同、观测的角度不同、测控设备也不同,因此不同的测控站管理装置1的状态数据的解析规则和指令规则不相同。卫星测控站是跟踪测量和控制卫星的地面系统,它包括跟踪测量系统、遥测系统、遥控系统等。跟踪测量系统利用无线电跟踪测量设备对卫星实施跟踪测量,获取卫星距离、方位角、俯仰角、距离变化率等运动参数,以确定卫星的轨道要素。遥测系统利用无线电遥测设备接收和解调卫星的遥测信号,从而获取卫星的工程参数和探测参数。遥控系统利用无线电遥控设备向卫星发送遥控指令,从而控制卫星的运动和工作状态。与卫星通信的测控设备大多为无线电遥控设备,例如天线。这些测控设备的状态数据包括天线的俯仰角、方位、倾斜轴状态、L频段功放、S极化参数,这些状态数据决定了测控设备能否准确跟踪测量、获取遥测数据、遥控卫星,因此本方案将测控站管理装置1设置在不同的卫星测控站,每个测控站管理装置1监控该卫星测控站的所有测控设备,然后通过数据处理服务端2统一处理所有测控站管理装置1的所有状态数据,能够实现一个用户端3就能实时监控到所有卫星测控站的所有测控设备,减小人力成本。
数据处理服务端2采集多个测控站管理装置1发送的状态数据,解析后发送给一个或多个用户端3;接收用户端3发出的对指定测控站管理装置1的控制请求,生成指令,发送给指定测控站管理装置1。具体地,数据处理服务端2包括数据解析模块21、指令生成模块22、消息推送模块23、连接模块24和代码数据库25。数据解析模块21根据测控站管理装置1的状态数据提取该测控站管理装置1所在的卫星测控站的标识,根据该标识从代码数据库25中找到该测控站管理装置1所对应的解析规则并解析状态数据,将解析后的状态数据通过连接模块24发给用户端3。指令生成模块22根据用户端3发出的对指定测控站管理装置1控制的请求,提取指定测控站管理装置1所在的卫星测控站的标识,根据该标识从代码数据库25中找到该测控站管理装置1所对应的指令规则并生成指令,将生成后的指令发送给指定测控站管理装置1。消息推送模块23设置在数据解析模块21和用户端3之间,用于记录用户端3订阅的卫星测控站,并向订阅了卫星测控站的用户端3推送该用户端3所订阅的卫星测控站所对应的状态数据。由于用户端3的数量较多,可多达1000个以上,加上卫星测控站的数量多,且每个卫星测控站的测控站管理装置1每秒都会向数据处理服务端2发送状态数据,因此如果向所有用户端3同时推送所有卫星测控站的所有测控设备的状态数据,则会耗费不必要的资源,还会降低速度,影响用户端3的监测效率。因此设置消息推送模块23定向地向用户端3推送用户端3想要知道的信息,即用户端3订阅的卫星测控站所对应的测状态信息。连接模块24作为数据处理服务端2与用户端3的通讯接口,一侧与用户端3通过WebSocket协议连接,另一侧与数据处理服务端2的消息推送模块23和指令生成模块22连接。连接模块24从用户端3获取用户端3订阅的卫星测控站的信息,并将该信息发送给消息推送模块23。代码数据库25与数据解析模块21和指令生成模块22连接,用于存储每个测控站管理装置1所发送的状态数据的解析规则和每个测控站管理装置1接收指令的指令规则。
一个或多个用户端3与数据处理服务端2连接,用于通过连接模块24接收数据处理服务端2解析出的状态数据,还用于通过连接模块24向数据处理服务端2发出对指定测控站管理装置1控制的请求。用户端3通过浏览器登陆,因此用户端3可以以台式机作为载体,也可以以笔记本电脑作为载体,应用在不同的场景和场地,使得用户端3不局限于局域网而是通过网络随时随地就能监测到每个测控设备的信息,还能控制每个测控设备。用户端3与数据处理服务端2形成了B/S架构,即为Browser/Server(浏览器/服务器模式),是WEB兴起后的一种网络结构模式,WEB浏览器是客户端最主要的应用软件。这种模式统一了客户端,将系统功能实现的核心部分集中到服务器上,简化了系统的开发、维护和使用。客户机上只要安装一个浏览器,如Netscape Navigator或Internet Explorer,服务器安装SQL Server、Oracle、MYSQL等数据库。浏览器通过Web Server 同数据库进行数据交互。
故障监控设备用于测控站管理装置1和数据处理服务端2之间的网络链路通断的监控、数据处理服务端2和用户端3之间的网络链路通断的监控以及数据处理服务端2内部的故障监控。
本方案将原有的物理设备的C/S架构转换至B/S架构,无需单独维护多套测控软件,降低了维护成本、加强了分布性、简化了开发方式,实现了多个用户端随时随地监测和控制所有卫星测控站的测控设备,不同的测控设备统一管理,在最大化地提高监测和控制效率的同时,集中监控、分析测控设备,减小了管理、维护成本。
作为本发明的第二个实施方式,提供一种控制卫星测控设备的方法,采用第一个实施方式的卫星测控设备的控制系统,如图2所示,包括以下步骤:
S1:每个测控站管理装置1采集该测控站管理装置1所在的卫星测控站的测控设备的状态数据并通过TCP协议将状态数据发送给数据处理服务端2。状态数据包括天线的俯仰角、方位、倾斜轴状态、L频段功放、S极化参数、S频段上变频器参数、S频段下变频器参数、S频段功放参数、X极化参数、X跟踪参数等。
S2:数据处理服务端2接收每个测控站管理装置1发送的状态数据,数据解析模块21提取测控站管理装置1所在的卫星测控站的标识,根据标识从代码数据库25中找到测控站管理装置1所对应的解析规则并解析状态数据,将解析后的状态数据通过连接模块24发给用户端3。在发送给用户端3之前,先通过WebSocket连接用户端3和数据处理服务端2的连接模块24,用户端3选择订阅的卫星测控站,数据处理服务端2的连接模块24生成新的WebSocket对象,将新的WebSocket对象发送给消息推送模块23,消息推送模块23加入列表中,新的WebSocket对象携带订阅的卫星测控站的标识和用户端3的信息,然后解析后的状态数据经过消息推送模块23,消息推送模块23获取用户端3订阅的卫星测控站的信息,找到解析后的状态数据对应的卫星测控站,通过连接模块24向订阅了该卫星测控站的用户端3发送解析后的状态数据。WebSocket是一种在单个TCP连接上进行全双工通信的协议。WebSocket通信协议于2011年被IETF定为标准RFC 6455,并由RFC7936补充规范。WebSocketAPI也被W3C定为标准。WebSocket使得客户端和服务器之间的数据交换变得更加简单,允许服务端主动向客户端推送数据。在WebSocket API中,浏览器和服务器只需要完成一次握手,两者之间就直接可以创建持久性的连接,并进行双向数据传输。数据解析模块21提取测控站管理装置1所在的卫星测控站的标识的具体方法为:状态数据为字节流,获取该字节流的第1位和第2位的字节数据,根该字节数据得到该测控站管理装置1所在的卫星测控站的标识。
S3:用户端3获取数据处理服务端2发送的解析后的状态数据,向数据处理服务端2发出对指定测控站管理装置1控制的请求。用户端3通过浏览器登陆界面,界面左侧为设备管理列表,用于显示用户端3订阅的卫星测控站的信息,例如:精河、三亚、七台河、中卫、阿塞拜疆和法国的卫星测控站;界面中央的上部为显示界面,用于显示设备管理列表中选中的卫星测控站的测控设备的解析后的状态数据,包括方位、俯仰、X轴、Y轴、Z轴等信息。界面中央的下部为用户端3的控制界面,用户端3通过控制界面提出对该测控站管理装置1的控制请求。由于不同卫星测控站的测控设备不同,控制请求的内容也不相同。
S4:数据处理服务端2根据用户端3发出的对指定测控站管理装置1控制的请求,指令生成模块22提取指定测控站管理装置1所在的卫星测控站的标识,根据该标识从代码数据库25中找到该测控站管理装置1所对应的指令规则并生成指令,将生成后的指令发送给指定测控站管理装置1。
S5:指定测控站管理装置1通过TCP协议接收指令并根据指令控制测控设备。
在数据传输、处理的同时,还实时监控测控站管理装置1和数据处理服务端2之间的网络链路通断、数据处理服务端2和用户端3之间的网络链路通断以及数据处理服务端2内部的故障。
本方案采用WebSocket 全双工通信的协议进行数据传输,减少了采用传统轮询对服务端的开销,同时实现了多个用户端随时随地监测和控制所有卫星测控站的测控设备,不同的测控设备统一管理,在最大化地提高监测和控制效率的同时,集中监控、分析测控设备,减小了管理、维护成本。
以上仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种卫星测控设备的控制系统,其特征在于,包括:多个测控站管理装置、数据处理服务端和一个或多个用户端;
多个测控站管理装置分别设置在不同的卫星测控站,每个测控站管理装置连接所在的卫星测控站的一个或多个测控设备和数据处理服务端,用于采集测控设备的状态数据并将该状态数据发送给数据处理服务端,还用于接收数据处理服务端的指令控制测控设备;多个测控站管理装置中至少两个测控站管理装置发送的状态数据的解析规则不同,至少两个测控站管理装置的指令规则不同;
数据处理服务端采集多个测控站管理装置发送的状态数据,解析后发给一个或多个用户端;接收用户端发出的对指定测控站管理装置的控制请求,生成指令,将该指令发送给指定测控站管理装置;所述数据处理服务端包括数据解析模块和指令生成模块,所述数据解析模块根据测控站管理装置的状态数据提取该测控站管理装置所在的卫星测控站的标识,根据该标识找到该测控站管理装置所对应的解析规则并解析状态数据,将解析后的状态数据发给用户端;所述指令生成模块根据用户端发出的对指定测控站管理装置控制的请求,提取指定测控站管理装置所在的卫星测控站的标识,根据该标识找到该测控站管理装置所对应的指令规则并生成指令,将生成后的指令发送给指定测控站管理装置;
一个或多个用户端与数据处理服务端连接,用于接收数据处理服务端解析出的状态数据,还用于向数据处理服务端发出对指定测控站管理装置控制的请求。
2.根据权利要求1所述的卫星测控设备的控制系统,其特征在于,所述状态数据包括天线的俯仰角、方位、倾斜轴状态、L频段功放、S极化参数。
3.根据权利要求1所述的卫星测控设备的控制系统,其特征在于,所述数据处理服务端还包括消息推送模块,所述消息推送模块设置在数据解析模块和用户端之间,用于记录用户端订阅的卫星测控站,并向订阅了卫星测控站的用户端推送该用户端所订阅的卫星测控站对应的状态数据。
4.根据权利要求3所述的卫星测控设备的控制系统,其特征在于,所述数据处理服务端还包括连接模块,所述消息推送模块和指令生成模块通过连接模块与用户端连接,所述连接模块还获取用户端订阅的卫星测控站的信息,并将该信息发送给消息推送模块。
5.根据权利要求1所述的卫星测控设备的控制系统,其特征在于,所述数据处理服务端还包括代码数据库,所述代码数据库与数据解析模块和指令生成模块连接,用于储存每个测控站管理装置所发送的状态数据的解析规则和每个测控站管理装置接收指令的指令规则。
6.一种控制卫星测控设备的方法,其特征在于,包括以下步骤:
采用权利要求1-5中任一项所述的卫星测控设备的控制系统;
每个测控站管理装置采集该测控站管理装置所在的卫星测控站的测控设备的状态数据并将状态数据发送给数据处理服务端;
数据处理服务端接收每个测控站管理装置发送的状态数据,提取测控站管理装置所在的卫星测控站的标识,根据标识找到测控站管理装置所对应的解析规则并解析状态数据,将解析后的状态数据发给用户端;
用户端获取数据处理服务端发送的解析后的状态数据,向数据处理服务端发出对指定测控站管理装置控制的请求;
数据处理服务端根据用户端发出的对指定测控站管理装置控制的请求,提取指定测控站管理装置所在的卫星测量站的标识,根据该标识找到该测控站管理装置所对应的指令规则并生成指令,将生成后的指令发送给指定测控站管理装置;
指定测控站管理装置接收指令并根据指令控制测控设备。
7.根据权利要求6所述的控制卫星测控设备的方法,其特征在于,所述提取测控站管理装置所在的卫星测控站的标识的方法包括:
所述状态数据为字节流,获取该字节流的第1位和第2位的字节数据,根据该字节数据得到该测控站管理装置所在的卫星测控站的标识。
8.根据权利要求6所述的控制卫星测控设备的方法,其特征在于,所述将解析后的状态数据发给用户端的方法包括:
获取用户端订阅的卫星测控站的信息,找到该状态数据对应的卫星测控站,向订阅了该卫星测控站的用户端发送解析后的状态数据。
9.根据权利要求8所述的控制卫星测控设备的方法,其特征在于,所述数据处理服务端和用户端通过WebSocket协议进行数据传输。
10.根据权利要求9所述的控制卫星测控设备的方法,其特征在于,所述获取用户端订阅的卫星测控站的信息之前,先连接用户端和数据处理服务端,用户端选择订阅的卫星测控站,数据处理服务端生成新的WebSocket对象,将新的WebSocket对象加入列表中,新的WebSocket对象携带订阅的卫星测控站的标识和用户端的信息。
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