CN115334105A - 一种航天地面测控数据交互方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种航天地面测控数据交互方法及系统，该方法包括当数据收发服务接收外部数据后，根据通信节点协议，由相应的协议处理服务进行解析与识别、存储；当有数据向外发送时，由指定的协议处理服务进行打包、识别、存储；识别信息被存储于系统数据库中，交互支持服务定时周期地刷新信息到界面进行监视。本发明通过采用微服务技术，提供了主用服务、备用服务，当主用服务出现故障，备用服务也能继续提供服务，通过数据分流、轻量级识别与独立界面监视等措施，提高了数据传输效率，根据模型配置，识别数据传输任务的用户方向、传输数据类型，并按照统一规则，将原始数据以文件形式存储到共享FTP上组织起来，实现对收发数据的完全追溯。
Description
技术领域
本发明涉及航天地面测控技术领域，尤其涉及到一种航天地面测控数据交互方法及系统。
背景技术
我国是航天事业大国，航天器发射、航天试验、航天器操控、航天探索、载人航天、航天通信服务、航天导航服务等各类航天活动频繁，均离不开作为基础设施的航天测控网。航天测控网是航天系统工程的一个重要组成部分，是对航天器飞行状态进行跟踪、测量并控制航天器运动和工作状态的专用系统。
航天地面测控系统属于航天测控网，随着航天测控网的膨胀，系统测控业务需求不断提高，各种测控设备也随之增加，给航天地面测控系统对外数据交互带来了巨大压力，必然对数据交互的稳定性、数据传输容量、可扩展性等提出更高要求。开展数据交互方法的研究，对于提高数据交互的适应性以及工程运用具有重大的现实意义。
针对航天地面测控数据传输任务多、频度高、带宽低、数据重要等特点，急需研究解决的重要问题是如何根据任务数据的样式及流量，实现任务数据的连续稳定收发，实现数据传输过程的持续监视，并一定程度上适应数据传输任务的扩展。
在稳定可靠、可扩展的标准下，现有航天地面测控数据交互方法均存在一定的不足，具有一定的局限性。例如：(1)只考虑现有数据传输需求，无法扩展新的传输通信协议，难以适应后续新的数据交互需求；(2)当主用数据交互服务异常时，对外做不到无感切换到备用数据交互服务，以继续执行数据传输任务；(3)通常是对数据传输总量等进行整体监视，无法监视与各方向的数据流量、数据样式，进而难以根据任务数据流量进行带宽分配；(4)难以对数据交互任务进行分流，做不到数据交互服务负载均衡；(5)界面实时显示、数据解析等工作太重，会对数据交互速率造成影响，特别是在高速数据传输时尤为明显；(6)欠缺数据传输任务异常处理，甚至造成后续数据传输任务无法执行或执行异常；(7)没有存储收发的原始数据，缺少数据追溯手段。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种航天地面测控数据交互方法及系统，旨在解决目前航天地面测控数据交互无法实现任务数据的连续稳定收发与数据传输过程的持续监视的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供一种航天地面测控数据交互方法，所述方法包括以下步骤：
当接收测控数据时：
S11：对测控数据进行存储，识别测控数据的数据类型和数据源端；
S12：判断接收的测控数据的数据类型是否可识别或匹配通信协议，接收的测控数据的数据源端是否可识别或属于此端源；
S13：若是，将数据类型和数据源端封装为内部消息，按预设topic向系统内部发送消息；若否，数据库记录接收的测控数据；
S14周期定时读取数据库中存储的记录信息，在界面上呈现周期或非周期的传输任务情况以及通信链路状态；
当发送测控数据时：
S21：对测控数据进行存储，识别测控数据的数据类型和数据端源；
S22：判断发送的测控数据的数据类型是否可识别或匹配通信协议，测控数据的数据源端是否可识别或属于目的端；
S23：若是，按照通信协议打包数据并执行数据发送；若否，数据库记录发送的测控数据；
S24：周期定时读取数据库中存储的记录信息，在界面上呈现周期或非周期的传输任务情况以及通信链路状态。
可选的，所述当接收测控数据时，所述方法还包括：按照数据交互模型配置，以用户方向创建接收通信节点，接收通信节点等待接收数据。
可选的，接收数据时，若出现连接中断、接收超时、数据不全、非白名单异常时，进行异常处置，记录接收任务信息，结束当次数据接收任务。
可选的，所述步骤S11中，具体包括：
对文件类数据，将本地数据文件直接迁移至FTP共享存储上；
对报文类数据，将之存储到本地数据文件中，待达到一定数量后，迁移至FTP共享存储上；
按照通信协议解析数据，对文件类数据，提取文件名信息；对报文类数据，提取报文帧头信息；从文件名/报文帧头，获得数据类型和数据源端。
可选的，所述步骤S12，具体包括：
按照信息识别模型配置，判断接收的测控数据的数据类型，若类型不可识别、类型协议不匹配通信协议，直接将接收任务信息记录后，结束当次数据接收任务；
按照信息识别模型配置，判断接收的测控数据的数据源端，若源端不可识别、通信节点不属于此源端，直接将接收任务信息记录后，结束当次数据接收任务。
可选的，当发送测控数据时，所述方法还包括：按照数据交互模型配置，以用户方向创建发送通信节点，发送通信节点等待发送数据。
可选的，所述步骤S21，具体包括：
对文件类数据，将本地数据文件直接迁移至FTP共享存储上；
对报文类数据，将之存储到本地数据文件中，待达到一定数量后，迁移至FTP共享存储上；
从消息topic与内容公共头，对文件类数据，提取文件名信息；对报文类数据，提取报文帧头信息；从文件名/报文帧头，获得数据类型和数据源端。
可选的，所述步骤S22，具体包括：
按照信息识别模型配置，判断是待发送数据的数据类型，若类型不可识别、类型协议不匹配通信协议，直接将发送任务信息记录后，结束当次数据发送任务；
按照信息识别模型配置，判断是待发送数据的数据目的端，若目的端不可识别、通信节点不属于此目的端，直接将发送任务信息记录后，结束当次数据发送任务。
可选的，发送数据前，按照通信协议打包数据；发送数据时，若出现连接中断、发送超时等异常时，进行异常处置，直接将发送任务信息记录后，结束当次数据发送任务。
此外，为了实现上述目的，本发明还提供了一种航天地面测控数据交互系统，应用于如上所述的航天地面测控数据交互方法；其中：所述航天地面测控数据交互系统包括数据收发服务模块、协议处理服务模块和交互支持服务模块；所述数据收发服务模块用于通信节点的创建以及数据接收与发送，所述协议处理服务模块用于数据协议打包与解析、用户方向与信息类型识别以及数据存储，所述交互支持服务模块用于数据交互模型配置以及数据交互任务监视与界面刷新。
本发明相比于现有技术具有以下有益效果：
(1)收发稳定。本发明采用微服务技术，提供了主用服务、备用服务，当主用服务出现故障，备用服务也能继续提供服务。在外层增加一级VIP，对外部发布统一的通信地址，即便主用服务切换到备用服务，对外部而言通信地址不变、无感。通过数据分流，减少不同用户方向通信之间的干扰。
(2)传输高效。通过数据分流、轻量级识别与独立界面监视等措施，本发明提高了数据传输效率，能够完成更多数据传输任务。轻量级识别是指通过解析文件名或报文帧头，只识别数据的用户方向与信息类型。独立界面监视是指将界面显示完全放到交互支持服务，只读取系统数据库，不与协议处理发生直接关联。
(3)可识别、可追溯、可扩展。本发明可根据模型配置，识别数据传输任务的用户方向、传输数据类型，并按照统一规则，将原始数据以文件形式存储到共享FTP上组织起来，实现了对收发数据的完全追溯。可对模型进行界面配置，支持用户方向、信息类型、通信节点等的扩展。
附图说明
图1为本发明实施例中一种航天地面测控数据交互系统的结构示意图；
图2为本发明实施例中一种航天地面测控数据接收的流程示意图；
图3为本发明实施例中一种航天地面测控数据发送的流程示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
目前，在相关技术领域，现有航天地面测控数据交互无法实现任务数据的连续稳定收发与数据传输过程的持续监视。
为了解决这一问题，提出本发明的航天地面测控数据交互方法的各个实施例。本发明提供的航天地面测控数据交互方法通过采用微服务技术，提供了主用服务、备用服务，当主用服务出现故障，备用服务也能继续提供服务，通过数据分流、轻量级识别与独立界面监视等措施，提高了数据传输效率，能够完成更多数据传输任务，可根据模型配置，识别数据传输任务的用户方向、传输数据类型，并按照统一规则，将原始数据以文件形式存储到共享FTP上组织起来，实现了对收发数据的完全追溯。
本发明实施例提供了一种航天地面测控数据交互方法，通过以下措施来达到航天地面测控数据交互：
(1)数据交互包括数据收发服务、协议处理服务、交互支持服务等三类服务，数据收发服务负责通信节点的创建、数据接收与发送，协议处理服务负责数据按协议打包与解析、用户方向与信息类型识别、数据存储，交互支持服务负责数据交互模型配置、数据交互任务监视与界面刷新。
(2)当数据收发服务接收外部数据后，根据通信节点协议，由相应的协议处理服务进行解析与识别、存储；当有数据向外发送时，由指定的协议处理服务进行打包、识别、存储；识别信息被存储于系统数据库中，交互支持服务定时周期地刷新信息到界面进行监视。
(3)抽象并提出了数据交互模型，此模型描述了收发服务节点、通信节点、用户方向及其之间的关联关系，并实现了对数据交互模型的配置；基于此模型配置，数据收发服务能够按照用户方向对数据进行分流传输，协议处理服务能够识别用户方向与信息类型。
(4)按照规定的协议原型接口，支持协议处理服务横向扩展。
(5)在数据收发服务外，增加一级VIP，可以当主用数据收发服务失效后，备用数据收发服务接续，而对外通信地址端口不变，实现对外服务无感切换。
具体而言，模型配置包括数据交互模型、信息识别模型、传输任务模型。
在优选的实施例中，数据交互模型描述了服务节点、通信节点、用户方向及其之间的关联关系。
服务节点的属性包括：节点名称、部署地址、用户方向、内部通信配置等。一个服务节点可以绑定多个用户方向。
用户方向的属性包括：方向名称、字符编码、数值编码、通信节点等。一个用户方向可以绑定多个通信节点。
通信节点的属性包括：节点名称、节点编码、通信协议、代理节点、发送地址、发送端口、发送绑定端口、接收地址、接收端口、接收白名单等。一个通信节点只支持一种通信协议，可以指定收发双向的通信属性。
信息识别模型描述了用户方向、信息类型的特征。用户方向同上所述。信息类型的属性包括：类型名称、采用协议、外部标识、版本、周期值、内部标识、指定源、内部通信等。
传输任务模型描述了数据传输任务的特征。非周期传输任务的属性包括：数据及其存储文件名、数据类型、源端、目的端、传输协议、接收时间、转发时间、数据大小、传输状态等。周期传输任务的属性包括：数据、数据类型、源端、目的端、传输协议、更新时间等。
参照附图1。数据交互由支持环境与功能服务组成，支持环境由系统数据库、FTP共享存储、对外VIP、对内消息中间件等组成，功能服务由数据收发服务、协议处理服务、交互支持服务等三类服务组成。
系统数据库用于存储模型配置、传输监视信息、记录日志等。FTP共享存储用于原始数据文件、原始帧落盘文件的集中统一存储。对外VIP用于数据交互与航天地面测控系统外部的通信中介。对内消息中间件用于数据交互与航天地面测控系统内部的通信中介。数据收发服务负责通信节点的创建、数据接收与发送。协议处理服务负责数据按协议打包与解析、用户方向与信息类型识别、数据存储。交互支持服务负责数据交互模型配置、数据交互任务监视与界面刷新。
按照服务节点配置，分别部署服务节点。一个服务节点包括数据收发服务与协议处理服务。一个服务节点可以设置多个用户方向，按照不同用户方向进行数据分流处理。多个服务节点可以部署在一台服务器上，也可以部署在不同服务器上，只要保证通信地址与端口全局唯一。交互支持服务部署与服务节点配置无关，只需全局部署两个节点即可。
参照附图2。当接收到外部用户方向的测控相关数据时，数据交互处理流程包括以下主要步骤。
(1)按照数据交互模型配置，以用户方向创建接收通信节点，通信节点等待接收数据。接收数据时，若出现连接中断、接收超时、数据不全、非白名单等异常时，进行异常处置，记录接收任务信息，结束当次数据接收任务；
(2)接收完数据后，对文件类数据，将本地数据文件直接迁移至FTP共享存储上；对报文类数据，将之存储到本地数据文件中，待达到一定数量后，迁移至FTP共享存储上；按照Recv与日期来组织数据文件；
(3)按照通信协议解析数据，对文件类数据，提取文件名信息；对报文类数据，提取报文帧头信息；从文件名/报文帧头，获得数据源、数据类型、版本等标识；
(4)按照信息识别模型配置，判断是接收数据的数据类型，若类型不可识别、类型协议不匹配通信协议，直接将接收任务信息记录后，结束当次数据接收任务；
(5)按照信息识别模型配置，判断是接收数据的数据源端，若源端不可识别、通信节点不属于此源端，直接将接收任务信息记录后，结束当次数据接收任务；
(6)按照信息类型内部通信配置，将源端、类型等信息封装成内部消息，依据业务需求与topic规则，按指定topic向系统内部发送消息；
(7)周期定时地读取数据库中存储下来的记录信息，在界面上呈现周期或非周期的传输任务情况以及通信链路状态。
参照附图3。当需要向外部用户方向发送测控相关数据时，数据交互处理流程包括以下主要步骤。
(1)按照数据交互模型配置，以用户方向创建发送通信节点，通信节点等待发送数据。当从系统内部接收数据时，对文件类数据，将本地数据文件直接迁移至FTP共享存储上；对报文类数据，将之存储到本地数据文件中，待达到一定数量后，迁移至FTP共享存储上；按照Send与日期来组织数据文件；
(2)从消息topic与内容公共头，对文件类数据，提取文件名信息；对报文类数据，提取报文帧头信息；从文件名/报文帧头，获得数据源、数据类型、版本等标识；
(3)按照信息识别模型配置，判断是待发送数据的数据类型，若类型不可识别、类型协议不匹配通信协议，直接将发送任务信息记录后，结束当次数据发送任务；
(4)按照信息识别模型配置，判断是待发送数据的数据目的端，若目的端不可识别、通信节点不属于此目的端，直接将发送任务信息记录后，结束当次数据发送任务；
(5)发送数据前，按照通信协议打包数据；发送数据时，若出现连接中断、发送超时等异常时，进行异常处置，直接将发送任务信息记录后，结束当次数据发送任务；
(6)周期定时地读取数据库中存储下来的记录信息，在界面上呈现周期或非周期的传输任务情况以及通信链路状态。
在本实施例中，提供一种航天地面测控数据交互方法及系统，通过采用微服务技术，提供了主用服务、备用服务，当主用服务出现故障，备用服务也能继续提供服务，通过数据分流、轻量级识别与独立界面监视等措施，提高了数据传输效率，能够完成更多数据传输任务，可根据模型配置，识别数据传输任务的用户方向、传输数据类型，并按照统一规则，将原始数据以文件形式存储到共享FTP上组织起来，实现了对收发数据的完全追溯。
以上仅为发明的优选实施例，并非因此限制发明的专利范围，凡是利用发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种航天地面测控数据交互方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
当接收测控数据时：
S11：对测控数据进行存储，识别测控数据的数据类型和数据源端；
S12：判断接收的测控数据的数据类型是否可识别或匹配通信协议，接收的测控数据的数据源端是否可识别或属于此端源；
S13：若是，将数据类型和数据源端封装为内部消息，按预设topic向系统内部发送消息；若否，数据库记录接收的测控数据；
S14周期定时读取数据库中存储的记录信息，在界面上呈现周期或非周期的传输任务情况以及通信链路状态；
当发送测控数据时：
S21：对测控数据进行存储，识别测控数据的数据类型和数据端源；
S22：判断发送的测控数据的数据类型是否可识别或匹配通信协议，测控数据的数据源端是否可识别或属于目的端；
S23：若是，按照通信协议打包数据并执行数据发送；若否，数据库记录发送的测控数据；
S24：周期定时读取数据库中存储的记录信息，在界面上呈现周期或非周期的传输任务情况以及通信链路状态。
2.如权利要求1所述的航天地面测控数据交互方法，其特征在于，所述当接收测控数据时，所述方法还包括：按照数据交互模型配置，以用户方向创建接收通信节点，接收通信节点等待接收数据。
3.如权利要求2所述的航天地面测控数据交互方法，其特征在于，接收数据时，若出现连接中断、接收超时、数据不全、非白名单异常时，进行异常处置，记录接收任务信息，结束当次数据接收任务。
4.如权利要求1所述的航天地面测控数据交互方法，其特征在于，所述步骤S11中，具体包括：
对文件类数据，将本地数据文件直接迁移至FTP共享存储上；
对报文类数据，将之存储到本地数据文件中，待达到一定数量后，迁移至FTP共享存储上；
按照通信协议解析数据，对文件类数据，提取文件名信息；对报文类数据，提取报文帧头信息；从文件名/报文帧头，获得数据类型和数据源端。
5.如权利要求1所述的航天地面测控数据交互方法，其特征在于，所述步骤S12，具体包括：
按照信息识别模型配置，判断接收的测控数据的数据类型，若类型不可识别、类型协议不匹配通信协议，直接将接收任务信息记录后，结束当次数据接收任务；
按照信息识别模型配置，判断接收的测控数据的数据源端，若源端不可识别、通信节点不属于此源端，直接将接收任务信息记录后，结束当次数据接收任务。
6.如权利要求1所述的航天地面测控数据交互方法，其特征在于，当发送测控数据时，所述方法还包括：按照数据交互模型配置，以用户方向创建发送通信节点，发送通信节点等待发送数据。
7.如权利要求1所述的航天地面测控数据交互方法，其特征在于，所述步骤S21，具体包括：
对文件类数据，将本地数据文件直接迁移至FTP共享存储上；
对报文类数据，将之存储到本地数据文件中，待达到一定数量后，迁移至FTP共享存储上；
从消息topic与内容公共头，对文件类数据，提取文件名信息；对报文类数据，提取报文帧头信息；从文件名/报文帧头，获得数据类型和数据源端。
8.如权利要求1所述的航天地面测控数据交互方法，其特征在于，所述步骤S22，具体包括：
按照信息识别模型配置，判断是待发送数据的数据类型，若类型不可识别、类型协议不匹配通信协议，直接将发送任务信息记录后，结束当次数据发送任务；
按照信息识别模型配置，判断是待发送数据的数据目的端，若目的端不可识别、通信节点不属于此目的端，直接将发送任务信息记录后，结束当次数据发送任务。
9.如权利要求6所述的航天地面测控数据交互方法，其特征在于，发送数据前，按照通信协议打包数据；发送数据时，若出现连接中断、发送超时等异常时，进行异常处置，直接将发送任务信息记录后，结束当次数据发送任务。
10.一种航天地面测控数据交互系统，其特征在于，应用于如权利要求1-9任意一项所述的航天地面测控数据交互方法；其中：所述航天地面测控数据交互系统包括数据收发服务模块、协议处理服务模块和交互支持服务模块；所述数据收发服务模块用于通信节点的创建以及数据接收与发送，所述协议处理服务模块用于数据协议打包与解析、用户方向与信息类型识别以及数据存储，所述交互支持服务模块用于数据交互模型配置以及数据交互任务监视与界面刷新。
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2022
- 2022-07-26 CN CN202210882319.6A patent/CN115334105A/zh active Pending
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