CN115426026B - 适用于卫星星座并行测试的集约化地面测控测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种适用于卫星星座并行测试的集约化地面测控测试系统，包括：遥控指令发送设备、遥测解析与呈现设备以及卫星有线遥控遥测交互设备；遥控指令发送设备基于星座卫星间复杂链路指令发送需求，搭建软硬件结合的设备框架，实现星座间遥控指令灵活加工与发送功能；遥测解析与呈现设备基于星座卫星遥测解析与呈现需求，实现多星并行测试时遥测数据的解析与呈现，并针对单星或多星融合各类场景进行相应方式呈现；卫星有线遥控遥测交互设备利用星地间RS422接口，使用单块PCI板卡，实现星地间不少于3路遥测、1路遥控的测控功能。本发明能够减少测试系统体积与搭建成本，在不影响功能的前提下使得测试系统的使用性提高，使卫星测试变得更加高效。
Description
技术领域
本发明涉及航天技术领域，具体地，涉及一种适用于卫星星座并行测试的集约化地面测控测试系统。
背景技术
近些年来随着卫星产业化升级，卫星批产化、星座化已成为一种趋势，这对卫星测试提出更高的要求。测控分系统是卫星平台的重要组成部分，关系到卫星的生死存亡，因此测控测试是卫星测试重要组成部分。而目前的测控测试设备是针对单颗卫星设计，多星并行测试时，往往是设备的堆叠，设备利用率低、资源浪费、成本高昂，并且无法适应星座间星间指令测试需求。针对此种需求，亟需研制一种适用于卫星星座并行测试的集约化地面测控测试系统。
专利1：公开号为CN105549382B的发明专利，公开了一种卫星星座自动化测试装置与方法，包括：测试控制模块，用于产生测试控制指令；数据发送模块，用于根据测试控制指令从基础数据库中读取测试业务数据并发送给待测试的卫星，该卫星根据测试业务数据控制星座中其他卫星动作；所述测试业务数据包括卫星星座中所有卫星的遥控指令、遥测参数、指令判据和测试序列；数据采集模块，用于采集并存储卫星星座中所有卫星发送的数据；数据判读模块，用于对所有卫星发送的数据进行判读，根据预先给定的星间判据得到测试控制指令的测试结果。
专利2：公开号为CN106569054A的发明专利，公开了一种多卫星异步智能测试系统，包括：前端设备、控制中心、数据存储磁盘控制阵列和监控终端，其中：所述前端设备用于向卫星转发测试指令、完成卫星测试过程中产生的下行数据的采集、存储和转发，包括多个通道，分别与多颗卫星同时进行数据传输；所述控制中心用于实现多颗卫星的测试指令、测试用例、测试细则的编辑和管理，向前端设备发送测试指令、接收及转发前端设备发送的下行数据；数据存储磁盘阵列用于采集和存储控制中心发送的下行数据；监控终端用于对数据存储磁盘阵列内存储的下行数据进行查询、分析；所述控制中心、数据存储磁盘阵列及监控终端均接入以太网。
专利3：公开号为CN202632091U的实用新型专利，公开了一种三星星座分布式并行测试系统，将原本需要三套测试设备来完成三星测试的地面电气支持设备架构，按照统一网络集中控制、各类设备分布实施的方式，统一融合为一套多链路、多通道的集成化测试系统。采用“主-从网络架构”的方式，保持主节点的集中控制功能，对从节点进行动态管理和分配，从节点可根据卫星状态和测试阶段加入或退出综合测试系统，从而形成了三星同步并行测试、星座联试、三星异步异地测试及三星分布式并行热试验等四种测试模式。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种适用于卫星星座并行测试的集约化地面测控测试系统。
根据本发明提供的一种适用于卫星星座并行测试的集约化地面测控测试系统，所述方案如下：
一种适用于卫星星座并行测试的集约化地面测控测试系统，所述系统包括：遥控指令发送设备、遥测解析与呈现设备以及卫星有线遥控遥测交互设备；
遥控指令发送设备：基于星座卫星间复杂链路指令发送需求，搭建软硬件结合的设备框架，实现星座间遥控指令灵活加工与发送功能；
遥测解析与呈现设备：基于星座卫星遥测解析与呈现需求，实现多星并行测试时遥测数据的解析与呈现，并针对单星或多星融合各类场景进行相应方式呈现；
卫星有线遥控遥测交互设备：利用星地间RS422接口，使用单块PCI板卡，实现星地间不少于3路遥测、1路遥控的测控功能；
其中，遥控指令发送设备根据需求对指令加工后，通过TCP/IP协议，发送到相应卫星的卫星有线遥控遥测交换设备，经D/A转换后，通过RS422接口将指令发送到被测卫星；被测卫星通过RS422接口将遥测数据发送到卫星有线遥控遥测交换设备，后经A/D转换后，通过TCP/IP协议将卫星的数据发送至遥测解析与呈现设备，并由其将多颗卫星遥测数据进行汇聚呈现。
优选的，所述遥控指令发送设备包括：卫星星座指令卡模块和指令生成模块；其中，卫星星座指令卡模块支持不少于5颗星座并行测试时的指令译码与反译功能。
优选的，所述卫星星座指令卡模块中的硬件基于通用PCI接口设计，能够插在任意具有PCI槽位的工控机上，更换灵活且无需购置其他硬件设备。
优选的，所述指令生成模块采用通用化设计思想，无需改动代码，自适应匹配所测卫星，并支持星座间卫星指令发送需求。
优选的，所述遥测解析与呈现设备包括：遥测解析模块和数据呈现模块；其中，遥测解析模块进行并行化设计，同时处理多颗星的遥测数据与地面设备信息，并支持组播、单播、TCP多种通讯协议将数据发送至数据呈现模块。
优选的，所述数据呈现模块设计多种数据表现模式，能观测单星遥测数据，或同时观察星座间相同遥测进行数据比对。
优选的，所述卫星有线遥控遥测交互设备中的硬件基于通用PCI接口设计，能插在任意具有PCI槽位的工控机上，更换灵活且无需购置其他硬件设备。
优选的，所述卫星有线遥控遥测交互设备与卫星接口使用RS422接口进行通信，具备三路遥测、一路遥控以及自闭环模拟功能。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、集成度高：卫星指令卡、指令生成模块、数据呈现模块适应多星并行测试功能，大大提高了设备利用率，将多套地面集成在一套地面设备中，并随着星座中星座数增加，集成度也随之增加；
2、通用性强：硬件设备均基于目前主流工控机最常使用的PCI接口进行设备，无需额外购置设备；
3、扩展性强：采用模块化设计，留有扩展接口，根据卫星测试数量，仅需添加模块就可适配更多卫星测试；
4、操作性强：本发明可二次开发，人机界面友好，操作方便，且可开发自动程控流程，实现卫星批产并行测试。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明原理框图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明实施例提供了一种适用于卫星星座并行测试的集约化地面测控测试系统，参照图1所示，遥控指令发送设备、遥测解析与呈现设备以及卫星有线遥控遥测交互设备；
遥控指令发送设备：基于星座卫星间复杂链路指令发送需求，搭建软硬件结合的设备框架，实现星座间遥控指令灵活加工与发送功能；
遥测解析与呈现设备：基于星座卫星遥测解析与呈现需求，实现多星并行测试时遥测数据的解析与呈现，并针对单星或多星融合各类场景进行相应方式呈现；
卫星有线遥控遥测交互设备：利用星地间RS422接口，使用单块PCI板卡，实现星地间不少于3路遥测、1路遥控的测控功能；
其中，遥控指令发送设备根据需求对指令加工后，通过TCP/IP协议，发送到相应卫星的卫星有线遥控遥测交换设备，经D/A转换后，通过RS422接口将指令发送到被测卫星；被测卫星通过RS422接口将遥测数据发送到卫星有线遥控遥测交换设备，后经A/D转换后，通过TCP/IP协议将卫星的数据发送至遥测解析与呈现设备，并由其将多颗卫星遥测数据进行汇聚呈现。具体地，遥控指令发送设备包括：卫星星座指令卡模块和指令生成模块；其中，一个卫星星座指令卡模块支持不少于5颗星座并行测试时的指令译码与反译功能。卫星星座指令卡模块其硬件基于通用PCI接口设计，可插在任意具有PCI槽位的工控机上，更换灵活且无需购置其他硬件设备。指令生成模块采用通用化设计思想，无需改动代码，自适应匹配所测卫星，并支持星座间卫星指令发送需求。指令生成模块根据指令发送需求，与卫星星座指令卡模块进行交互，取出预存的指令数据，后对指令数据进行加工，经LAN口发送至后端的卫星有线遥控遥测交互设备。
遥测解析与呈现设备包括：遥测解析模块和数据呈现模块；其中，遥测解析模块进行并行化设计，同时处理多颗星的遥测数据与地面设备信息，并支持组播、单播、TCP多种通讯协议将数据发送至数据呈现模块。数据呈现模块设计多种数据表现模式，既可以观测单星遥测数据，也可以同时观察星座间相同遥测进行数据比对。
卫星有线遥控遥测交互设备中的硬件基于通用PCI接口设计，能插在任意具有PCI槽位的工控机上，更换灵活且无需购置其他硬件设备。卫星有线遥控遥测交互设备与卫星接口简单，使用RS422接口进行通信，具备三路遥测、一路遥控以及自闭环模拟功能。
实施原理：
下面以地面利用卫星A向卫星B发送指令的典型星座卫星应用场景为例，说明该系统的实施过程：
1)根据测试场景需求，遥控指令发送设备利用指令生成模块与卫星星座指令卡模块交互，取出卫星B预存的指令数据，并根据星上星间协议加工成相应指令内容(卫星A接收该指令后，将其转发至卫星B)；
2)指令加工完成后，遥控指令发送设备通过TCP/IP协议，将指令发送至卫星A相应的卫星有线遥控遥测交换设备，经经D/A转换后，通过RS422接口将指令发送至卫星A；
3)卫星A通过星座间协议，将指令转发至卫星B，卫星B利用遥测将指令执行情况及其他参数通过通过RS422接口发送至卫星B相应的有线遥控遥测交换设备；
4)多颗星的有线遥控遥测交换设备将遥测数据统一汇聚至遥测解析与呈现设备，遥测解析与呈现设备对数据进行解析与呈现；
5)遥测解析与呈现设备根据测试任务需求，利用单星数据呈现或多星数据融合方式，以准确判读卫星状态。
本发明实施例提供了一种适用于卫星星座并行测试的集约化地面测控测试系统，采用集约化的系统设计方案，将原先每颗星一套的遥控指令发送设备、遥测解析与呈现设备集成在一套设备内，并且使用卫星有线遥控遥测交互设备代替传统的射频测控基带，大大减少了测试系统体积与搭建成本，在不影响功能的前提下使得测试系统的使用性大大提高，使得卫星测试变得更加高效。
本发明与背景技术中提供的现有技术专利1、2、3相比有以下进步之处：
1)相较专利1，本发明不仅具有卫星测试后端的指令序列生成功能，还具备前端的指令译码、星地有线测控交互能力；
2)相较专利1、2，本发明不仅支持星座中单颗星指令序列生成能力，还满足星座间指令生成需求；
3)相较专利1、2、3，本发明具有多星数据比对呈现能力，并设计多种数据呈现模式；
4)相较专利3，仅实现三星并行测试，本发明具有扩展性，不限于三颗星并行测试；
5)本发明本着集约化设计思想，不仅具有上述专利的指令生成功能，还具备指令译码、数据呈现、星地有线测控功能。改变过去每颗卫星一套地面设备的设计思想，将多颗卫星地面设备整合在一套地面设备中，大大提高了设备利用率，降低地面设备成本。并随着星座中星座数增加，利用率随之增加。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (7)
1.一种适用于卫星星座并行测试的集约化地面测控测试系统，其特征在于，包括：遥控指令发送设备、遥测解析与呈现设备以及卫星有线遥控遥测交互设备；
遥控指令发送设备：基于星座卫星间复杂链路指令发送需求，搭建软硬件结合的设备框架，实现星座间遥控指令灵活加工与发送功能；
遥测解析与呈现设备：基于星座卫星遥测解析与呈现需求，实现多星并行测试时遥测数据的解析与呈现，并针对单星或多星融合各类场景进行相应方式呈现；
卫星有线遥控遥测交互设备：利用星地间RS422接口，使用单块PCI板卡，实现星地间不少于3路遥测、1路遥控的测控功能；
其中，遥控指令发送设备根据需求对指令加工后，通过TCP/IP协议，发送到相应卫星的卫星有线遥控遥测交换设备，经D/A转换后，通过RS422接口将指令发送到被测卫星；被测卫星通过RS422接口将遥测数据发送到卫星有线遥控遥测交换设备，后经A/D转换后，通过TCP/IP协议将卫星的数据发送至遥测解析与呈现设备，并由其将多颗卫星遥测数据进行汇聚呈现；
所述遥控指令发送设备包括：卫星星座指令卡模块和指令生成模块；其中，卫星星座指令卡模块支持不少于5颗星座并行测试时的指令译码与反译功能。
2.根据权利要求1所述的适用于卫星星座并行测试的集约化地面测控测试系统，其特征在于，所述卫星星座指令卡模块中的硬件基于通用PCI接口设计，能够插在任意具有PCI槽位的工控机上，更换灵活且无需购置其他硬件设备。
3.根据权利要求1所述的适用于卫星星座并行测试的集约化地面测控测试系统，其特征在于，所述指令生成模块采用通用化设计思想，无需改动代码，自适应匹配所测卫星，并支持星座间卫星指令发送需求。
4.根据权利要求1所述的适用于卫星星座并行测试的集约化地面测控测试系统，其特征在于，所述遥测解析与呈现设备包括：遥测解析模块和数据呈现模块；其中，遥测解析模块进行并行化设计，同时处理多颗星的遥测数据与地面设备信息，并支持组播、单播、TCP多种通讯协议将数据发送至数据呈现模块。
5.根据权利要求4所述的适用于卫星星座并行测试的集约化地面测控测试系统，其特征在于，所述数据呈现模块设计多种数据表现模式，能观测单星遥测数据，或同时观察星座间相同遥测进行数据比对。
6.根据权利要求1所述的适用于卫星星座并行测试的集约化地面测控测试系统，其特征在于，所述卫星有线遥控遥测交互设备中的硬件基于通用PCI接口设计，能插在任意具有PCI槽位的工控机上，更换灵活且无需购置其他硬件设备。
7.根据权利要求1所述的适用于卫星星座并行测试的集约化地面测控测试系统，其特征在于，所述卫星有线遥控遥测交互设备与卫星接口使用RS422接口进行通信，具备三路遥测、一路遥控以及自闭环模拟功能。
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