CN112988120A

CN112988120A - Ada语言用卫星遥测下行调度参数动态在线装订方法及***

Info

Publication number: CN112988120A
Application number: CN202110269397.4A
Authority: CN
Inventors: 解加华; 杨牧; 项杰; 周军; 张海; 张泽浩; 颜俊菁; 吴侃侃; 潘瑞雪; 南玲巧
Original assignee: Shanghai Institute of Satellite Engineering
Current assignee: Shanghai Institute of Satellite Engineering
Priority date: 2021-03-12
Filing date: 2021-03-12
Publication date: 2021-06-18
Anticipated expiration: 2041-03-12
Also published as: CN112988120B

Abstract

本发明提供了一种Ada语言用卫星遥测下行调度参数动态在线装订方法及***，涉及卫星测控技术领域，该方法包括：步骤1：设计Ada语言星载嵌入式加载程序；步骤2：设计星载嵌入式综合电子应用程序；步骤3：设计第一地面软件模块；步骤4：设计第二地面软件模块；步骤5：设计能够根据步骤4生成的信息，将生成信息处理成Intel Hex语法内存结构布局，并生成符合被步骤1加载的文本信息流文件模块；步骤6：设计第三地面软件模块；步骤7：实现遥测下行调度参数动态装订以及验证。本发明能够降低软件变更成本，实现在有限存储资源下，卫星星载嵌入式Ada语言程序高灵活度和高可靠度的参数适配的有益效果。

Description

Ada语言用卫星遥测下行调度参数动态在线装订方法及***

技术领域

本发明涉及卫星测控技术领域，具体地，涉及一种Ada语言用卫星遥测下行调度参数动态在线装订方法及***。

背景技术

在卫星上，各个***遥测参数很多，因为通信下行链路资源有限，因而星载的参数需要在综合电子计算机采集后进行一定的挑选调度后，根据需求进行下行。Ada语言是一种表现能力很强的通用程序设计语言，被誉为***计算机语言的成功代表。

在武征，李海鹏的《遥测参数仿真与判决***设计与实现》论文中，对靶场试验的遥测参数仿真和判决***进行了描述，其主要是利用高性能处理器以及数据库技术完成了遥测闭环仿真验证功能，其不适合在嵌入式端进行使用，并且未考虑实现遥测终端计算机的设计参数修改。

在周彬，席政，孙妍妍的《飞船遥测参数处理正确性自动验证***》论文中，也聚焦于参数的自动判断验证，而未考虑实际工程研制过程中的动态参数修订。

在卫星研制初期，因各统的遥测参数无法具体确定，需要根据应用频繁调整设计；同时，因为卫星的遥测参数装订全部以静态编译的方式存在于星载嵌入式计算机，进而导致综合电子需要频繁的调整软件。作为A类软件，其更动需要投入的时间和人力成本很高，进而导致卫星的前期研制进度受影响。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种Ada语言用卫星遥测下行调度参数动态在线装订方法及***，能够利用地面软件构建星上的可识别数据块，实现调度参数的动态装载，进而降低卫星综合电子软件的前期研发成本。

根据本发明提供的一种Ada语言用卫星遥测下行调度参数动态在线装订方法及***，所述方案如下：

第一方面，提供了一种Ada语言用卫星遥测下行调度参数动态在线装订方法，所述方法包括：

步骤1：设计支持Intel Hex能够支持的Ada语言星载嵌入式加载程序；

步骤2：设计支持能够解析静态参数、监控内存动态参数、提取动态参数配置和自行选择参数的遥测调度参数，并根据遥测调度参数配置形成动态遥测下行结果的星载嵌入式综合电子应用程序；

步骤3：设计支持Excel遥测表读取、对遥测表进行合法性检查的第一地面软件模块；

步骤4：设计能够读取Ada语言内存分布信息，并根据步骤3读取的参数，动态组织参数内存分布的第二地面软件模块；

步骤5：设计能够根据步骤4生成的信息，将生成信息处理成Intel Hex语法内存结构布局，并生成符合被步骤1加载的文本信息流文件模块；

步骤6：设计能够读取步骤2参数和步骤3遥测表，并进行参数闭环比对的第三地面软件模块；

步骤7：将步骤5生成的文本信息流文件通过步骤1的星载嵌入式加载程序进行加载，并通过步骤2的星载嵌入式综合电子应用程序进行运行，最后利用步骤6的第三地面软件模块进行闭环验证，实现遥测下行调度参数动态装订以及验证。

优选的，所述步骤2中，遥测调度参数设计结合卫星的遥测设计特点及其实际测试的需求情况。

优选的，所述步骤3中，Excel遥测表的合法性检查约束，来源于真实型号测试的故障集，和卫星真实使用情况相一致。

优选的，所述步骤3中的遥测表包括调度表、包信息表、索引表、遥测源表和预处理表。

优选的，所述步骤4中，Ada语言内存分布信息应符合Ada 95语言的设计特征，其内存布局无需任何转换即能够直接被Ada语言所识别。

优选的，所述步骤6中，参数闭环比对的方法，星载数据直接来源于卫星厂房测试的动态数据，或兼容模拟软件***数据。

第二方面，提供了一种Ada语言用卫星遥测下行调度参数动态在线装订***，所述***包括：

模块M1：设计支持Intel Hex能够支持的Ada语言星载嵌入式加载程序；

模块M2：设计支持能够解析静态参数、监控内存动态参数、提取动态参数配置和自行选择参数的遥测调度参数，并根据遥测调度参数配置形成动态遥测下行结果的星载嵌入式综合电子应用程序；

模块M3：设计支持Excel遥测表读取、对遥测表进行合法性检查的第一地面软件模块；

模块M4：设计能够读取Ada语言内存分布信息，并根据模块M3读取的参数，动态组织参数内存分布的第二地面软件模块；

模块M5：设计能够根据模块M4生成的信息，将生成信息处理成Intel Hex语法内存结构布局，并生成符合被模块M1加载的文本信息流文件模块；

模块M6：设计能够读取模块M2参数和模块M3遥测表，并进行参数闭环比对的第三地面软件模块；

模块M7：将模块M5生成的文本信息流文件通过模块M1的星载嵌入式加载程序进行加载，并通过模块M2的星载嵌入式综合电子应用程序进行运行，最后利用模块M6的第三地面软件模块进行闭环验证，实现遥测下行调度参数动态装订以及验证。

优选的，所述模块M2中，遥测调度参数设计结合卫星的遥测设计特点及其实际测试的需求情况。

优选的，所述模块M3中，Excel遥测表的合法性检查约束，来源于真实型号测试的故障集，和卫星真实使用情况相一致。

优选的，所述模块M4中，Ada语言内存分布信息应符合Ada 95语言的设计特征，其内存布局无需任何转换即能够直接被Ada语言所识别。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明能够对遥测表参数之间的内在关联性进行数据合法性检查；

2、本发明能够使得地面直接生成综合电子可用的符合Ada语言标准的数据结构；

3、数据加载能够利用综合电子加载监控软件完成，无需额外更改星上A级软件，同时，通过利用加载监控实现参数的装订，操作更加便利；

4、由于卫星参数有近5000个，所以遥测参数更改频繁，而Excel可以重复修改参数，并利用本发明重复装载，而不需要更改任何星上代码，从而可以极大的降低星载A类软件的更改频度；

5、遥测参数在装订后能够进行闭环比对验证的设计，且Ada语言开发的程序，直接数据结构的做法，国内尚无此类做法，开创了新的创新方法。

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为本发明整体***级框图；

图2为本发明的星载嵌入式端软件框图；

图3为本发明的地面端软件设计框图。

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。

本发明实施例提供了一种Ada语言用卫星遥测下行调度参数动态在线装订方法，包括：

步骤1：设计支持Intel Hex能够支持的Ada语言星载嵌入式加载程序。

步骤2：设计支持能够解析静态参数、监控内存动态参数、提取动态参数配置和自行选择参数的遥测调度参数，并根据遥测调度参数配置形成动态遥测下行结果的星载嵌入式综合电子应用程序。

步骤3：设计支持Excel遥测表读取、对遥测表进行合法性检查的第一地面软件模块。

步骤4：设计能够读取Ada语言内存分布信息，并根据步骤3读取的参数，动态组织参数内存分布的第二地面软件模块。

步骤5：设计能够根据步骤4生成的信息，将生成信息处理成Intel Hex语法内存结构布局，并生成符合可被步骤1加载的文本信息流文件模块。

步骤6：设计可以读取步骤2参数和步骤3遥测表，并进行参数闭环比对的第三地面软件模块。

在步骤2中，遥测调度参数设计结合卫星的遥测设计特点及其实际测试的需求情况。

在步骤3中，Excel遥测表的合法性检查约束，来源于真实型号测试的故障集，和卫星真实使用情况相一致。遥测表包括调度表、包信息表、索引表、遥测源表和预处理表。

在步骤4中，Ada语言内存分布信息应符合Ada 95语言的设计特征，其内存布局无需任何转换即能够直接被Ada语言所识别。

在步骤6中，参数闭环比对的方法，星载数据可直接来源于卫星厂房测试的动态数据，也可兼容模拟软件***数据。

接下来，对本发明进行更为具体的说明。

静态编译参数检测：根据Ada语言的特点，通过编译器和适当的编码语法规则，实现星载遥测参数表的静态编译参数检测，在卫星无动态参数的时候，兼容传统的静态参数编译工作模式。

动态装订参数检测：根据Ada语言的特点，通过编译器和适当的编码语法规则，在综合电子软件运行时，检测对应的动态参数并进行分析，利用分析结果构建符合Ada语法规则的二进制索引表，进而实现动态参数替代静态参数进行工作的能力；

遥测表参数提取和检查：根据卫星遥测表(Excel表)的内容，提取Excel表中的所有遥测参数，具体包括调度表、包信息表、索引表、遥测源表和预处理表，并利用关系数据模型，对所有遥测表参数进行检查，防止发生不符合规则的遥测表参数，导致装载后星载软件发生异常。

内存映射表解析：实现动态参数装订，需要针对星载嵌入式内存布局进行设计，并对设计后的编译生成的内存布局文件进行分析，提取装订参数的关键内存位置信息，以保证地面生成的装订参数符合星载软件的内存布局要求；

Ada动态参数生成：根据遥测表参数提取和检查中提取测参数和内存映射表解析中提取的内存信息，结合动态装订参数检测约束的Ada语言的动态编译解析规则，生成可以用于动态加载的数据结构和数据表信息，该信息可以被加载监控程序识别，利用串行调试设备实现将数据从地面测试设备装订到星载综合电子计算机。

加载监控程序：通过Ada语言实现的符合Intel Hex标准的星载嵌入式加载程序。

下行遥测解析分析：用星在程序对装订后的参数数据进行在线运行，并采集相关的遥测信息，利用下行链路(应答机)发送至地面测试设备，地面测试设备进行解析后，结合遥测表参数提取和检查中提取的信息，进行遥测包下行周期等参数的闭环检查验证。

参照图1所示，本发明主要分为两个部分，一个是星载嵌入式端，其包括加载监控程序和星载嵌入式综合电子应用程序；一个是地面端，包括Ada配置表生成器和遥测解析分析程序。

参照图2所示，星载嵌入式端程序主要由两部分组成：

1、可以实现Intel Hex格式文本的加载监控程序：该程序通过接收串行调试设备发送过来的符合Intel Hex格式文本流，即装订参数流，并进行解析，根据流规定的数据地址，将动态遥测参数装载到指定的内存中，交由星载嵌入式综合电子应用程序进行读取使用。

2、星载嵌入式综合电子应用程序：该程序主要实现综合电子主要功能，在本发明中，其还需要具备：(1)检测监控程序使用的内存中，是否具备动态参数的功能，通过检测动态参数状态，确定是使用动态参数还是使用静态参数。(2)解析在程序编写过程中就进行了装订的静态编译遥测表，实现在无动态参数装订的时候，通过静态参数表进行遥测组织和下行的功能。(3)若存在动态参数表，则根据动态参数表信息，提取动态参数配置，并根据动态的参数配置信息提取响应的遥测表，可支持多个调度表、1个包信息表、1个索引表、1个遥测源表和1个预处理表。(4)根据动态参数最终解析结果，进行遥测组织和下行功能。

参照图3所示，地面端程序由两部分组成：

1、实现支持星上Ada语言数据结构的Ada配置表生成器：

该配置器是本发明的核心，主要有3类功能：遥测表检查模块通过读取需要修改装订的Excel文件，检索对应的5类表格标签，分别为调度表、包信息表、索引表、遥测源表和预处理表，自动根据标签识别表格类型，并根据5类信息表内部的约束关系，对每一张表进行合法性检查。合法性检查主要是为了防止错误的参数导致星载应用发生异常而崩溃。对检查通过的表则提交给Ada语言动态参数生成模块进行参数生成。

内存映射表解析模块主要是读取星载嵌入式综合电子应用程序的内存分布信息，分析提取动态参数表的存放位置，星载应用软件启动的入口等信息，提交给Ada语言动态参数生成模块生成相关的数据结构内存配置信息。

Ada语言动态参数生成模块主要是通过读取的遥测参数表信息和内存映射表信息，生成符合Ada语言解析的数据结构和配置参数信息，该信息主要分两类：

(1)包信息表、索引表、遥测源表和预处理表作为一级索引即为表信息索引，在内存中依次进行布局。

(2)包调度表因为需要多份，需要在内存中进行二级索引，第一级为表头索引，第二级为表信息索引。具体分布结构如下:

将遥测表检查模块提取的遥测信息，根据上述的组织结构进行数据结构构建，同时，根据内存映射表解析模块中提取的动态遥测参数存放的内存位置，形成“地址-数据结构-数据”映射关系。

最后，参数生成模块根据上述形成的关系，参照标准的Intel Hex格式说明，将相应的数据结构按地址填补数据头和校验，编码为加载监控可识别的字符串格式，并生成对应的文本文件。该文件可以通过串行调试设备，发送给综合电子监控软件动态加载到综合电子计算机内存中。

2、遥测解析监视程序：

该软件主要通过遥测下行应答机，接收综合电子计算机发送的遥测下行数据。在综合电子计算机进行参数动态装配后，运行时会根据动态装载的参数进行遥测调度和下行。遥测解析监视程序通过遥测接收模块接收到对应的遥测下行数据后，通过遥测解析模块进行解帧，解包和波道。根据Ada语言配置表生成器读取的遥测参数，和接收到的遥测数据进行比对，包括遥测包的APID，遥测包周期，遥测波道数据，并根据比对结果，判断动态遥测状态的参数是否工作正常，形成对应的结果报告，从而完成整个动态参数装订的闭环验证。

本发明主要通过设计专用的软件，解析遥测配置表(EXCEL表)，读取Excel中的信息，并根据一定的规则对遥测表进行检查，检查通过后，根据Ada语言的专用格式，生成综合电子软件可识别解析的Ada数据结构。

数据存放的位置，则通过综合电子软件编译后生成的内存映射文件，读取指定的关键字段来查找数据在综合电子软件最终的存放位置。

利用工具将地址和数据组合生成Hex文件，利用现有的卫星综合电子加载监控软件，将Hex文件中的数据结构加载到综合电子计算机的内存中。

最后，星载综合电子软件读取内存数据，并直接利用形成好的数据结构进行遥测参数调度。

本发明实施例提供了一种Ada语言用卫星遥测下行调度参数动态在线装订方法，从动态装载数据技术入手，在不影响综合电子软件代码的基础上，通过星上软件和地面软件协同设计技术，利用地面软件构建星上的可识别数据块，实现调度参数的动态装载，进而降低卫星综合电子软件的前期研发成本。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的***及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的***及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的***及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims

1.一种Ada语言用卫星遥测下行调度参数动态在线装订方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的Ada语言用卫星遥测下行调度参数动态在线装订方法，其特征在于，所述步骤2中，遥测调度参数设计结合卫星的遥测设计特点及其实际测试的需求情况。

3.根据权利要求1所述的Ada语言用卫星遥测下行调度参数动态在线装订方法，其特征在于，所述步骤3中，Excel遥测表的合法性检查约束，来源于真实型号测试的故障集，和卫星真实使用情况相一致。

4.根据权利要求1所述的Ada语言用卫星遥测下行调度参数动态在线装订方法，其特征在于，所述步骤3中的遥测表包括调度表、包信息表、索引表、遥测源表和预处理表。

5.根据权利要求1所述的Ada语言用卫星遥测下行调度参数动态在线装订方法，其特征在于，所述步骤4中，Ada语言内存分布信息应符合Ada 95语言的设计特征，其内存布局无需任何转换即能够直接被Ada语言所识别。

6.根据权利要求1所述的Ada语言用卫星遥测下行调度参数动态在线装订方法，其特征在于，所述步骤6中，参数闭环比对的方法，星载数据直接来源于卫星厂房测试的动态数据，或兼容模拟软件***数据。

7.一种Ada语言用卫星遥测下行调度参数动态在线装订***，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的Ada语言用卫星遥测下行调度参数动态在线装订***，其特征在于，所述模块M2中，遥测调度参数设计结合卫星的遥测设计特点及其实际测试的需求情况。

9.根据权利要求7所述的Ada语言用卫星遥测下行调度参数动态在线装订***，其特征在于，所述模块M3中，Excel遥测表的合法性检查约束，来源于真实型号测试的故障集，和卫星真实使用情况相一致。

10.根据权利要求7所述的Ada语言用卫星遥测下行调度参数动态在线装订***，其特征在于，所述模块M4中，Ada语言内存分布信息应符合Ada 95语言的设计特征，其内存布局无需任何转换即能够直接被Ada语言所识别。