CN113541764B - 一种多星组网的地面管控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多星组网的地面管控系统，所述地面站系统的管控中心软件框架包括：用户控制层，响应于用户的交互指令，向所述用户展示卫星通信网络的关联数据，以及通过第一接口向业务逻辑层发送用户指令和/或获取所述业务逻辑层发送的数据；业务逻辑层，响应于所述用户指令并向数据采集与分发层发送数据请求，以及通过第二接口接收数据采集与分发层发送的数据；数据采集与分发层，响应于所述数据请求形成数据任务，并基于所述数据任务进行数据调度，以及将数据调度结果发送给所述业务逻辑层。本公开的地面站系统将地面控制中心软件划分成独立的服务，遵从微服务的设计原则每个服务之间相对独立，并且服务之间具有低耦合。

Description

一种多星组网的地面管控系统

技术领域

本发明涉及卫星通信组网技术领域，尤其涉及一种多星组网的地面管控系统。

背景技术

卫星通信系统一般由卫星端、用户端、地面端三部分组成。卫星端在空中起中继站的作用，即把地面站发上来的电磁波放大后通过一跳或者多跳再返送回另一地面站。用户端即是各种用户终端。地面站则是卫星端与地面公众网的接口，地面用户可以通过地面站出入卫星系统形成链路，同时地面站还包括地面卫星管控中心，其不仅是指挥卫星工作的枢纽，也是卫星的地面指挥部，负责指挥和监视卫星的运行，从而完成卫星服役间的各项任务。

随着卫星应用和技术的发展，以及大规模星座的规划及建设，针对大规模星座的管控技术已经成为发展趋势。现有的卫星地面管控中心的体制大体经历了测控站->测控中心+测控站网->(测控中心+测控网)+(运控中心+运控网)->测控运控一体化->网络化管控的发展历程，网络化管控可以降低传统地基管控布站的要求，在降低建设成本的同时可以大大提高卫星管控效率，已经成为卫星系统建设发展的一个必然趋势。

但是已有管控系统的软件架构设计无法匹配现有地面管控中心的发展速度，使得整个管控系统面临着：地面管控中心的软件系统运营维护成本较高，升级和功能扩展时较为复杂，需要全部模块的开发人员共同参与；整个系统的可靠性虽较高，但应对如机房断电能特殊条件下的故障迁移能力差，亟需改进。

发明内容

本发明实施例提供一种多星组网的地面管控系统，地面站系统的管控中心软件框架通过模块化、服务化设计，将地面控制中心软件划分成独立的服务，遵从微服务的设计原则每个服务之间相对独立，并且服务之间具有低耦合度。

本公开实施例提出一种多星组网的地面管控系统，包括：

用户控制层，响应于用户的交互指令，向所述用户展示卫星通信网络的关联数据，以及通过第一接口向业务逻辑层发送用户指令和/或获取所述业务逻辑层发送的数据；

业务逻辑层，响应于所述用户指令并向数据采集与分发层发送数据请求，以及通过第二接口接收数据采集与分发层发送的数据；

数据采集与分发层，响应于所述数据请求形成数据任务，并基于所述数据任务进行数据调度，以及将数据调度结果发送给所述业务逻辑层。

在一些实施例中，所述卫星通信网络的关联数据至少包括如下中的一种：卫星运行数据、地面站运行数据、业务运行数据、用户运行数据、网络运行数据、资源运行数据以及任务开展数据；

所述第一接口至少支持如下接口协议中的一种：REST接口协议和WebSocket接口协议。

在一些实施例中，所述用户控制层，还用于基于所述用户指令进行指令转换后，发送至所述业务逻辑层；

所述用户控制层，还用于为用户提供如下服务中的至少一种：卫星综合管理服务、站网综合管理服务、业务综合管理服务、用户综合管理服务、网络综合管理服务、资源综合管理服务和任务综合管理服务。

在一些实施例中，所述业务逻辑层还用于提供如下至少一种服务：信息处理服务、卫星管理服务、站网管理服务、业务管理服务、用户管理服务、网络管理服务、资源管理服务、任务规划服务；以及

将各个服务按照功能划分为服务簇，并将各个服务簇按照微服务的形式独立部署，且各个服务簇均受控于支撑服务层。

在一些实施例中，所述业务逻辑层，还用于将所述数据请求以及对应的预设数据策略发送至所述数据采集与分发层。

在一些实施例中，所述数据采集与分发层还用于接入目标对象的实时数据和/或非实时数据；以及

进行数据标识和接口转换，以通过指定类型的服务向所述业务逻辑层提供数据。

在一些实施例中，所述指定类型的服务至少包括如下中的一种：数据订阅服务、数据调度服务、数据转发服务、数据模型元数据管理服务、数据异常监控服务、数据存储服务和数据采集服务。

在一些实施例中，所述数据采集与分发层还用于将采集获得的数据按照预设数据定义进行格式化，并将检出的异常数据按照数据分类存储至相应的数据库；

其中时序数据存入Hbase数据库、实时数据存入Redis数据库、基础数据存入MySQL数据库。

在一些实施例中，还包括支撑服务层通过云平台管理、微服务管控、数据库集群管理、消息集群管理、缓存集群管理和公共应用支撑，以为所述用户控制层、所述业务逻辑层以及所述数据采集与分发层提供业务支撑。

本发明实施例中地面站系统的管控中心软件框架通过模块化、服务化设计，将地面控制中心软件划分成独立的服务，遵从微服务的设计原则每个服务之间相对独立，并且服务之间具有低耦合。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本公开实施例地面管控中心软件分层架构图。

图2为本公开实施例地面管控中心软件分层服务细分图。

图3为本公开实施例用户控制层组成结构。

图4为本公开实施例数据采集与分发层组成结构。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本公开实施例提出一种多星组网的地面管控系统，如图1所示，地面站系统的管控中心软件框架包括：

用户控制层，响应于用户的交互指令，向所述用户展示卫星通信网络的关联数据，以及通过第一接口向业务逻辑层发送用户指令和/或获取所述业务逻辑层发送的数据。本示例中如图1、图2所示，用户控制层位于地面管控系统架构的最上层，是用户与地面管控中心的交互通道，用户控制层可以将地面管控中心的功能以可视化的形式展现出来。当用户控制层还可以接收用户的配置请求，通过与业务逻辑的南向接口调用业务逻辑层的核心服务，并获取其响应后的接口参数，通过处理并显示在界面上。

业务逻辑层，响应于所述用户指令并向数据采集与分发层发送数据请求，以及通过第二接口接收数据采集与分发层发送的数据。具体的说业务逻辑层可以由多个相互独立部署的微服务组成。随着业务需求的变化，新的服务可以采用插件的方式热部署上线，为用户控制层提供实际功能支持，同时业务逻辑层将数据需求传递给数据采集与分发层，调用数据服务；根据功能业务逻辑层可以划分为多个服务。

数据采集与分发层，响应于所述数据请求形成数据任务，并基于所述数据任务进行数据调度，以及将数据调度结果发送给所述业务逻辑层。也即数据采集与分发层可以接受业务逻辑层的服务数据请求相应的接口给业务逻辑层提供调用服务，并与下层被管对象进行数据传输，数据采集与分发层还可以进行元数据分类与存储。被管对象层可以包含卫星、地面站、网控等实物设备，被管对象层也可以非地面管控系统软件架构的一部分。

本公开实施例的地面管控中心软件系统架构进行模块化、服务化设计，通过将地面控制中心软件划分成独立的服务，遵从微服务的设计原则每个服务之间相对独立，耦合度较低，这样就能保证某项功能模块的升级不会导致其余功能模块的再编译开发，同时能够提高整个系统应用持续交付和持续部署、消息高可靠传输、系统弹性伸缩等能力。

在一些实施例中，还包括支撑服务层通过云平台管理、微服务管控、数据库集群管理、消息集群管理、缓存集群管理和公共应用支撑，以为所述用户控制层、所述业务逻辑层以及所述数据采集与分发层提供业务支撑。

在一些实施例中，所述卫星通信网络的关联数据至少包括如下中的一种：卫星运行数据、地面站运行数据、业务运行数据、用户运行数据、网络运行数据、资源运行数据以及任务开展数据；所述第一接口至少支持如下接口协议中的一种：REST接口协议和WebSocket接口协议。本示例中用户控制层可以响应于用户的交互指令，对外向用户将整个卫星通信网络中的卫星、地面站、业务、用户、网络、资源的运行情况，任务的开展情况，以可视化的形式通过该层的不同服务统一展现出来。用户控制层主体可以采用REST(RepresentationalState Transfer，REST)接口协议，部分实时交互较强的接口采用WebSocket接口协议。

在一些实施例中，如图3所示，所述用户控制层，还用于基于所述用户指令进行指令转换后，发送至所述业务逻辑层；所述用户控制层，还用于为用户提供如下服务中的至少一种：卫星综合管理服务、站网综合管理服务、业务综合管理服务、用户综合管理服务、网络综合管理服务、资源综合管理服务和任务综合管理服务。由此用户控制层可以实现同时针对多星任务的动态变化，从而可实现插件动态管理支持插件动态部署。

在一些实施例中，所述业务逻辑层还用于提供如下至少一种服务：信息处理服务、卫星管理服务、站网管理服务、业务管理服务、用户管理服务、网络管理服务、资源管理服务、任务规划服务；以及将各个服务按照功能划分为服务簇，并将各个服务簇按照微服务的形式独立部署，且各个服务簇均受控于支撑服务层。在一些实施例中，所述业务逻辑层，还用于将所述数据请求以及对应的预设数据策略发送至所述数据采集与分发层。也即本示例中业务逻辑层还可以接收用户控制层的命令，串联各个服务解析传递来的参数，从而返回用户控制层所要的数据，此外业务逻辑层处理完各类数据之后，还可以通过信息处理服务，按照数据订阅的方式以生产者身份发布主题供数据采集与分发层订阅。

在一些实施例中，如图4所示，所述数据采集与分发层还用于接入目标对象的实时数据和/或非实时数据；以及进行数据标识和接口转换，以通过指定类型的服务向所述业务逻辑层提供数据。在一些实施例中，所述指定类型的服务至少包括如下中的一种：数据订阅服务、数据调度服务、数据转发服务、数据模型元数据管理服务、数据异常监控服务、数据存储服务和数据采集服务。在一些实施例中，所述数据采集与分发层还用于将采集获得的数据按照预设数据定义进行格式化，并将检出的异常数据按照数据分类存储至相应的数据库；其中时序数据存入Hbase数据库、实时数据存入Redis数据库、基础数据存入MySQL数据库。

具体的说，本示例中数据采集与分发层可以包括数据订阅服务、数据调度服务、数据转发服务、数据模型元数据管理服务、数据异常监控服务、数据存储服务和数据采集服务，通过在地面管控中心软件系统中建立南向接口适配通道，解决不同被管对象实时数据和非实时数据的接入，同时对异常数据进行判定，按照时序数据存入Hbase数据库、实时数据存入Redis数据库、基础数据存入MySQL数据库，保存到支撑服务层中，此外数据采集与分发层能够接受业务逻辑层服务的数据订阅请求，并形成数据任务进行调度。

本公开的多星组网的地面管控系统，地面站系统的管控中心软件框架可以将各层进一步划分为各个微服务同时采用云化部署，每个微服务之间具有松耦合性，可根据用户的需求进行自由编排组合。并且可以将微服务和云化架构的设计理念引入卫星通信领域地面管控中心软件架构设计中，其中微服务架构理念用来解决系统功能变化的适应能力，当有新的功能引入时只需补充网络编排、业务编排等业务逻辑服务能力，无需对原有服务能力做大的调整；云化架构的引入用来解决，系统迭代演进过程中，卫星和地面站数量不断增加，异构数据量迅猛增多时的不同数据量级的处理能力，同时通过提升地面运控系统对服务器资源的利用效率来降低硬件成本的持续投入。并且各层服务独立部署，实现真正的高内聚低耦合，满足未来卫星通信地面管控中心“技术可迭代、功能可扩展、性能可升级”的需求。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (7)

1.一种多星组网的地面管控系统，其特征在于，地面站系统的管控中心软件框架包括：

用户控制层，响应于用户的交互指令，向所述用户展示卫星通信网络的关联数据，以及通过第一接口向业务逻辑层发送用户指令和/或获取所述业务逻辑层发送的数据；

业务逻辑层，响应于所述用户指令并向数据采集与分发层发送数据请求，以及通过第二接口接收数据采集与分发层发送的数据；

数据采集与分发层，响应于所述数据请求形成数据任务，并基于所述数据任务进行数据调度，以及将数据调度结果发送给所述业务逻辑层；

所述用户控制层，还用于基于所述用户指令进行指令转换后，发送至所述业务逻辑层；

所述业务逻辑层的各个服务按照功能划分为服务簇，并将各个服务簇按照微服务的形式独立部署，且各个服务簇均受控于支撑服务层；

所述业务逻辑层，还用于将所述数据请求以及对应的预设数据策略发送至所述数据采集与分发层；

所述数据采集与分发层还用于接入目标对象的实时数据和/或非实时数据；以及

进行数据标识和接口转换，以通过指定类型的服务向所述业务逻辑层提供数据；

所述数据采集与分发层还用于将采集获得的数据按照预设数据定义进行格式化，并将检出的异常数据按照数据分类存储至相应的数据库。

2.如权利要求1所述的多星组网的地面管控系统，其特征在于，所述卫星通信网络的关联数据至少包括如下中的一种：卫星运行数据、地面站运行数据、业务运行数据、用户运行数据、网络运行数据、资源运行数据以及任务开展数据；

所述第一接口至少支持如下接口协议中的一种：REST接口协议和WebSocket接口协议。

3.如权利要求1所述的多星组网的地面管控系统，其特征在于，所述用户控制层，还用于为用户提供如下服务中的至少一种：卫星综合管理服务、站网综合管理服务、业务综合管理服务、用户综合管理服务、网络综合管理服务、资源综合管理服务和任务综合管理服务。

4.如权利要求1所述的多星组网的地面管控系统，其特征在于，所述业务逻辑层还用于提供如下至少一种服务：信息处理服务、卫星管理服务、站网管理服务、业务管理服务、用户管理服务、网络管理服务、资源管理服务、任务规划服务。

5.如权利要求1所述的多星组网的地面管控系统，其特征在于，所述指定类型的服务至少包括如下中的一种：数据订阅服务、数据调度服务、数据转发服务、数据模型元数据管理服务、数据异常监控服务、数据存储服务和数据采集服务。

6.如权利要求1所述的多星组网的地面管控系统，其特征在于，时序数据存入Hbase数据库、实时数据存入Redis数据库、基础数据存入MySQL数据库。

7.如权利要求1所述的多星组网的地面管控系统，其特征在于，还包括支撑服务层通过云平台管理、微服务管控、数据库集群管理、消息集群管理、缓存集群管理和公共应用支撑，以为所述用户控制层、所述业务逻辑层以及所述数据采集与分发层提供业务支撑。

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