CN110175051B - 星地一体化的遥测配置管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及卫星研制过程及在轨遥测编程技术领域内的星地一体化的遥测配置管理方法；所述方法包括如下步骤：星地一体化帧表配置文件自动生成，卫星遥测层次化解析，基于层次化遥测等效生成的星地遥测闭环比对；本发明采用层次化遥测大表设计，可自动生成地面遥测解析大表、星务组帧配置文件与遥测在轨编程注数，良好地适应了卫星研制阶段遥测组织频繁更改的需求，降低综测、测控与星务的组帧编排与遥测解析配置的工作量；本发明提高了地面测控中心的长管***快速适配星上在轨遥测编程修改能力；本发明采用立体化遥测配置，提高遥测可追溯性，增强遥测跟踪定位能力，快速定位遥测点及传输路径，便于问题排查。

Description

星地一体化的遥测配置管理方法

技术领域

本发明涉及卫星研制过程及在轨遥测编程技术领域，具体涉及一种星地一体化的遥测配置管理方法。

背景技术

如附图7所示，卫星遥测存在多种遥测模式，每种遥测模式均有相应的帧表配置，在卫星研制过程中，遥测帧表编排方案多次变动，耗费了测控与星务分***的大量精力。测控与星务分***人员首先与各个卫星分***沟通协调遥测包的数量、大小、包中信息的下传频次，将遥测包按照所需的频次分配至遥测帧的相应区段内，若遥测资源不足，考虑调整遥测帧分区划分方式，或者与各分***协调，降低遥测信元的下传频次要求，经过多次往返协调，确定各个遥测包结构与下传频次需求，在此基础上编排星务帧表与遥测组帧归档文件。

卫星遥测方案确定后，测控分***将遥测归档文件转交综测人员，综测人员开始配置遥测解析大表，整星各个分***的遥测量巨大，而且在卫星研制阶段，遥测组帧与处理方法多次变换，且输入文件存在编写错误等问题，严重耗费了综测的精力。待测控与星务设计星务帧表完毕后，综测才开始配置地面遥测解析大表，星地未能协同设计，地面综测***难以快速适配星上遥测修改，增大了综测人员遥测配置工作的紧迫性。卫星在轨后，某些情况下进行遥测在轨编程，重新编排星务遥测编程注数与配置地面遥测解析大表均需耗费大量精力，难以快速完成遥测的在轨编程与地面长管***遥测解析的快速适配，延误了卫星问题排查。

经对现有技术的文献检索发现，中国发明专利201410163232.9披露了采用模块化可配置的遥测参数解析处理***，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***被测试遥测参数需求的变动，通用性和灵活性较好。但是现有技术并没有解决本发明所提出的如何实现卫星遥测配置星地一体化管理的具体问题。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种星地一体化的遥测配置管理方法。本发明的方法应用于卫星研制过程及在轨遥测编程。本发明的方法包含星地遥测配置文件的一体化自动生成、卫星遥测的层次化解析及地面半物理试验中的星地遥测闭环比对方法设计，该方法采取测控、星务与综测的星地一体化协同设计，降低了测控、星务与综测的工作量，提高了在轨遥测编程的速度与地面长管遥测解析快速适配能力，提高了遥测产生点与传输路径的跟踪定位能力。

本发明是通过以下的技术方案实现的，本发明涉及一种星地一体化的遥测配置管理方法，包括如下步骤：星地一体化帧表配置文件自动生成，卫星遥测层次化解析，基于层次化遥测等效生成的星地遥测闭环比对；

所述星地一体化帧表配置文件自动生成包括如下步骤：基于分***下位机组织的遥测包结构、包中信元的下传频率需求、信元间的同帧性相关约束条件，基于测控与星务分***的遥测包二维存储管理策略和遥测帧分区模板，同步生成星务组帧配置文件、在轨遥测编程注数指令、遥测归档文件与地面遥测解析配置文件；

所述卫星遥测层次化解析包括如下步骤：首先地面遥测解析依据生成的层次化配置大表，识别下传遥测模式及时分复用计数，选择相应的解析帧表，依据帧表，将整帧原码分解成若干个片段，将片段更新至相应分包层的遥测包中，并标明片段的刷新状态；然后遍历各个遥测包，依据遥测包的信元组织结构表完成更新片段的解析，将解析出的遥测信元量更新至信元层；最后在信元层完成遥测信元的计算与判断，将遥测物理量与判断结果在应用软件上呈现；

所述基于遥测层次化等效生成的星地遥测闭环比对包括如下步骤：在地面测控与星务半物理试验中，通过星地共享相同的遥测信元量，地面依据层次化大表，由遥测信元生成遥测包，由遥测包生成遥测帧，然后比对地面生成的遥测帧与星上下传的遥测，闭环完成卫星遥测收集与组帧功能验证。

优选地，所述星地一体化帧表配置文件自动生成包括如下步骤：

步骤1，卫星各分***提供各***生成的遥测包的信元组织结构，包含三类信息：

(1)遥测信元物理量计算的信息；

(2)遥测信元间的同帧性要求相关约束条件，用于将多个信元组合成不可分片段；

(3)遥测信元在各个遥测模式下的下传频次需求信息；

软件依据包中相邻连续信元组合的整字节及信元间的同帧性相关约束，将一包遥测划分为若个最小独立片段；对于复用遥测包，遥测包的最小独立片段应为此遥测包所有复用方式划分出的各个最小独立片段的最大并集；

对于PCM遥测，相关片段是组帧的最小单位，对于分包遥测，遥测包为最小组帧单位，但遥测包会跨遥测帧，跨帧遥测包的分割点必须是这些最小独立片段的分界点；

步骤2，下位机组织的遥测包被测控与星务分***收集存储，由星务按照相应遥测模式的帧表从遥测包中挑取帧元，组织成遥测帧下传；对于PCM，建立二维存储结构，存储下位机遥测包，如下位机的某遥测包定义为二维存储结构中的r行数据，则此遥测包中的信息定位可通过(r，c)完成定位，对于每个帧元的来源，用一个起始位置(r，c)与帧元长度信息描述；为满足卫星实际的软硬件遥测管理，增加与(r，c)信息对应的属性信息；对于分包遥测，使用“包号+包长”来索引遥测组帧单元，使用“包号+包长”描述分包帧表可满足地面解析需求，为适应星务组帧配置文件，再增加“包号+包长”对应的星务遥测包索引配置属性信息；

步骤3，基于步骤1与步骤2提供的输入信息，生成组帧基本单元--帧元，PCM体制的帧元为包中的遥测片段，CCSDS分包体制的帧元为遥测包；帧元包含长度、来源索引信息；帧元包在不同遥测模式下，具有不同的下传频次要求；

步骤4，不同的遥测模式具有不同遥测帧复用分区方式，依据对遥测帧各区段的划分情况，对于PCM遥测体制，将各个遥测包中的帧元依次放置到相应下传频次的遥测帧区段中，以(r，c)为索引，生成地面解析用的组帧帧表；对于分包遥测体制，将遥测包均匀分布在遥测帧的分包区，保证在大循环周期中多次下传的遥测包的下传间隔均匀，生成以“包号+包长”为索引的遥测解析帧表。；

步骤5，根据各个模式的遥测帧分区及遥测信元在相应模式下的下传频次需求，依次生成各个遥测模式下相应的地面遥测解析所用的帧表；

步骤6，PCM遥测与分包遥测具有不同帧表结构；对于PCM遥测，地面解析帧表采用二维行列结构(r，c)方式索引，(r，c)具有对应的配置属性，将地面使用的(r，c)表转化为星务使用的RAM表相关格式，再将星务表转化为卫星上的hex配置文件，即满足卫星PCM帧表配置使用；对于分包遥测，地面帧表使用“包号+包长”结构描述，每个遥测包均有星务组帧配置属性，将地面“包号+包长”帧表转化为星务所用表，再将星务表转化为卫星上所用的hex配置文件，即满足卫星分包帧表配置使用；

步骤7，由星上所用的遥测组帧配置文件逆向生成地面解析帧表的过程，将星上的hex配置文件转换成星务表，依据星务表中的帧元属性信息与地面帧表的帧元索引信息之间的一一对应关系，即可逆向生成地面遥测解析帧表，完成星务表与地面帧表的无缝转换；

步骤8，以上步骤生成的星务帧表配置文件，可配置到星上帧表配置ROM中，完成星上预定义帧表配置；

步骤9，星务初始化后，将ROM中的帧表加载到帧表配置RAM中，卫星实时读取RAM中的配置组帧帧表，完成遥测组帧；

步骤10，遥测帧表整个或部分具备在轨修改能力，地面针对星务组帧帧表的可修改区，按照约定的注数格式，封装成在轨遥测编程注数指令；

步骤11，地面发送在轨遥测编程注数指令，修改星务RAM中配置的帧表，完成帧表的在轨修改；同时由于一体化生成管理，地面遥测解析帧表能够同步适配星上的编程修改；

步骤12，地面同时导出组帧帧表与各个遥测包的信元参数处理方法文件，作为入库归档与备查文件，减少遥测处理文件编写的工作量。

优选地，所述卫星遥测层次化解析包括如下步骤：

步骤1，卫星各下位机收集遥测量，如电压、温度等模拟量，开关机、软件状态等数字量；

步骤2，卫星各下位机组织生成遥测包，发送至星务，星务对遥测包进行储存管理；

步骤3，根据当前设置的遥测模式，选择相应帧表。

步骤4，从RAM中读取相应帧表。

步骤5，按照相应遥测帧表与复用计数节拍，从遥测存储管理缓存区中提取所需遥测数据；

步骤6，星务组帧模块完成某遥测模式下的某复用计数节拍的遥测帧组织，将整帧遥测数据下传；重复以上流程，完成遥测帧的持续生成下传；

步骤7，地面接收遥测数据，进行层次化解析；读取相应遥测模式的地面解析帧表，将遥测帧分解成离散片段，将片段分配至相应遥测包；对于PCM遥测，将遥测帧中的字节按照帧表(r，c)索引，分配至包r的第c个字节处，并在包中表明此字节已刷新；对于分包遥测，依据“包号+包长”索引帧表，将遥测帧分解成若个包，刷新相应遥测包信息；

步骤8，遍历各个遥测包，若包中信息被刷新，则对更新信息按照遥测包信元组织结构表，按位分解成一个个遥测信元，将遥测信元原码信息更新至信元层相应遥测量。若遥测包存在复用，则根据复用情况，选择相应的遥测包信元组织结构表，进行遥测包至遥测信元的分解；

步骤9，对更新的遥测信元，按照配置的处理方法进行计算，获得遥测信元的物理量，根据配置的判据判断物理量是否异常；

步骤10，对解析好的遥测信元物理进行显示，区分实时遥测与延时遥测量，并显示物理量判断结果。

优选地，所述基于遥测层次化等效生成的星地遥测闭环比对包括如下步骤：

步骤1，在星务半物理试验中，星地共享相同遥测量；用测试设备模拟的遥测量激励卫星各下位机生成遥测包，或者使用下位机接口模拟器生成遥测包，各下位机或下位机接口模拟器将遥测包发送至星务进行组帧；

步骤2，星务半物理测试设备将模拟的遥测量发送至层次化大表的信元层，更新信元层的遥测信元量；

步骤3，依据遥测包的信元组织结构表，用信元层的遥测量组织生成遥测包；

步骤4，依据遥测组帧模式及复用节拍控制器的调度，选择相应帧表及相应计数节拍，提取遥测包中信息生成遥测帧；

步骤5，完成遥测帧的层次化等效生成后，将遥测帧发送至遥测闭环比对模块；

步骤6，遥测闭环比对模块接收星务遥测帧，比对星地生成的遥测帧，完成遥测帧的闭环比对，验证遥测组帧正确性；对卫星下传的遥测帧进行层次化解析，比较解析出的遥测信元物理量是否与测试设备模拟的遥测量一致，验证星务组帧的正确性。

与现有技术相比，本发明取得了如下有益效果：

1、本发明采用层次化遥测大表设计，可自动生成地面遥测解析大表、星务组帧配置文件与遥测在轨编程注数，良好地适应了卫星研制阶段遥测组织频繁更改的需求，降低综测、测控与星务的组帧编排与遥测解析配置的工作量；

2、本发明提高了地面测控中心的长管***快速适配星上在轨遥测编程修改能力；

3、本发明采用立体化遥测配置，提高遥测可追溯性，增强遥测跟踪定位能力，快速定位遥测点及传输路径，便于问题排查；

4、本发明能够与卫星中心单元半物理测试***相结合，通过星地共享相同的遥测量，比对星上生成的遥测帧与地面遥测等效生成的遥测帧，完成遥测闭环比对，在地面充分验证星上组帧功能。

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为本发明基于层次化大表结构的星地一体化遥测配置管理示意图；

图2为本发明PCM体制遥测帧表配置自动生成流程示意图；

图3为本发明PCM体制遥测帧层次化解析流程示意图；

图4为本发明CCSDS分包体制遥测帧表配置自动生成流程；

图5为本发明CCSDS体制遥测帧层次化解析流程示意图；

图6为本发明基于层次化大表的遥测解析、等效与比对流程图；

图7为本发明卫星遥测模式类型示意图；

图8为4帧区的复用频次及波道空间示意图；

图9为不连续4帧区的复用区段示意图；

图10为遥测包存储管理示意图；

图11为分包遥测体制的分包区模板示意图；

图12为遥测包存储管理示意图；

图13为PCM遥测帧复用划分(左)与分包遥测分包区结构(右)示意图；

图14为PCM遥测包存储管理结构(左)与分包遥测包存储管理结构(右)示意图。

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。

实施例

为了解决卫星遥测配置星地一体化管理问题，本发明提供了一种星地一体化遥测配置管理方法，包括如下步骤：星地一体化帧表配置文件自动生成，卫星遥测层次化解析，基于层次化遥测等效生成的星地遥测闭环比对。

下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。

本发明为了解决卫星遥测配置星地一体化管理问题，提出了一种全新的方法。本发明提供一种星务帧表、地面遥测解析帧表、在轨遥测编程注数与遥测归档文件一体化生成管理的方法：如图2所示的PCM遥测体制的星地帧表一体化自动生成方法，如图3所示的PCM遥测体制的层次化遥测解析方法，如图4所示的分包遥测体制的星地帧表一体化自动生成方法，如图5所示的分包遥测体制的层次化遥测解析方法，如图6所示的基于层次化大表的遥测解析、遥测等效与星务半物理试验中的星地遥测闭环比对方法。如图7所示，卫星遥测存在多种遥测模式，每种遥测模式均有相应的帧表配置，在卫星研制过程中，遥测帧表编排方案多次变动，耗费了测控与星务分***的大量精力。图1为基于层次化大表结构的星地一体化遥测配置管理示意图。

1、PCM遥测体制的星地帧表自动生成方法(如图2)；

模板定义：遥测帧包含帧头区、帧尾区、帧数据域区，如下表定义某遥测模式下的帧数据域复用方式，将帧数据域划分为1帧/周期、4帧/周期、16帧/周期、32帧/周期等(以2ⁿ帧/周期进行划分)。组帧基本单元生成：根据分***提供的提供的遥测包信元组织结构表，加工生成基本组帧单元(简称帧元)。

表1 PCM遥测的某遥测模式帧结构模板

表2遥测包信元组织结构表

依据整字节约束条件，将遥测包划分为若干个片段，每个片段为整数字节，包含若干个遥测信元。依据遥测信元的同帧性约束(即多个信元的下传时间一致)，将有同帧性要求的多个片段捆绑成一个组合片段，组合片段内各子片段具备相同的下传频次。通过相邻连续信元组合的整字节与信元间的同帧性等约束，将遥测包划分为一个个孤立片段，这些孤立片段为组帧的最小调度单位，简称帧元。

对于复用遥测包(即一个遥测包具有多种信元组织形式，多种信元组织方式分时复用同一个遥测包资源)，遥测包的帧元应为此遥测包所用复用方式划分出的各个帧元最大并集。

帧元在不同的遥测模式下，具备不同的下传频次需求，并且不同遥测模式具备不同遥测分区模板。分区模板承载能力评估：针对某遥测模式M，根据测控与星务的遥测划分，确定各个分区大小(会根据实际情况调整)。

根据模板划分，分为4帧区、16帧区、64帧区。以4帧区为例，此区段为W30～W70(41字节)，则总的承载能力为4*41＝164字节。根据各个分***提供的遥测包源数据，生成帧元，统计其中4帧/周期的帧元总和，评估目前分区的承载能力。若不能承载，则考虑调整源数据的频次需求或者调整分区大小，保证各个分区适配。也可根据各家输入信息需求，评估1帧区、4帧区、16帧区、64帧区的大小需求情况，以此指导分区，或者反馈给各家，调整输入信息的频次需求以适应波道资源。

分区内波道自动编排：以4帧区为例，此区示意图如图8所示，4帧一循环，分为一、二、三、四共四个时分复用区。经过前期评估，承载能力以满足需求。将遥测包生成的帧元依次放入以下模板中。

约束条件：在每个子部分的边界区(此处为一、二、三、四每个子部分的W70)必须为完成帧元的结尾，即不允许帧元被分割，即帧元在时间域上不分割，空白部分暂时填充AA。推荐同频次复用区为连续区段，但实际情况可能有变化，比如：存在4帧区分布在几个不连续的区段上，示例情况如图9分区模板所示。此时的约束条件依然是：每个子区段的结尾为一个帧元的结尾(图中情况为W70、W211均为一个完整帧元结尾)，即帧元在一帧遥测的一个子区段中不允许被分割。

地面遥测解析帧表自动生成：地面以(r，c)(包号，包中字节位置)方式描述遥测包中信息位置，因此每个帧元有自己对应的(r，c)坐标区间。如图10所示。

通过以上步骤完成了帧元分配至遥测分区模板中，将帧元用其(r，c)坐标区间描述，即可获得地面遥测帧解析帧表，见下表。

星务帧表自动生成：依据遥测包(r，c)坐标与星务存储管理地址(如RAM地址等)一一对应关系，可以获得星务帧表，见下表。

获得星务帧表后，将星务帧表转换成hex配置文件，烧写入星务帧表配置ROM。同时据具备逆向能力，可从星务帧表配置文件逆向出地面遥测解析帧表，完成星地遥测帧表的无缝转换。

在轨遥测编程注数自动生成：可以导出星务帧表中的编程遥测区波道表，封装成编程遥测注数包格式，上注卫星，修改星务的帧表配置，完成在轨遥测帧表更改，同时地面测控长管中心也可快速适配星务帧表修改。

遥测归档文件自动生成：导出归档的遥测组帧文件与遥测信元参数处理方法文件，减少文件编写的工作量，降低文件编写错误概率。

2、分包遥测体制的星地帧表自动生成方法(如图4)；

模板定义：配置遥测帧结构，定义分包区的区间(W056-W254)和复用周期(如32帧/周期)。

表3分包遥测帧

组帧基本单元生成：分包遥测的最小组帧单位(帧元)为遥测包，遥测包依据整字节与同帧性等约束被分割为若干割不可分片段。遥测包存在跨帧，即遥测包被分割在两帧，遥测包的分割点必须是独立片段(对于复用遥测包，遥测包的独立片段应为所用各个复用方式划分出的各独立片段最大并集)的分界点，不允许一个片段被分割在两帧。

表4遥测包信元组织结构表

分区模板承载能力评估：首先确定分包区大小，再根据各家在此遥测模式下帧表中的包循环次数，完成分包帧表的自动生成。

根据模板划分，确定分包区以及整个循环周期，因此分包区的承载能力为“分包区大小*循环周期”。根据各个分***提供的遥测包及其周期内循环次数，计算遥测承载需求＝包1长*包次+包2长*包次+包3长*包次……+包n长*包次。比较分包区承载能力与遥测承载需求，若不匹配，调整分包区大小或包频次需求，部分空置区可填充AA或者使用填充帧。也可根据各家的遥控包及频次需求，确定所需要的分包区大小，以此指导分包区划定。

分区内波道自动编排：以图11为例，分包区为W56-W255，共计200字节，大循环周期为64，因此总的承载能力为200*64字节。

根据各个分***提供的遥测包及频次需求，计算总遥测空间需求量，保证经过调整后，承载能力以满足需求。有复用频次需求的遥测包，应保证在大循环中出现的间隔较均匀，尽可能保证一定的等时性。

以上的分包遥测体制是针对依据大循环周期的固定调度策略的分包体制。对于采用优先级竞争机制的动态帧表，是无法预定义帧表的。星上使用优先级调度策略组帧，地面解析依据(首导头指针+包结构)的方式进行解析。

地面遥测解析帧表自动生成：地面以包号、包长方式描述遥测包中信息位置，因此每个帧元(即遥测包)有自己对应的包APID与包长。如图12所示。

通过以上步骤完成了帧元分配至遥测分区模板中，将帧元用包号与包长描述，即可获得地面遥测帧解析帧表。

表5分包遥测地面遥测解析帧表

星务帧表自动生成：依据地面遥测解析大表(包号+包长)坐标与星务存储管理地址一一对应关系，可以获得星务帧表。

表6分包遥测星务组帧表

帧号	包队列
		0	2853 6C55 2854 0000 0000
1	2853 2683 3C23 3834 0000
		2	2853 44C4 2A33 2AC3 0000
3	2853 8644 0CB3 0000 0000
		4	A442 1025 0000 0000 0000
5	2853 6C55 2854 0000 0000
		6	2853 7C22 0000 0000 0000
...	..............................
		...	..............................
63	B463 1435 0000 0000 0000

获得星务帧表后，将星务帧表转换成hex配置文件，烧写入星务帧表配置ROM。同时据具备逆向能力，可从星务帧表配置文件逆向出地面遥测解析帧表，完成星地遥测帧表的无缝转换。

在轨遥测编程注数自动生成：可以导出星务帧表中的编程遥测区波道表，封装成编程遥测注数包格式，上注卫星，修改星务的帧表配置，完成在轨遥测帧表更改。同时地面测控长管***也可快速适配星务帧表修改。

遥测归档文件自动生成：导出归档的遥测组帧文件与遥测信元参数处理方法文件，减少文件汇总编写的工作量，降低文件编写错误概率。

3、PCM遥测体制的遥测帧层次化解析流程(如图3)；

地面接收遥测数据，进行层次化解析。读取相应遥测模式的地面解析帧表，将遥测帧分解成离散片段，将片段分配至相应遥测包。对于PCM遥测，将遥测帧中的字节按照帧表(r，c)索引，分配至包r的第c个字节处，并在包中表明此字节已刷新。

遍历各个遥测包，若包中信息被刷新，则对更新信息按照遥测包信元组织结构表，分解成一个个遥测信元，将遥测信元原码信息更新至信元层相应遥测量。若遥测包存在复用，则根据复用情况，选择相应的遥测包信元组织结构表，进行遥测包至遥测信元的分解。

对更新的遥测信元，按照配置的处理方法进行计算，获得遥测信元的物理量，根据配置的判据判断物理量是否异常。对解析好的遥测信元物理进行显示，区分实时遥测与延时遥测量，并显示物理量判断结果。

4、分包遥测体制的遥测帧层次化解析流程(如图4)；

分包遥测帧至遥测包的分解可采用两种方式：一种采用预知帧表，读取相应遥测模式的地面解析帧表，依据(包号+包长)的索引帧表，将遥测帧分解成若个包，刷新相应遥测包信息；一种基于首导头指针+包结构的方式解析，依据首导头指针，找到首包，再依据首包包长，找到下一个遥测包，依据此遥测包包长，找到下一个遥测包，如此完成遥测帧至遥测包的分解，刷新相应遥测包信息。

遍历各个遥测包，若包中信息被刷新，则对更新信息按照遥测包信元组织结构表，分解成一个个遥测信元，将遥测信元原码信息更新至信元层相应遥测量。若遥测包存在复用，则根据复用情况，选择相应的遥测包信元组织结构表，进行遥测包至遥测信元的分解。

对更新的遥测信元，按照配置的处理方法进行计算，获得遥测信元的物理量，根据配置的判据判断物理量是否异常。对解析好的遥测信元物理进行显示，区分实时遥测与延时遥测量，并显示物理量判断结果。

5、遥测层次化等效与比对流程；

在地面测控与星务半物理试验中，可通过星地共享相同的遥测信元量，地面依据层次化大表，由遥测信元生成遥测包，由遥测包生成遥测帧，然后比对地面生成的遥测帧与星上下传的遥测，闭环完成卫星遥测收集与组帧功能验证。

在星务半物理试验中，星地共享相同遥测量。用测试设备模拟的遥测量激励卫星各下位机生成遥测包，或者使用下位机接口模拟器生成遥测包，各下位机或下位机接口模拟器将遥测包发送至星务进行组帧。

星务半物理测试设备将模拟的遥测量发送至层次化大表的信元层，更新信元层的遥测信元量。依据遥测包的信元组织结构表，用信元层的遥测量组织生成遥测包。

依据遥测组帧模式及复用节拍控制器的调度，选择相应帧表及相应计数节拍，提取遥测包中信息生成遥测帧；完成遥测帧的层次化等效生成后，将遥测帧发送至遥测闭环比对模块。遥测闭环比对模块接收星务遥测帧，比对星地生成的遥测帧，完成遥测帧的闭环比对。

同时对卫星下传的遥测帧进行层次化解析，比较解析出的遥测信元物理量是否与测试设备模拟的遥测量一致，验证星务组帧的正确性。

本发明提供了一种星地一体化遥测配置管理的方法。本发明实现了星务组帧配置文件、在轨遥测编程注数、遥测归档文件及地面遥测解析大表配置文件的同步自动生成，实现了卫星遥测数据的层次化解析及地面半物理试验的星地遥测闭环比对。

本发明所公开的措施方法对各种PCM遥测体制与分包遥测体制的卫星具有一定的通用性。对于PCM与分包混合遥测体制(如PCM+PCM、PCM+分包)，可分解成PCM与分包两个基本型，因此本发明也适用与混合体制。

又有如下实施例过程，包括：步骤一，综测与测控分***协作，制定大表构建策略，以集合的方式管理各下位机生成的遥测包；确定卫星的遥测组帧模式及复用周期，建立大表宏观构架。步骤二，各分***提供详细的遥测包信元组织结构描述表：包含遥测信元名称代号、处理方法、判断条件，用于生成信元层的遥测量处理与异常判断；包含模遥测模式下的下传频次要求及同帧性要求等组帧单元划分约束条件，用于遥测包分解至若干片段。

表7遥测包的信元组织结构表

步骤三，如图13测控与星务确定各个遥测模式下的遥测帧分区(PCM遥测的各个下传频次区、分包遥测的分包区)划分方式，生成组帧模板。

评估遥测分区资源是否满足各分***适用需求，若不满足，调整分区方式或者降低分***遥测信元的下传频次需求，使遥测帧模板与各分***适用需求匹配。

步骤四，如图14测控与星务人员编排遥测包的存储管理表，PCM遥测的存放RAM地址，分包遥测的星务遥测包索引代号等。

步骤五，依据各下位机遥测包中信息的下传频次要求，分配至相应遥测帧区。如附图2为PCM遥测帧表生成流程，将帧元分配至其所需求的下传频次区，如附图4为CCSDS分包遥测帧表生成流程，将遥测包分配至分包区，对于跨帧包，包的分割点为包中独立片段的分界点，一个大周期内多次下传的遥测包的下传间隔时间尽量均匀。

步骤六，生成地面解析的遥测帧帧表，根据如下地面帧表索引与星上帧表配置文件的对应关系，生成星务帧表，再将星务帧表转换成hex配置文件，配置到星上帧表配置ROM。星务开机初始化时，自动将ROM帧表加载至RAM中，按照RAM中的帧表配置完成星务组帧。

步骤七，可逆向从星务组帧hex文件，逆向出星务帧表，再映射成地面遥测解析大表，从而完成星地帧表的无缝转换。

步骤八，根据帧表与分***的遥测包信元组织结构表，生成测控帧表归档文件与遥测参数处理归档文件。

步骤九，在轨遥测编程时，根据编排的遥测帧表，生成星务帧表，将星务帧表中的编程部分按照上注格式封装，生成遥测编程上注注数指令，发送至卫星，更改帧表配置RAM文件，完成星上帧表修改，同时地面长管的遥测解析大表同步适配。以上完成了星地一体化遥测配置管理。同时可以层次化完成遥测帧解析、等效与比对。本发明通过构建了一种由组帧层、分包层、信元层的层次化大表结构，组帧层依据各种遥测模式下的帧表完成遥测帧到遥测包的分解，分包层依据下位机组织的遥测包结构表完成遥测包到遥测量的分解，信元层完成实时、延时的遥测物理量计算及判断，完成卫星遥测数据的层次化解析；同样采用逆向流程，也可完成遥测帧的层次化生成等效，配合星务半物理仿真测试平台，星地共享遥测信元，比较星上组帧与地面遥测等效组帧，比较地面层次化解析卫星遥测帧获得的遥测量与半物理测试设备输出的物理量，完成卫星遥测收集组帧功能的正确性。

综上所述，本发明采用层次化遥测大表设计，可自动生成地面遥测解析大表、星务组帧配置文件与遥测在轨编程注数，良好地适应了卫星研制阶段遥测组织频繁更改的需求，降低综测、测控与星务的组帧编排与遥测解析配置的工作量；本发明提高了地面测控中心的长管***快速适配星上在轨遥测编程修改能力；本发明采用立体化遥测配置，提高遥测可追溯性，增强遥测跟踪定位能力，快速定位遥测点及传输路径，便于问题排查；本发明能够与卫星中心单元半物理测试***相结合，通过星地共享相同的遥测量，比对星上生成的遥测帧与地面遥测等效生成的遥测帧，完成遥测闭环比对，在地面充分验证星上组帧功能。

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。

Claims (3)

1.一种星地一体化的遥测配置管理方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：星地一体化帧表配置文件自动生成，卫星遥测层次化解析，基于层次化遥测等效生成的星地遥测闭环比对；

所述星地一体化帧表配置文件自动生成包括如下步骤：基于分***下位机组织的遥测包结构、包中信元的下传频率需求、信元间的同帧性相关约束条件，基于测控与星务分***的遥测包二维存储管理策略和遥测帧分区模板，同步生成星务组帧配置文件、在轨遥测编程注数指令、遥测归档文件与地面遥测解析配置文件；

所述卫星遥测层次化解析包括如下步骤：首先地面遥测解析依据生成的星务组帧配置文件、在轨遥测编程注数指令、遥测归档文件与地面遥测解析配置文件，识别下传遥测模式及时分复用计数，选择相应的解析帧表，依据帧表，将整帧原码分解成若干个片段，将片段更新至相应分包层的遥测包中，并标明片段的刷新状态；然后遍历各个遥测包，依据遥测包的信元组织结构表完成更新片段的解析，将解析出的遥测信元量更新至信元层；最后在信元层完成遥测信元的计算与判断，将遥测物理量与判断结果在应用软件上呈现；

所述基于层次化遥测等效生成的星地遥测闭环比对包括如下步骤：在地面测控与星务半物理试验中，通过星地共享相同的遥测信元量，地面依据层次化大表，由遥测信元生成遥测包，由遥测包生成遥测帧，然后比对地面生成的遥测帧与星上下传的遥测，闭环完成卫星遥测收集与组帧功能验证；

所述星地一体化帧表配置文件自动生成包括如下步骤：

步骤1，卫星各分***提供各***生成的遥测包的信元组织结构，包含三类信息：

（1）遥测信元物理量计算的信息；

（2）遥测信元间的同帧性要求相关约束条件，用于将多个信元组合成不可分片段；

（3）遥测信元在各个遥测模式下的下传频次需求信息；

软件依据包中相邻连续信元组合的整字节及信元间的同帧性相关约束，将一包遥测划分为若个最小独立片段；对于复用遥测包，遥测包的最小独立片段应为此遥测包所有复用方式划分出的各个最小独立片段的最大并集；

对于PCM遥测，相关片段是组帧的最小单位，对于分包遥测，遥测包为最小组帧单位，但遥测包会跨遥测帧，跨帧遥测包的分割点必须是这些最小独立片段的分界点；

步骤2，下位机组织的遥测包被测控与星务分***收集存储，由星务按照相应遥测模式的帧表从遥测包中挑取帧元，组织成遥测帧下传；对于PCM，建立二维存储结构，存储下位机遥测包，如下位机的某遥测包定义为二维存储结构中的r行数据，则此遥测包中的信息定位可通过（r，c）完成定位，对于每个帧元的来源，用一个起始位置（r，c）与帧元长度信息描述；为满足卫星实际的软硬件遥测管理，增加与（r，c）信息对应的属性信息；对于分包遥测，使用“包号+包长”来索引遥测组帧单元，使用“包号+包长”描述分包帧表可满足地面解析需求，为适应星务组帧配置文件，再增加“包号+包长”对应的星务遥测包索引配置属性信息；

步骤3，基于步骤1与步骤2提供的输入信息，生成组帧基本单元--帧元，PCM体制的帧元为包中的遥测片段，CCSDS分包体制的帧元为遥测包；帧元包含长度、来源索引信息；帧元包在不同遥测模式下，具有不同的下传频次要求；

步骤4，不同的遥测模式具有不同遥测帧复用分区方式，依据对遥测帧各区段的划分情况，对于PCM遥测体制，将各个遥测包中的帧元依次放置到相应下传频次的遥测帧区段中，以（r，c）为索引，生成地面解析用的组帧帧表；对于分包遥测体制，将遥测包均匀分布在遥测帧的分包区，保证在大循环周期中多次下传的遥测包的下传间隔均匀，生成以“包号+包长”为索引的遥测解析帧表；

步骤5，根据各个模式的遥测帧分区及遥测信元在相应模式下的下传频次需求，依次生成各个遥测模式下相应的地面遥测解析所用的帧表；

步骤6，PCM遥测与分包遥测具有不同帧表结构；对于PCM遥测，地面解析帧表采用二维行列结构（r，c）方式索引，（r，c）具有对应的配置属性，将地面使用的（r，c）表转化为星务使用的RAM表相关格式，再将星务表转化为卫星上的hex配置文件，即满足卫星PCM帧表配置使用；对于分包遥测，地面帧表使用“包号+包长”结构描述，每个遥测包均有星务组帧配置属性，将地面“包号+包长”帧表转化为星务所用表，再将星务表转化为卫星上所用的hex配置文件，即满足卫星分包帧表配置使用；

步骤7，由星上所用的遥测组帧配置文件逆向生成地面解析帧表的过程，将星上的hex配置文件转换成星务表，依据星务表中的帧元属性信息与地面帧表的帧元索引信息之间的一一对应关系，即可逆向生成地面遥测解析帧表，完成星务表与地面帧表的无缝转换；

步骤8，以上步骤生成的星务帧表配置文件，可配置到星上帧表配置ROM中，完成星上预定义帧表配置；

步骤9，星务初始化后，将ROM中的帧表加载到帧表配置RAM中，卫星实时读取RAM中的配置组帧帧表，完成遥测组帧；

步骤10，遥测帧表整个或部分具备在轨修改能力，地面针对星务组帧帧表的可修改区，按照约定的注数格式，封装成在轨遥测编程注数指令；

步骤11，地面发送在轨遥测编程注数指令，修改星务RAM中配置的帧表，完成帧表的在轨修改；同时由于一体化生成管理，地面遥测解析帧表能够同步适配星上的编程修改；

步骤12，地面同时导出组帧帧表与各个遥测包的信元参数处理方法文件，作为入库归档与备查文件，减少遥测处理文件编写的工作量。

2.如权利要求1所述的星地一体化的遥测配置管理方法，其特征是，所述卫星遥测层次化解析包括如下步骤：

步骤1，卫星各下位机收集遥测量；

步骤2，卫星各下位机组织生成遥测包，发送至星务，星务对遥测包进行储存管理；

步骤3，根据当前设置的遥测模式，选择相应帧表；

步骤4，从RAM中读取相应帧表；

步骤5，按照相应遥测帧表与复用计数节拍，从遥测存储管理缓存区中提取所需遥测数据；

步骤6，星务组帧模块完成某遥测模式下的某复用计数节拍的遥测帧组织，将整帧遥测数据下传；重复以上步骤，完成遥测帧的持续生成下传；

步骤7，地面接收遥测数据，进行层次化解析；读取相应遥测模式的地面解析帧表，将遥测帧分解成离散片段，将片段分配至相应遥测包；对于PCM遥测，将遥测帧中的字节按照帧表（r，c）索引，分配至包r的第c个字节处，并在包中表明此字节已刷新；对于分包遥测，依据“包号+包长”索引帧表，将遥测帧分解成若个包，刷新相应遥测包信息；

步骤8，遍历各个遥测包，若包中信息被刷新，则对更新信息按照遥测包信元组织结构表，按位分解成一个个遥测信元，将遥测信元原码信息更新至信元层相应遥测量；若遥测包存在复用，则根据复用情况，选择相应的遥测包信元组织结构表，进行遥测包至遥测信元的分解；

步骤9，对更新的遥测信元，按照配置的处理方法进行计算，获得遥测信元的物理量，根据配置的判据判断物理量是否异常；

步骤10，对解析好的遥测信元物理进行显示，区分实时遥测与延时遥测量，并显示物理量判断结果。

3.如权利要求1所述的星地一体化的遥测配置管理方法，其特征是，所述基于层次化遥测等效生成的星地遥测闭环比对包括如下步骤：

步骤1，在星务半物理试验中，星地共享相同遥测量；用测试设备模拟的遥测量激励卫星各下位机生成遥测包，或者使用下位机接口模拟器生成遥测包，各下位机或下位机接口模拟器将遥测包发送至星务进行组帧；

步骤2，星务半物理测试设备将模拟的遥测量发送至层次化大表的信元层，更新信元层的遥测信元量；

步骤3，依据遥测包的信元组织结构表，用信元层的遥测量组织生成遥测包；

步骤4，依据遥测组帧模式及复用节拍控制器的调度，选择相应帧表及相应计数节拍，提取遥测包中信息生成遥测帧；

步骤5，完成遥测帧的层次化等效生成后，将遥测帧发送至遥测闭环比对模块；

步骤6，遥测闭环比对模块接收星务遥测帧，比对星地生成的遥测帧，完成遥测帧的闭环比对，验证遥测组帧正确性；对卫星下传的遥测帧进行层次化解析，比较解析出的遥测信元物理量是否与测试设备模拟的遥测量一致，验证星务组帧的正确性。

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