一种模块化可配置的遥测参数解析处理系统

摘要

一种模块化可配置的遥测参数解析处理系统，包括基础数据库、遥测参数接收模块、遥测参数预处理模块、遥测参数帧识别模块、遥测参数帧重组模块、遥测参数数据块匹配模块、遥测参数解析模块。本发明采用模块化体系结构设计，将遥测参数解析处理过程分割成多个模块，每一个模块保持一定的功能独立性，可以单独设计、升级或替换，同时采用基础数据库的方式实现各类数据处理方法的灵活配置，可快速支持多航天器的同步测试，能够很好的适应大型卫星综合测试系统被测试遥测参数需求的变动，通用性强、灵活性好。

说明书

技术领域

本发明属于卫星测试领域，涉及一种遥测参数的处理方法。

背景技术

在航天器交会对接、大型卫星平台综合测试等诸多综合试验应用中，遥测 参数（如卫星导航电文、接收机空空数据、航天器GNC数据等）种类繁多、 格式差异大。

传统的遥测参数解析系统都是针对特定型号的卫星及特定的遥测数据的。 当测试需求发生变化或者功能扩展时，现有系统的很多功能将无法正常使用， 不再适用于卫星综合测试过程中遥测参数需求变化和快节奏测试模式的应用。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种模块化可配 置的遥测参数解析处理系统，采用模块化设计，通用性强、灵活性好，解决了 大型卫星测试环节因遥测参数项增减、遥测需求变更频繁导致的测试系统适用 性差的问题，可广泛应用于大型综合测试系统遥测参数处理的集中式和分布式 应用环境。

本发明的技术解决方案是：一种模块化可配置的遥测参数解析处理系统， 包括基础数据库、遥测参数接收模块、遥测参数预处理模块、遥测参数帧识别 模块、遥测参数帧重组模块、遥测参数数据块匹配模块、遥测参数解析模块， 其中：

基础数据库：存储参数接收配置信息、参数帧识别配置信息、帧重组配置 信息以及参数解析配置信息；其中参数接收配置信息包括与PCI、以太网、串 口、USB四种接口分别对应的通信协议；参数帧识别配置信息包括帧同步字、 帧序号和数据包编号，其中帧同步字用于标识由数据包组成的传输数据帧，帧 序号用于标识不同的传输数据帧，数据包编号用于标识不同的数据包；帧重组 配置信息包括对数据包中有效数据块所在位置的定义以及可解析的遥测参数帧 的类型和格式；参数解析配置信息包括各类型遥测参数帧的解析方式，以及各 种卫星物理参数在遥测参数帧中所处的位置和长度；

遥测参数接收模块：调用基础数据库中的参数接收配置信息，从PCI、以 太网、串口、USB四种接口中选取任意一种接口建立连接并接收传输数据帧；

遥测参数预处理模块：包括校验和判断单元、信道译码单元、去除外层协 议单元、数据解扰单元、数据过滤单元，其中：

校验和判断单元：计算传输数据帧中包含的数据块的校验和，并与传输数 据帧中的校验和数据进行比对，当比对结果一致时判断数据有效并将传输数据 帧送至信道译码单元，若比对结果不一致则丢弃该传输数据帧；

信道译码单元：根据传输数据帧中包括的源地址和目的地址，识别出传输 数据帧中所包括的遥测数据是1553B数据、CAN数据、串口数据、模拟量数 据、脉冲指令数据中的哪一种；

去除外层协议单元：从传输数据帧中剔除除数据块以外的其余数据项；

数据解扰单元：根据解扰密钥或者解扰方式对数据块中所包含的遥测数据 进行解扰；

数据过滤单元：调用基础数据库中的参数接收配置信息，从解扰后的数据 块中提取有效数据；

遥测参数帧识别模块：调用基础数据库中存储的参数帧识别配置信息，对 数据过滤单元输出的有效数据进行帧识别，得到按顺序排列的各传输数据帧及 各数据包；

遥测参数帧重组模块：调用基础数据库中的帧重组配置信息，从各数据包 中提取有效数据块并重新组合，形成可解析的遥测参数帧；

遥测参数数据块匹配模块：识别出不同类型的遥测参数帧；

遥测参数解析模块：调用基础数据库中的参数解析配置信息，对遥测参数 进行解析处理，得到各种卫星物理参数及其对应的遥测值。

所述的校验和判断单元计算校验和的方法包括CRC校验，单字节累加， 两字节异或累加，或者四字节异或累加。

所述的数据解扰单元进行数据解扰的方法包括取反，异或，或，与四种方 式。

本发明与现有技术相比的优点在于：

（1）本发明系统采用模块化体系结构设计，将遥测参数解析处理过程分割 成多个模块，每一个模块保持一定的功能独立性，可以单独设计、升级或替换， 同时采用基础数据库的方式实现各类数据处理措施的灵活配置，通过配置快速 支持卫星平台的综合测试；

（2）本发明系统采用数据库配置加载的方式实现遥测参数的解析处理，能 够快速适应大型综合测试系统被测试遥测参数需求的变动，通用性强、灵活性 好；

（3）本发明系统采用基础数据库对遥测参数解析过程中所需的配置参数进 行管理，方便与大型综合测试系统其它信息的集成和管理，工程实用性较强。

附图说明

图1为本发明系统的组成结构图；

图2为本发明系统的遥测参数解析处理过程示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明系统主要由以下几个部分组成，即基础数据库、遥测 参数接收模块、遥测参数预处理模块、遥测参数帧识别模块、遥测参数帧重组 模块、遥测参数数据块匹配模块、遥测参数解析模块、遥测参数显示模块、遥 测参数存盘模块、配置录入模块。

下面对各组成部分分别进行介绍。

基础数据库：通过配置录入模块录入并保存遥测参数数据处理的所有配置 信息，包括参数接收配置信息、参数帧识别配置信息、帧重组配置信息、参数 解析配置信息。其中参数接收配置信息包含有与PCI、以太网、串口、USB四 种接口分别对应的通信协议。参数帧识别配置信息包含帧同步字、帧序号、数 据包编号，帧同步字用于标识由数据包组成的传输数据帧，帧序号用于标识不 同的传输数据帧，数据包编号用于标识不同的数据包。帧重组配置信息包括对 数据包中有效数据块所在位置的定义以及可解析的遥测参数帧的类型和格式； 参数解析配置信息包括了各类型遥测参数帧的解析方式，包括各种卫星物理参 数在遥测参数帧中所处的位置和长度。

遥测参数接收模块：调用基础数据库中的参数接收配置信息，从PCI、以 太网、串口、USB四种接口中选取任意一种接口建立连接，从测试前端设备接 收传输数据帧，其格式如表1所示：

表1传输数据帧格式表

表1中各组成部分所包含的内容如下：

1）帧头标志：取固定值，用于判断接收的帧数据的起始位置；

2）帧计数：用于判断帧数据的连续性，在实际应用时可采用顺序加1 的方式判别；

3）时标：用于记录接收帧数据的时刻，利于数据分析；

4）定时发送时刻：用于按预设时间延迟发送指令；

5）源地址：用于标识数据帧的来源；

6）目的地址：用于标识帧数据的去向；

7）有效数据长度：从有效数据长度的下一字节开始至校验和上一字节结 束的字节总数，用于记录当前数据帧的字节数；

8）校验和：从通用帧头开始至校验和前一字节止的字节累加和取低16 位，用于判断当前数据帧是否有效；

9）帧尾标志：取固定值，用于判断接收的帧数据的结束位置。

以上九部分的格式是固定的。

10）数据块：传输数据帧的数据域，这部分数据内容的格式可变。

遥测参数预处理模块：包括校验和判断单元、信道译码单元、去除外层协 议单元、数据解扰单元、数据过滤单元，其中：

校验和判断单元：计算传输数据帧中包含的数据块的校验和，并与传输数 据帧中的校验和数据进行比对，当比对结果一致时判断数据有效并将传输数据 帧送至信道译码单元，若比对结果不一致则丢弃该传输数据帧。

信道译码单元：根据传输数据帧中包括的源地址和目的地址，识别出传输 数据帧中所包括的遥测数据是1553B数据、CAN数据、串口数据、模拟量数 据、脉冲指令数据中的哪一种。

去除外层协议单元：从传输数据帧中剔除除数据块以外的其余数据项。

数据解扰单元：根据解扰密钥或者解扰方式对数据块中所包含的遥测数据 进行解扰。

数据过滤单元：调用基础数据库中的参数接收配置信息，从解扰后的数据 块中提取有效数据。

遥测参数帧识别模块：调用基础数据库中存储的参数帧识别配置信息，对 数据过滤单元输出的有效数据进行帧识别，得到按顺序排列的各传输数据帧及 各数据包。

例如：测试系统同时接收A卫星和B卫星下发的导航电文数据，两颗卫星 的导航电文传输帧都是以数据码流（如T_A11、T_A12、T_B11、T_A13、T_B12、T_B13、 T_B21、T_A14、T_A21…，其中T_A11表示A卫星第一包数据的第一个传输帧，T_A12表示A卫星第一包数据的第二个传输帧，T_B11表示B卫星第一包数据的第一个 传输帧，……，依次类推）的方式下发。在每个数据传输帧中都有相应的字段 可解析该传输帧属于哪颗卫星的第几包数据的第几个传输帧，并按顺序排列各 传输数据帧及各数据包，即：A卫星的第一个数据包由T_A11、T_A12、T_A13、T_A14四个传输帧按顺序组成，B卫星的第一个数据包由T_B11、T_B12、T_B13三个传输帧 按顺序组成。

遥测参数帧重组模块：调用基础数据库中的帧重组配置信息，从各数据包 中提取有效数据块并重新组合，按照格式形成可解析的遥测参数帧。

例如：假设上例中A卫星的有效数据块为每个数据包中的第一个传输帧和 第三个传输帧，B卫星的有效数据块为每个数据包中的第一个传输帧和第二个 传输帧，则A卫星的第一个遥测参数帧T_SA1由T_A11和T_A13组成，B卫星的第 一个遥测参数帧T_SB1由T_B11和T_B12组成。

遥测参数数据块匹配模块：识别出不同类型的遥测参数帧，并根据匹配参 数将其送入遥测参数解析模块。

遥测参数解析模块，调用基础数据库中的参数解析配置信息，对遥测参数 进行解析处理，得到可各种卫星物理参数及其对应的遥测值。

例如：A卫星中T_SA1的第20至23字节数据（假设为0xAAAABBBB）表 示卫星的X向距离，解析方法为距离=遥测数据*当量，假设当量为0.01，则 遥测值为0xAAAABBB*0.01=28633158.99(米)。

遥测参数显示模块，根据解析好的遥测参数值，进行格式化显示，显示格 式可以根据显示配置信息进行配置，包括：所属页面、显示位置、颜色、显示 格式参数等。

遥测参数存盘模块，根据解析好的遥测参数值，进行格式化存储，存储格 式可以根据存盘配置信息进行配置，包括：时间间隔、目录名称、存储格式参 数等。

配置录入模块，提供用户录入配置信息的接口进行配置信息录入。

实施例

（1）根据输入条件（或者用户协议）分析接收数据所需接口（本实例以网 口为例），网口配置信息包括远程IP地址、远程端口和本地端口。

（2）按照输入条件（或者协议）配置数据包中各个配置信息。

（3）以XML的形式保存各个配置信息，构成基础数据库。

（4）加载相关配置文件，建立网络连接后开始接收遥测数据，得到传输帧 数据码流，本例中的传输帧数据流如表2所示：

表2传输帧遥测数据流

注1：0x146F FF FE FD FC FB FA F9 F8 F7 F6 F5 F4 F3 F2 F1 F0

（5）将传输帧数据码流送至参数预处理模块中进行校验和判断、信道译码、 去除外层协议、数据解扰、数据过滤处理，得到纯净的数据码流并送至遥测参 数帧识别模块，具体方法如下：

校验和判断：使用CRC校验方法计算校验和，并与数据中的校验和 （0xABCD）进行比对，判断数据是否有效，若数据有效则继续处理，否则丢 弃该传输帧；

信道译码：根据源地址和目的地址对传输帧数据进行分类，0x00表示 1553B数据，0xF0表示设备A，即表示有1553B数据发送给设备A；

去除外层协议：从传输帧数据中剔除除数据块以外的数据项，取出外层协 议后的数据为0x146F FF FE FD FC FB FA F9 F8 F7 F6 F5 F4 F3 F2 F1 F0；

数据解扰：进行“取反”操作解扰，可得到数据0xEB 90 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 0A 0B 0C 0D 0E 0F；

数据过滤：按照协议（若是有效数据标志配置1，否则配置0）提取有效 数据，过滤掉冗余数据。若数据过滤配置信息为0x3FFFC（二进制为11 1111 1111 1111 1100），则表示最后两个字节数据无效，过滤后的有效数据为：0xEB 90 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 0A 0B 0C 0D。

（6）遥测参数帧识别模块根据基础数据库中的配置信息识别出遥测参数数 据子帧。如图2所示，假如基础数据库中的配置信息为0x03，则表示遥测数据 中的第3个字节表子帧号，记为TSF0，依次类推可得TSF1，TSF2，…TSFn。

（7）遥测参数帧重组模块根据配置从遥测参数数据子帧中挑出复用子帧形 成遥测参数帧，如TSF0、TSF32、TSF64形成一个遥测参数帧，组帧形式类 似于数据过滤。

（8）遥测参数数据匹配模块从数据帧中匹配出每个遥测变量的原始数据 块，如TCR1、TCR2、…TCRm等。

（9）遥测参数解析模块从原始数据块解出遥测参数值，如TCM1、 TCM2、…TCMm等。

（10）遥测参数显示模块接收遥测参数值并进行格式化显示。

（11）遥测参数存盘模块接收遥测参数值并格式化存盘。

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。