CN104618171A - 遥测数据转换方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种遥测数据转换方法，包括：读取通用转换接口的配置文件并建立网络连接；接收线程对网络进行监听以接收遥测数据；将接收到的遥测数据转换成统一格式，并将转换后的遥测数据存入数据缓存区中；接收到接收线程的通知后，发送线程从数据缓存区中读取转换后的遥测数据并发送至真星综合测试***软件。因此，通过本发明真星综合测试***软件用于卫星模拟器的测试，既提高了测试***的搭建速度，又保证了测试***的正确性。由于已在多个型号的卫星模拟器的测试中使用，充分证明了转换接口的通用性。另外，在卫星模拟器8倍速和16倍速仿真时测试，工作稳定，转发数据正常，还能够实时显示，方便观察网络通信情况和卫星模拟器发出的遥测情况。

Description

遥测数据转换方法

技术领域

本发明涉及网络数据格式转换领域，更具体地，涉及一种用于真星综合测试***软件和卫星模拟器之间的遥测网络数据格式转换方法。

背景技术

应了解，卫星模拟器是卫星项目的配套产品，主要完成以下任务：

一、对地面测控中心遥测接收和遥控指令发送的工作状态进行全面的检查；

二、在仿真的环境下，培训操作和指挥人员，使他们在卫星发射前，熟悉卫星的飞行程序，掌握重要事件的操作和处理，以减少执行任务中的风险；

三、在执行卫星测控任务前进行演练，以检验、修正和改进实战软件；以及

四、对卫星可能出现的主要故障进行仿真，培训指挥和操作人员处理应急情况的能力。

图1是卫星模拟器的测试连接图。如图1所示，卫星控制中心(Satellite Control Center，以下简称为SCC)是卫星模拟器用户的地面控制***，用来接收、解析卫星模拟器的遥测数据。卫星模拟器包含两大部分：姿轨控仿真软件和卫星仿真软件，两者协同工作仿真卫星的工作状态，通过局域网采用用户数据报协议(User Datagram Protocol，以下简称为UDP)协议或者UDP组播协议对外发送仿真的遥测数据。卫星控制中心通过局域网采用UDP协议或者UDP组播协议，接收卫星模拟器的遥测数据。当卫星模拟器通过网络与地面测试设备通信时，卫星模拟器工作在控制中心工作模式，卫星模拟器通过网络接口与地面测试***通信，发送遥测数据(Telemetry，以下简称为TM)。

图2是真星综合测试***软件的测试连接图。如图2所示，真星综合测试***软件是用来进行真星测试的软件，通过局域网采用TCP协议接收地面测控平台接收、解调出的卫星遥测数据。地面测控平台，通过电缆接收卫星的视频、中频、射频遥测信号，并解调遥测数据，打包成网络数据包通过局域网采用传输控制协议(Transfer Control Protocol，以下简称为TCP)协议发送给真星综合测试***软件。测控分***是卫星上的一个分***，按照相关规定采集、排列星上的遥测数据，然后调制成视频、中频、射频遥测信号发送出去。真星综合测试***软件通过网络与地面测控平台通信，地面测控平台通过接收和解调真星发送视频、中频以及射频信号来获取真星遥测数据，然后通过网络发送给真星综合测试***软件。

然而，因为真星综合测试***软件与卫星模拟器的网络通信接口协议不同，所以真星综合测试***软件不能直接接收控制中心模式下的卫星模拟器发出的遥测数据。如果单独为卫星模拟器测试重新开发一套测试***，不仅工作量太大，而且正确性无法得到保证。

因此，需要通过遥测接口来转换遥测数据格式，从而直接将真星综合测试***软件用于卫星模拟器测试。另外，由于卫星型号的繁多，在设计中还需要考虑通用性，即可根据不同型号的配置文件，从而使遥测转换接口能够适用于不同型号的卫星模拟器。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提出一种遥测网络数据转换的方法，使得真星综合测试***软件能够接收卫星模拟器的遥测数据，同时在设计中还考虑了通用性，即可通过修改配置文件，使得遥测转换接口实现适用于不同型号的卫星模拟器。

本发明提供了一种遥测数据转换方法，包括以下步骤：步骤一，读取通用转换接口的配置文件并建立网络连接；步骤二，接收线程对网络进行监听以接收遥测数据；步骤三，将接收到的遥测数据转换成统一格式，并将转换后的遥测数据存入数据缓存区中；以及步骤四，接收到接收线程的通知后，发送线程从数据缓存区中读取转换后的遥测数据并发送至真星综合测试***软件。

具体地，在步骤一中执行：读取通用转换接口的配置文件，从而获取配置信息；在通用转换接口上确认配置信息中的配置参数是否正确；如果配置参数不正确，则重新读取配置文件，否则确认配置参数正确；以及等待建立网络连接，如果网络连接未正确建立则释放***资源，否则执行步骤二。

在步骤二中执行：接收线程持续监听网络；当接收到网络数据时，判断网络数据中是否存在遥测数据；当存在遥测数据时，取出、处理一帧遥测数据，并通知发送线程已有待转发的遥测数据；继续判断是否还存在遥测数据；以及当不存在遥测数据时，丢弃所接收到的网络数据，否则继续取出一帧遥测数据。

优选地，在步骤二中，当卫星模拟器开始或者调整仿真速度时，遥测数据突然发生变化，所接收的网络数据中存在多帧遥测数据，以及对网络数据返回判断是否存在遥测数据，以防止丢失遥测数据。

额外地，根据本发明的遥测数据转换方法还包括：定义一个程序内部的遥测数据格式用以缓冲遥测数据，从而卫星模拟器发送的遥测数据的格式与真星综合测试***软件接收的遥测数据的格式之间不存在直接关系，并且所发送的遥测数据的格式与所发送的遥测数据的格式随卫星型号变化的量在配置文件中进行配置。

具体地，在步骤三中执行：在接收到一帧遥测数据后，提取其中的遥测信息；根据所定义的遥测数据格式，对遥测数据进行格式转换；以及将经过格式转换的遥测数据存放到数据缓存区中。

在步骤四中执行：发送线程接收到接收线程的通知；发送线程从数据缓存区中读取遥测数据；根据配置文件中的参数和相应协议，将遥测数据打包成相应的数据包；以及将打包后的遥测数据发送给真星综合测试***软件。

优选地，当接收线程和发送线程同时对数据缓存区进行访问时，协调接收线程和发送线程，并对数据缓存区进行保护，从而防止通用转换接口损坏数据。

额外地，根据本发明的遥测数据转换方法还包括：当卫星模拟器进行8倍速的仿真时，遥测数据的量是常速时的8倍，对通用转换接口的程序进行优化以提高运行速度；当发生意外事件时，以明显方式通知使用者告知原因，并同时释放***资源；根据配置参数读取遥测数据中的帧计数，从而实时显示帧计数和转发的遥测数据总帧数；将所读取的帧计数与前一次记录的帧计数进行对比，从而确定是否存在帧丢失并实时显示丢帧数。

因此，采用本发明，具有以下的有益效果：

——实用性：通过卫星模拟器遥测通用转换接口，真星综合测试***软件可以用于卫星模拟器的测试，既提高了卫星模拟器测试***的搭建速度，又保证了卫星模拟器测试***的正确性；

——通用性：已经在多个型号的卫星模拟器的测试中使用，经历多个型号卫星模拟器的测试，充分证明了卫星模拟器遥测转换接口的通用性；

——实时性：在卫星模拟器8倍速和16倍速仿真时进行测试，卫星模拟器遥测通用转换接口工作稳定，转发数据正常；以及

——易用性：能够实时显示当前网络连接状态、遥测帧计数、转发遥测总帧数和丢帧数，方便观察网络通信情况和卫星模拟器发出的遥测情况。

附图说明

图1是现有技术中的卫星模拟器的测试连接图；

图2是现有技术中的真星综合测试***软件的测试连接图；

图3是根据本发明的卫星模拟器与真星综合测试***软件的连接图

图4是根据本发明的具体实施方式的卫星模拟器遥测通用转换接口的工作流程图；

图5是根据本发明的具体实施方式的卫星模拟器遥测通用转换接口配置文件图；以及

图6是根据本发明的具体实施方式的卫星模拟器遥测通用转换接口实例的显示页面的示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本发明进行详细说明。

首先，详细介绍卫星模拟器遥测通用转换接口的主要步骤。应了解，遥测数据长度固定，帧频固定，因此遥测数据处理相对比较简单。

卫星模拟器通用转换接口的主要工作步骤如下：

(一)读取配置文件，建立网络连接；

(二)接收线程监听网络，如果接收到遥测数据进行步骤(三)；

(三)将接收到的遥测数据转换成统一的内部格式，并存放在数据缓存区中，并通知转发线程已经有新遥测数据，然后再次检测接收到的网络数据包中是否还有遥测数据，如果还有遥测数据，则重复步骤(三)，如果没有遥测数据，则接收线程执行步骤(二)；

(四)转发线程收到接收线程通知后，从缓存区中读取遥测数据，并根据配置文件中的参数和相应协议的将遥测数据打包成相应的数据包，然后发送给真星综合测试***软件；

(五)根据配置参数读取遥测数据中的帧计数，实时显示帧计数和转发的遥测总帧数，并与前一次记录的帧计数对比，计算是否有丢帧，并实时显示丢帧数；以及

(六)查看缓存区中是否还有缓存数据，如果有重复步骤(四)，如果没有等待接收线程的通知。

因此，可以看出卫星模拟器遥测通用转换接口的关键技术在以下四个方面：

1)正确、完整地接收遥测数据。

虽然遥测的帧频是固定的，但是模拟器在开始或者调整仿真速度时遥测数据会有突然变化，此时收到的一包网络数据中可能有N帧遥测数，因此不能简单地认为一包网络数据中只有一帧遥测数据，对收到的网络数据包必须进行彻底地检查，防止丢失遥测数据。

2)通用性设计。

定义一个程序内部的遥测数据格式，缓冲遥测数据，经此卫星模拟器发送的遥测格式与真星综合测试***软件接收的遥测格式之间就没有直接关系，可以随意组合。

在于接收、发送的遥测数据格式中随卫星型号变化的量，在配置文件中进行配置。

3)接收线程和发送线程的协调。

接收线程接收到遥测数据后，及时通知发送线程，使得发送线程能够在最短的时间内转发收到的遥测数据。

对于遥测数据缓存区，接收线程、发送线程都会进行访问，存在两个线程同时访问的情况，因此需协调接收线程和发送线程，并对遥测数据缓存区要进行保护，防止卫星模拟器遥测通用转换接口损坏有效数据。

4)优化程序，提高运行速度，减少处理时间。

卫星模拟器最高进行8倍速的仿真，此时的数据量是常速时数据量的8倍，因此必须对卫星模拟器遥测通用转换接口程序进行优化，提高运行速度。如果接收、处理、转发数据时间过长，则无法在8倍速时进行工作。

另一方面，网络连接是不稳定的，很多原因会导致断网，因此必须对意外事件进行处理。当发生意外事件时，以明显的方式通知使用者并告知原因，同时释放***资源。如果不释放端口等资源，卫星模拟器遥测通用转换接口只能在重新启动计算机后才能再次使用，造成使用不便。

具体地，图3是根据本发明的卫星模拟器与真星综合测试***软件的连接图，图4是根据本发明的具体实施方式的卫星模拟器遥测通用转换接口的工作流程图，图5是根据本发明的具体实施方式的卫星模拟器遥测通用转换接口配置文件图，以及图6是根据本发明的具体实施方式的卫星模拟器遥测通用转换接口实例的显示页面的示意图。以下将结合图3-图6对本发明的具体实施方式进行详细介绍。

如图3所示，卫星模拟器通过局域网采用UDP协议或者UDP组播协议，对外发送遥测数据。卫星模拟器遥测通用转换接口通过局域网采用UDP协议或者UDP组播协议接收卫星模拟器发出的遥测数据，经过相应的数据格式转换后，通过局域网采用TCP协议，将遥测数据发送给真星综合测试***软件。真星综合测试***软件通过局域网采用TCP协议，接收遥测数据。

如图4所示，遥测通用转换接口的流程实现如下：

1)读取配置文件(如图5所示)，获取配置信息；

2)确认配置信息，获取配置信息后，确认参数是否正确(如图6所示)，如果正确，确认参数，而如果不正确，读取新配置文件；

3)等待建立网络连接，如果建立正确的连接，进行下一个步骤，如果不正确，释放资源；

4)持续监听网络，如果收到网络数据进行下一个步骤；

5)判断收到的网络数据中是否有遥测数据，如果有遥测数据，取出一帧遥测数据进行下一步骤，并继续判断是否还有遥测数据，如果没有遥测数据丢弃收到的网络数据；

6)取到一帧遥测数据后，提取其中遥测信息、转换数据格式，并模拟地面测控基带设备向真星综合测试***软件发送遥测数据；以及

7)根据配置参数读取遥测数据中的帧计数，实时显示帧计数、转发遥测总帧数，并与前一次记录的帧计数对比，计算是否有丢帧，并实时显示。

因此，通过本发明的卫星模拟器遥测通用转换接口，真星综合测试***软件可以用于卫星模拟器的测试，既提高了卫星模拟器测试***的搭建速度，又保证了卫星模拟器测试***的正确性。由于已经在多个型号的卫星模拟器的测试中使用，经历多个型号卫星模拟器的测试，充分证明了卫星模拟器遥测转换接口的通用性。

另外，在卫星模拟器8倍速和16倍速仿真时进行测试，卫星模拟器遥测通用转换接口工作稳定，转发数据正常，还能够实时显示当前网络连接状态、遥测帧计数、转发遥测总帧数和丢帧数，方便观察网络通信情况和卫星模拟器发出的遥测情况。

本发明中未说明部分属于本领域的公知技术。

Claims (10)

1.一种遥测数据转换方法，用于通过通用转换接口，进行真星综合测试***软件和卫星模拟器之间的遥测数据的格式转换，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，读取所述通用转换接口的配置文件并建立网络连接；

步骤二，接收线程对所述网络进行监听以接收所述遥测数据；

步骤三，将接收到的所述遥测数据转换成统一格式，并将转换后的遥测数据存入数据缓存区中；以及

步骤四，接收到所述接收线程的通知后，所述发送线程从所述数据缓存区中读取所述转换后的遥测数据并发送至所述真星综合测试***软件。

2.根据权利要求1所述的遥测数据转换方法，其特征在于，在所述步骤一中执行：

读取所述通用转换接口的配置文件，从而获取配置信息；

在所述通用转换接口上确认所述配置信息中的配置参数是否正确；

如果所述配置参数不正确，则重新读取所述配置文件，否则确认所述配置参数正确；以及

等待建立网络连接，如果所述网络连接未正确建立则释放***资源，否则执行步骤二。

3.根据权利要求1所述的遥测数据转换方法，其特征在于，在所述步骤二中执行：

所述接收线程持续监听所述网络；

当接收到网络数据时，判断所述网络数据中是否存在所述遥测数据；

当存在所述遥测数据时，取出、处理一帧遥测数据，并通知所述发送线程已有待转发的遥测数据；

继续判断是否还存在遥测数据；以及

当不存在所述遥测数据时，丢弃所接收到的网络数据，否则继续取出一帧遥测数据。

4.根据权利要求3所述的遥测数据转换方法，其特征在于，在所述步骤二中，当所述卫星模拟器开始或者调整仿真速度时，

所述遥测数据突然发生变化，

所接收的网络数据中存在多帧遥测数据，以及

对所述网络数据返回判断是否存在遥测数据，以防止丢失遥测数据。

5.根据权利要求3所述的遥测数据转换方法，其特征在于，还包括：

定义一个程序内部的遥测数据格式用以缓冲所述遥测数据，从而所述卫星模拟器发送的遥测数据的格式与所述真星综合测试***软件接收的遥测数据的格式之间不存在直接关系，并且所发送的遥测数据的格式与所发送的遥测数据的格式随卫星型号变化的量在所述配置文件中进行配置。

6.根据权利要求5所述的遥测数据转换方法，其特征在于，在所述步骤三中执行：

在接收到一帧遥测数据后，提取其中的遥测信息；

根据所定义的遥测数据格式，对所述遥测数据进行格式转换；以及

将经过格式转换的遥测数据存放到所述数据缓存区中。

7.根据权利要求6所述的遥测数据转换方法，其特征在于，在所述步骤四中执行：

所述发送线程接收到所述接收线程的通知；

所述发送线程从所述数据缓存区中读取所述遥测数据；

根据所述配置文件中的参数和相应协议，将所述遥测数据打包成相应的数据包；以及

将打包后的遥测数据发送给所述真星综合测试***软件。

8.根据权利要求1所述的遥测数据转换方法，其特征在于，当所述接收线程和所述发送线程同时对所述数据缓存区进行访问时，

协调所述接收线程和所述发送线程，并对所述数据缓存区进行保护，从而防止所述通用转换接口损坏数据。

9.根据权利要求1所述的遥测数据转换方法，其特征在于，还包括：

当所述卫星模拟器进行8倍速的仿真时，所述遥测数据的量是常速时的8倍，对所述通用转换接口的程序进行优化以提高运行速度；以及

当发生意外事件时，以明显方式通知使用者告知原因，并同时释放***资源。

10.根据权利要求2所述的遥测数据转换方法，其特征在于，还包括：

根据所述配置参数读取所述遥测数据中的帧计数，从而实时显示帧计数和转发的遥测数据总帧数；以及

将所读取的帧计数与前一次记录的帧计数进行对比，从而确定是否存在帧丢失并实时显示丢帧数。