一种航天器实时遥测数据全部记录的实现方法

摘要

一种航天器实时遥测数据全部记录的实现方法，步骤为：（1）设定CTU的遥测下传周期为4帧遥测信息的下传时间，同时设定CTU通过两个时间片进行数据存储，每个时间片存储2帧遥测信息；（2）设置一个固态存储器用于存储CTU的转存数据，CTU和固态存储器之间通过1553B总线进行通信；（3）CTU实时采集遥测信息并存储在SRAM中；（4）在每一个遥测下传周期，CTU对下传的遥测信息进行判断，利用段序号63～103的数据下传时机存储特殊数据段，利用段序号1～62的数据下传时机存储实时遥测数据，利用段序号0、63～127的数据下传期间存储段序号104～127的数据段，所有需要存储的数据均通过CTU经由1553B总线存至固态存储器中。

说明书

技术领域

本发明涉及一种航天器实时遥测数据和数据段遥测数据的处理方法。

背景技术

低轨航天器在轨可见弧段比较短，无法通过实时遥测来获取航天器在境外 的工作状态。虽然利用延时遥测数据可以记录航天器在境外的工作状态，但由 于延时遥测数据是通过抽样生成的，因此信息量比较少，无法对航天器的工作 状态进行全面的评估。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种航天器实时 遥测数据和数据段遥测数据的记录方法，通过合理的选取存储时机并采用有效 的存储方法，扩大了航天器在轨遥测数据的存储范围，从而增加了地面在有限 的遥测时间内所获取的航天器工作状态信息量。

本发明的技术解决方案是：一种航天器实时遥测数据全部记录的实现方法， 步骤如下：

（1）设定CTU的遥测下传周期为4帧遥测信息的下传时间，同时设定CTU 通过两个时间片进行数据存储，每个时间片存储2帧遥测信息；所述的遥测信 息包括实时遥测数据和数据段遥测数据，所述的数据段遥测数据共169段，段 序号依次为0～168，其中段序号为1～103的数据段不需要存储，称为延时遥 测段；段序号104～127的数据段需要存储，称为一般遥测段；段序号为128～ 168的数据段需要存储，并且仅在航天器收到地面发送的下传指令后才下传， 称为特殊数据段；

（2）设置一个固态存储器用于存储CTU的转存数据，CTU和固态存储器 之间通过1553B总线进行通信；

（3）CTU实时采集遥测信息并存储在SRAM中；

（4）在每一个遥测下传周期，CTU对下传的遥测信息进行判断，如果当前 下传的为段序号大于等于63且小于等于103的数据段遥测数据，对采集的遥测 信息按照1帧实时遥测数据帧和3帧特殊数据段数据帧的方式进行组织并利用 两个时间片分时通过1553B总线从CTU的SRAM中传输至固态存储器的Flash 中进行存储；如果当前下传的为段序号大于等于1且小于等于62的数据段遥测 数据，对采集的遥测信息按照1帧实时遥测数据帧的方式进行组织并利用一个 时间片通过1553B总线从CTU的SRAM中传输至固态存储器的Flash中进行 存储；如果当前下传的为段序号为0，或者大于等于63且小于等于127的数据 段遥测数据，对采集的遥测信息按照1帧实时遥测数据帧和3帧一般遥测段数 据帧的方式进行组织并利用两个时间片分时通过1553B总线从CTU的SRAM 中传输至固态存储器的Flash中进行存储。

本发明与现有技术相比的优点在于：

（1）目前对实时遥测在时间域进行抽样而形成延时遥测，将抽样后的延时 遥测存储在CTU的SRAM中，一般最多只能存储十几个小时的延时遥测数据， 数据存储量非常有限。采用本发明的方法可以存储全部实时遥测数据，存储空 间为固态存储器，固态存储器的Flash空间可达2G字节，按照1.6384s最多的 存储量（1024字节）来计算，固态存储器的Flash最多可以存储一个多月的遥 测数据，数据存储量远远大于现有方法。

（2）由于本发明的存储介质为Flash，为非易失性存储介质，因此即便固 态存储器发生掉电故障，存储的遥测数据也不会丢失，增强了遥测数据存储的 可靠性。

（3）固态存储器通过1553B总线与CTU进行通信，而1553B总线通信技 术为成熟技术，操作便捷、可靠性高，因此该方法的实现便捷可靠。

附图说明

图1为本发明遥测数据存储时机图；

图2为本发明遥测帧存储关系图；

图3为本发明CTU存储时间片1工作流程图；

图4为本发明CTU存储时间片2工作流程图；

图5为本发明CTU通过1553B总线给固态存储器发送数据流程图。

具体实施方式

本发明方法将全部实时遥测数据和数据段遥测数据通过1553B总线存储到 固态存储器中，当航天器进入我国境内可见弧段后，地面站上注指令启动固态 存储器回放这些遥测数据，即可获取航天器在境外的全部工作状态。

在工程实际当中，实时遥测数据和数据段遥测数据按照1:3的比例下传，一 个完整的数据段遥测数据由6个数据段帧组成。数据段遥测数据共128段，段 序号为0～127，其中数据段1～103为延时遥测段，不需要存储，数据段104～ 127需要存储。另外有41段数据段平时不下传，航天器在收到地面发送的下传 指令后开始下传，段序号为128～168，称之为特殊数据段，特殊数据段也需要 存储。

航天器中央处理单元（CTU）采集到实时遥测数据和数据段遥测数据后存 储在CTU的SRAM中，在下传4帧遥测数据（1帧实时遥测帧和3帧数据段帧） 或1帧遥测数据（仅实时遥测帧）的同时，将这4帧遥测数据或1帧遥测数据 通过1553B总线发送给固态存储器存储。

固态存储器配置一个1553B总线子地址接收遥测数据，在1553B总线芯片 RAM中定义一个1024字节的缓存区，采用循环缓存的方式接收1553B总线消 息。

CTU端遥测数据存储过程说明：

由于延时遥测数据是从实时遥测数据中抽样形成的，故延时遥测数据不需 要存储到固态存储器，那么可以借用延时遥测段（段序号1～103）的下传时机 将特殊数据段发送给固态存储器。本发明方法中，借用后41段延时遥测段的下 传时机存储特殊数据段，即下传段序号为63～103的延时遥测段时存储段序号 为128～168的特殊数据段。假设遥测下行码速率为5000bps，那么输出4帧 遥测数据（1024字节）用时1.6384s，在输出4帧遥测数据的过程中可以将遥 测数据发送给固态存储器，存储时机如图1所示。

段序号1～62的数据下传期间，由于延时遥测不需要存储，那么CTU只需 要将1帧实时遥测数据通过1553B总线发送给固态存储器。段序号0、63～127 的数据下传期间，CTU将1帧实时遥测数据和3帧数据段遥测数据通过1553B 总线发送给固态存储器。

4帧遥测数据的下传时间称为遥测下传周期。CTU在每个遥测下传周期内 存储1帧或4帧遥测数据，CTU通过两个时间片存储遥测数据。如果只有1帧 实时遥测数据则通过存储时间片1存储，如果有4帧遥测数据则通过存储时间 片1和存储时间片2存储，每个时间片存储2帧遥测数据，如图2所示。

CTU存储1帧实时遥测数据时，将1帧（256字节）数据拆分成4条1553B 总线消息发送给固态存储器。CTU首先将遥测数据从CTU的SRAM拷贝到CTU 的1553B总线芯片RAM中，然后CTU的1553B总线芯片将数据通过1553B 总线传送到固态存储器的1553B总线芯片RAM，随后，固态存储器将遥测数据 从固态存储器的1553B总线芯片RAM存储到固态存储器的Flash中。紧接着， CTU给固态存储器的1553B总线芯片发送循环缓存指针复位同步字

CTU存储1帧实时遥测数据和3帧数据段遥测数据时，将4帧（1024字 节）数据拆分成16条1553B总线消息发送给固态存储器，其中，前8条消息 在时间片1发送，后8条消息在时间片2发送。数据传递过程同上文中1帧实 时遥测数据的传递过程。CTU在将4帧遥测数据发送给固态存储器后，CTU给 固态存储器的1553B总线芯片发送循环缓存指针复位同步字。

固态存储器端遥测数据记录过程说明：

固态存储器的1553B总线芯片收到CTU的1553B总线芯片发送的遥测数 据后，将遥测数据从固态存储器的1553B总线芯片RAM存储到Flash中。

固态存储器的1553B总线芯片收到CTU的1553B总线芯片发送的循环缓 存指针复位同步字后，将固态存储器的1553B总线芯片RAM的指针复位到循 环缓存区的首地址，以备再次接收CTU下次发来的遥测数据。

CTU和固态存储器之间通过1553B总线通信完成遥测数据的存储，1553B 总线通信过程描述如下：

CTU通过1553B总线给固态存储器发送数据的流程：

(1)CTU首先将数据从CTU的SRAM拷贝到CTU的1553B总线芯片 RAM中。

(2)CTU的1553B总线芯片将数据通过1553B总线传送到固态存储器的 1553B总线芯片RAM中。

(3)固态存储器从固态存储器的1553B总线芯片RAM中读取数据。

CTU通过2个时间片将遥测数据通过1553B总线发送给固态存储器，存储 过程描述如下：

CTU存储时间片1工作流程如图3所示，具体步骤描述如下：

(1)CTU判断当前遥测下传时机，判断段序号是否大于等于63且小于等 于103，即判断是否需要存储特殊数据段遥测。如果不是则转（5），如果是则 转（2）。

(2)CTU将1帧实时遥测数据和1帧特殊数据段数据从不同的存储区组 织到一个临时缓存区，便于通过1553B总线发送，转（3）。

(3)CTU将临时缓存区的数据通过1553B总线发送给固态存储器，发送 过程如图5所示，转（4）。

(4)因为需要存储特殊数据段遥测，故此次需要存储4帧数据，则将4帧 存储标识置为真，退出时间片1。4帧存储标识用于时间片2判断是否需要存储 另外2帧遥测数据，如果为真则时间片2需要继续存储另外2帧遥测数据，如 果为假则时间片2不需要仅需存储另外2帧遥测数据。

(5)CTU判断当前段序号是否大于等于1且小于等于62，即判断是否只 需要存储实时遥测数据。如果不是则转（9），如果是则转（6）。

(6)CTU将1帧实时遥测数据通过1553B总线发送给固态存储器，发送 过程如图5所示，转（7）。

(7)CTU给固态存储器发送固态存储器的1553B总线芯片RAM循环缓 存指针复位同步字，发送过程如图5所示，转（8）。

(8)因为只需要存储1帧实时遥测数据，故将4帧存储标识置为假，退出 时间片1。

(9)CTU将1帧实时遥测数据和1帧数据段遥测数据（对应段序号0、 104～127的数据段遥测）通过1553B总线发送给固态存储器，发送过程如图5 所示，转（10）。

(10)因为需要存储数据段遥测，故此次需要存储4帧数据，则将4帧存储 标识置为真，退出时间片1。

CTU存储时间片2工作流程如图4所示，具体步骤描述如下：

(1)CTU判断4帧存储标识是否为真。如果不是则退出时间片2，如果是 则转（2）。

(2)CTU判断当前段序号是否大于等于63且小于等于103，即判断是否 需要存储特殊数据段遥测。如果不是则转（6），如果是则转（3）。

(3)CTU将2帧特殊数据段数据从不同的存储区组织到一个临时缓存区， 便于通过1553B总线发送，转（4）。

(4)CTU将临时缓存区的数据通过1553B总线发送给固态存储器，发送 过程如图5所示，转（5）。

(5)CTU给固态存储器发送固态存储器的1553B总线芯片RAM循环缓 存指针复位同步字，发送过程如图5所示，退出时间片2。

(6)CTU将2帧遥测数据（段序号0、104～127的数据段遥测）通过1553B 总线发送给固态存储器，发送过程如图5所示，转（5）。

固态存储器端遥测数据存储过程实现流程描述如下：

(1)固态存储器收到CTU发来的数据，接收过程如图5所示，转（2）。

(2)固态存储器判断接收到的数据类型，如果是遥测数据则转（3），如果 是循环缓存区指针复位同步字，则转（4）。

(3)固态存储器将遥测数据从固态存储器的1553B总线芯片RAM存储到 固态存储器的Flash中，转（1）。

(4)固态存储器将固态存储器的1553B总线芯片缓存区指针指向缓存区 的首地址，转（1）。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。