一种基于DDS总线传输的卫星半物理仿真测试系统及方法

摘要

本发明公开了一种基于DDS总线传输的卫星半物理仿真测试系统，包括：数据转发机，输入端与外界数据端连接，采集外界数据源并进行转化；数据库服务器，第一输入端与数据转发机的输出端连接，数据解码获得解码数据；终端显示器，输入端与数据库服务器的输出端连接，输出端与数据库服务器的第二输入端连接，数据读取处理，显示读取数据；生成修改指令，进行数据修改，显示最终解码数据。此发明解决了传统半物理仿真测试系统负荷过大、数据分析效率低、以及数据分析错误率高的问题，利用DDS的传输规范，实现了数据的接收，解析，与存储，提高了数据处理能力的同时，降低了终端显示计算机的负荷，提高了测试结果的有效性。

说明书

技术领域

本发明涉及卫星半物理仿真测试技术领域，具体涉及一种基于DDS总线传输的卫星半物理仿真测试系统及方法。

背景技术

卫星的半物理仿真测试过程，是使用仿真机实现卫星在轨的姿态轨道动力学和运动学的模拟，通过采集星上执行机构的数据，计算得到作用到星体上的力和力矩，进行相应的姿态轨道计算，得到实时的姿态轨道信息，输出相应的激励给敏感器，敏感器输出姿态信息给星上计算机，星上计算机根据设定的控制规律得出控制量，控制执行机构动作，实现了在轨控制过程的模拟，从而实现了对姿轨控分系统功能和性能的测试。半物理仿真测试系统需要对半物理仿真系统的各个环节的数据进行监控与分析。

随着卫星的功能日益复杂，卫星控制系统产生的数据以及测试过程产生的数据越来越多，要求传输的速度越来越高。传统的半物理仿真测试系统的遥测终端的功能与性能已无法满足当前卫星测试的使用需求。

传统的遥测终端软件具有一定的局限性，包括：

1、传统的遥测终端软件是由数据库服务器接收并存储各类数据的原码，不在服务器端对原码进行解析处理，数据库服务器功能单一。

2、终端显示软件通过网络数据组播的方式接受数据库的原码数据，在本地通过调用解析规则文件对源码数据进行解析，然后终端软件进行显示。边解析边显示，对终端软件的计算机产生的负荷大，长时间运行容易造成终端显示软件卡顿、或者数据溢出异常。

3、对遥测数据进行查找、回放，终端显示软件需要从数据库端提取数据文件，并进行解码，在终端显示软件上显示，属于事后回放，且回放过程效率低下。

4、遥测终端软件只对当前的解析后的结果进行显示，由人工进行判读，容易造成数据的漏判与误判。

5、传统的终端软件在本地存储数据的同时，对接收到的组播数据进行解码与显示，使用的曲线控件实时显示性能较低，同一显示界面下，可显示的曲线条数有限，无法满足多系统联调实时监控显示的需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于数据分发服务(DDS)总线传输的卫星半物理仿真测试系统及方法。此测试系统及方法旨在解决传统半物理仿真测试系统负荷过大、数据分析效率低、以及数据分析错误率高的问题，利用DDS的传输规范，实现数据的接收，解析，与存储，提高数据处理能力的同时，降低终端显示计算机的负荷，提高测试结果的有效性。

为达到上述目的，本发明提供了一种基于DDS总线传输的卫星半物理仿真测试系统，该卫星半物理仿真测试系统中的数据传输是基于DDS总线实现的；且该卫星半物理仿真测试系统包括：

数据转发机，输入端与一外界数据端连接，采集和接收外界数据源，并对该外界数据源进行转化，获得转化进制数据；

数据库服务器，第一输入端与数据转发机的输出端连接，对该转化进制数据进行数据解码，获得解码数据；将解码数据分成两路，第二路解码数据进行存储；

终端显示器，输入端与数据库服务器的输出端连接，输出端与数据库服务器的第二输入端连接，将该第一路解码数据进行数据读取处理，获得并显示出读取数据；根据该读取数据，人为输入修改指令；该终端显示器根据该修改指令，读取该第二路解码数据，并进行数据修改，生成并显示出最终解码数据。

最优选的，数据转发机包括：

数据采集板卡，输入端与外界数据端连接，用于采集和接收外界数据源；

数据转换器，输入端与数据采集板卡的输出端连接，将外界数据源进行进制原码转化，获得转化进制数据。

最优选的，外界数据源包括动力学数据、模拟量数据和星上遥测数据。

最优选的，数据采集板卡包括UDP板卡、A/D卡和总线板卡，分别用于接收外界数据源中的动力学数据、模拟量数据和星上遥测数据。

最优选的，数据库服务器包括：

数据收发模块，第一输入端与数据转发机的输出端连接，用于接收转化进制数据；

数据判读模块，输入端与数据收发模块的第一输出端连接，第一输出端与数据收发模块的第二输入端连接，对该转化进制数据进行数据解码，获得解码数据；并将该解码数据分为两路，第一路解码数据通过数据判读模块的第一输出端，传输回数据收发模块；

数据存储模块，输入端与数据判读模块的第二输出端连接，接收该第二路解码数据，并对该第二路解码数据进行存储。

最优选的，数据解码基于数据库服务器中内设的数据解析规则实现的。

最优选的，数据解析规则包括：条件解码、字典解码、公式解码、脚本解码、按位解码和特殊浮点数解码。

最优选的，数据读取处理包括：数据读取、数据报警、自动化判读和实时快速回放。

最优选的，该卫星半物理仿真测试系统还包括以太网交换机，用于为DDS总线提供网络通信平台。

本发明还提供了一种基于DDS总线传输的卫星半物理仿真测试方法，该卫星半物理仿真测试方法是基于上述的一种基于DDS总线传输的卫星半物理仿真测试系统实现的，且包括以下步骤：

步骤1：数据转发机对外界数据端进行数据的采集和接收，获得外界数据源；并对该外界数据源进行转化，获得转化进制数据；

步骤2：将转化进制数据传输至数据库服务器，基于数据解析规则，对该转化进制数据进行数据解码，获得解码数据，并分为两路，且第二路解码数据直接存储于数据库服务器中；

步骤3：将第一路解码数据传输至终端显示器，进行数据读取处理，获得并显示出读取数据；

步骤4：根据该读取数据，人为输入修改指令；

步骤5：终端显示器根据修改指令，读取第二路解码数据，并对其进行数据修改，生成并显示出最终解码数据，完成卫星半物理仿真的测试。

运用此发明，解决了传统半物理仿真测试系统负荷过大、数据分析效率低、以及数据分析错误率高的问题，利用DDS的传输规范，实现了数据的接收，解析，与存储，提高了数据处理能力的同时，降低了终端显示计算机的负荷，提高了测试结果的有效性。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

1、本发明提供的基于DDS总线传输的卫星半物理仿真测试系统，解决了传统设计中数据库只用于接收存储各类数据原码，终端显示软件需要先对源码数据进行解析，然后实时显示，造成遥测终端软件及终端计算机负荷过大的问题，解决了进行数据分析需要边解析数据边回放显示效率低下的问题，解决了无法实时在线回放指令、解码、报警信息的问题，同时解决了所有数据均由人工判读容易造成误判漏判的问题，高效地实现了卫星姿轨控分系统半物理仿真实验的遥测数据采集、数据解析、数据判读、在线回放和遥测结果显示。

2、本发明提供的基于DDS总线传输的卫星半物理仿真测试系统，接收不同数据源的各类数据，利用DDS的传输规范，实现了数据的接收，解析，与存储；各终端显示软件登录服务器，进行大数据量的读取、终端显示、自动化判读和快速数据回放等操作，大大提高了数据的传输及显示效率，扩展了实时监控显示的曲线显示性能，可通过脚本编辑的方式提升实时数据的在线判读分析能力，解决了数据实时回放的技术瓶颈，可实时快速回放服务器中存储的各类数据信息，包括数据源码、解码信息、指令信息、报警信息等，并大大提高数据回放的效率。

3、本发明提供的基于DDS总线传输的卫星半物理仿真测试系统，在数据库服务器接收到数据时，对数据进行解析后再按数据模型(包括源码、解码信息、数据属性)存储，充分利用数据库服务器的性能；终端显示软件登录服务器，可高性能实时监控各类解析后数据，并可支持脚本编辑的方式在线分析实时数据，提高数据处理能力的同时，降低终端显示计算机的负荷，终端显示软件长时间运行不会造成显示问题。

4、本发明提供的基于DDS总线传输的卫星半物理仿真测试系统，在遥测终端，可对相应的遥测设计判读规则，实现对各类数据的超出阈值报警、数据处理分析和自动化判读，降低数据误判漏判的概率，提高测试结果的有效性。

附图说明

图1为本发明提供的卫星半物理仿真测试系统结构示意图；

图2为本发明提供的卫星半物理仿真测试方法流程图。

具体实施方式

以下结合附图通过具体实施例对本发明作进一步的描述，这些实施例仅用于说明本发明，并不是对本发明保护范围的限制。

本发明提供了一种基于DDS总线传输的卫星半物理仿真测试系统，如图1所示，该卫星半物理仿真测试系统中的数据传输是基于DDS总线实现的；该卫星半物理仿真测试系统包括：数据转发机1、数据库服务器2和终端显示器3。

数据转发机1的输入端与一外界数据端连接，基于DDS的传输规范，采集和接收外界数据源，并对该外界数据源进行转化，获得转化进制数据；外界数据源包括：动力学数据、模拟量数据和星上遥测数据。

在本实施例中，外界数据源还包括：半物理仿真测试过程中除动力学数据、模拟量数据和星上遥测数据以外的需要监控的数据。

其中，数据转发机1包括数据采集板卡和数据转换器(附图中未示出)；数据采集板卡的输入端与外界数据端连接，用于采集和接收外界数据源；数据转换器的输入端与数据采集板卡的输出端连接，将外界数据源进行进制原码转化，获得转化进制数据。

在本实施例中，数据采集板卡包括用户数据报协议(User Datagram Protocol，UDP)板卡、模数(A/D)卡和型号为1533的总线板卡，分别用于接收外界数据源中的动力学数据、模拟量数据和星上遥测数据；数据转换器的型号为PXI的转换器，输入端与UDP板卡、A/D卡和1533总线板卡的输出端分别连接，将外界数据源进行进制原码转化，转化为十六进制原码的转化进制数据。

数据库服务器2的输入端通过DDS总线与数据转发机1的输出端连接，基于数据库服务器2中的数据解析规则，对该转化进制数据进行数据解码，获得解码数据并存储。

其中，数据库服务器2包括数据收发模块201、数据判读模块202和数据存储模块203；数据收发模块201的第一输入端通过DDS总线与数据转发机1中的数据转换器的输出端连接，用于接收数据转换器转化的转化进制数据；数据判读模块202的输入端与数据收发模块201的第一输出端连接，第一输出端与数据收发模块201的第二输入端连接，基于内设的数据解析规则，对该转化进制数据进行数据解码，获得解码数据；将该解码数据分为两路，第一路解码数据通过数据判读模块202的第一输出端，传输回数据收发模块201；数据存储模块203输入端与数据判读模块202的第二输出端连接，接收第二路解码数据，并对该第二路解码数据进行存储。

其中，数据库服务器2中数据判读模块202内设的数据解析规则包括：条件解码、字典解码、公式解码、脚本解码、按位解码和特殊浮点数解码。

在本实施例中，数据库服务器2将十六进制原码的转化进制数据解码为格式满足DDS数据规范的解码数据。

终端显示器3的输入端通过DDS总线与数据库服务器2的数据收发模块201的第二输出端连接，输出端通过DDS总线与数据库服务器2的数据收发模块201的第三输入端连接，将数据收发模块201输出的第一路解码数据进行数据读取处理，获得读取数据，并将该读取数据通过其显示屏幕上显示。

测试工作人员根据终端显示器3显示屏幕上显示出来的读取数据，直接人为输入生成修改指令；终端显示器3根据该修改指令，对数据库服务器2存储的第二路解码数据进行数据修改，生成满足数据解析规则的最终解码数据，并通过终端显示器3的显示屏幕进行显示。

数据读取处理包括：数据读取、数据报警、自动化判读和实时快速回放。

其中，数据读取处理中的实时快速回放是指终端显示器3将存储的该读取数据的各类数据信息，包括数据源码、解码信息、指令信息、报警信息等，并对回放数据进行导出和分析。

在本实施例中，如图1所示，终端显示器3为1-N多个终端软件上的显示计算机，用于对第一路解码数据进行大数据量的读取、数据报警、自动化判读、快速数据回放和终端显示等操作。

该卫星半物理仿真测试系统还包括以太网交换机，用于为DDS总线提供网络通信平台。

本发明还提供了一种基于DDS总线传输的卫星半物理仿真测试方法，如图2所示，该卫星半物理仿真测试方法是基于上述的一种基于DDS总线传输的卫星半物理仿真测试系统实现的；该卫星半物理仿真测试方法包括以下步骤：

步骤1：数据转发机1中的数据采集板卡对外界数据端进行数据的采集和接收，获得外界数据源；数据转发机1中的数据转换器对该外界数据源进行转化，获得转化进制数据；

步骤2：将转化进制数据通过DDS总线传输至数据库服务器2，基于数据库服务器2中的数据解析规则，对该转化进制数据进行数据解码，获得解码数据；将解码数据分为两路，且第二路解码数据直接存储于数据库服务器2中；

步骤3：将第一路解码数据通过DDS总线传输至终端显示器3，进行数据读取处理，获得并显示出读取数据；

步骤4：测试人员根据该读取数据，在终端显示器3上人为输入修改指令；

步骤5：终端显示器3根据修改指令，读取数据库服务器2中的第二路解码数据，并对第二路解码数据进行数据修改，生成并显示出最终解码数据，完成卫星半物理仿真的测试。

本发明的工作原理：

数据转发机对外界数据端进行数据的采集和接收，获得外界数据源；并对该外界数据源进行转化，获得转化进制数据；将转化进制数据传输至数据库服务器，基于数据解析规则，对该转化进制数据进行数据解码，获得解码数据，并分为两路，且第二路解码数据直接存储于数据库服务器中；将第一路解码数据通过DDS总线传输至终端显示器，进行数据读取处理，获得并显示出读取数据；测试人员根据该读取数据，在终端显示器上人为输入修改指令；终端显示器根据修改指令，读取数据库服务器中的第二路解码数据，并对第二路解码数据进行数据修改，生成并显示出最终解码数据，完成卫星半物理仿真的测试。

综上所述，本发明一种基于DDS总线传输的卫星半物理仿真测试系统及方法，解决了传统半物理仿真测试系统负荷过大、数据分析效率低、以及数据分析错误率高的问题，利用DDS的传输规范，实现了数据的接收，解析，与存储，提高了数据处理能力的同时，降低了终端显示计算机的负荷，提高了测试结果的有效性。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。