CN113395176B - 在轨数据传输可变带宽控制方法及装置 - Google Patents

在轨数据传输可变带宽控制方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种在轨数据传输可变带宽控制方法及装置，应用于包括多个试验单元的在轨辐照试验平台，方法包括：设置三种数据传输采集模式并确定各个采集模式的试验单元数量；每1个通讯周期对快速采集模式下所有试验单元Q获取1次第一类试验遥测信息，同时，对轮询采集模式下当班的试验单元P或慢速采集模式下当班的试验单元S获取1次第二类试验遥测信息；每通讯周期下传1次当前获取的第一类试验遥测信息和第二类试验遥测信息；每通讯周期对轮询采集模式下未当班的试验单元P和对慢速采集模式下未当班的试验单元S进行1次健康状态获取。通过本发明的实施，可以有效解决在轨数据传输带宽受限问题。

Description

在轨数据传输可变带宽控制方法及装置
技术领域
本发明涉及元器件在轨抗辐照试验技术，尤其涉及一种在轨数据传输可变带宽控制方法及装置。
背景技术
元器件在轨抗辐照评估试验平台采用“主控单元+试验单元”的平台架构，组成框图如图1所示。主控单元是核心管理单元，负责对各试验单元进行综合管理以及与整星的电信号交互，主控单元由主控电源板、主控板A、主控板B等电路板组成。试验单元由试验单元1、试验单元2、试验单元3… 试验单元n组成，每块试验单元可考核验证10余款待测器件。各单元板卡采集被测器件在轨运行时的健康状况数据，通过CAN总线与主控单元通信，由主控单元统一控制和管理后，通过1553B总线下传试验数据至地面总控***。
主控单元（作为1553B的RT端）接收整星（作为1553B总线的BC端）的遥控指令注入、广播时间码、轨道信息，采集元器件健康考核仪试验单元1、试验单元2、试验单元3、……、试验单元n等多款元器件试验数据，并通过1553B总线将遥测数据传给整星，以完成监测元器件的工作状态功能。
正常情况下，整星每1s读取一次主控单元RT端遥测数据。由于带宽资源有限，分配给该元器件在轨抗辐照评估试验平台的带宽固定。当检测元器件种类较多，试验单元增加到几十上百个时，每个试验单元均要上传试验数据，现有带宽无法满足应用需求。
发明内容
针对上述相关现有技术不足，本发明提供一种在轨数据传输可变带宽控制方法及装置，解决在轨数据传输带宽受限问题。
为了实现本发明的目的，拟采用以下方案：
一种在轨数据传输可变带宽控制方法，应用于包括多个试验单元的在轨辐照试验平台，包括步骤：
设置三种数据传输采集模式并确定各个采集模式的试验单元数量：
快速采集模式，对应若干个试验单元Q，采集轮询周期固定是1个通讯周期；
轮询采集模式，对应若干个试验单元P，采集轮询周期固定是（试验单元P个数+1）×1个通讯周期；
慢速采集模式，对应若干个试验单元S，采集轮询周期固定是（试验单元P个数+1）×试验单元S个数×1个通讯周期；
每1个通讯周期对快速采集模式下所有试验单元Q获取1次第一类试验遥测信息，同时，对轮询采集模式下当班的试验单元P或慢速采集模式下当班的试验单元S获取1次第二类试验遥测信息；其中，在（试验单元P个数）×1个通讯周期内的每1个通讯周期，第二类试验遥测信息来源于轮询采集模式下当班的试验单元P，在（试验单元P个数+1）×1个通讯周期时，第二类试验遥测信息来源于慢速采集模式下当班的试验单元S；
并在每通讯周期下传1次当前获取的第一类试验遥测信息和第二类试验遥测信息；
并在每通讯周期对轮询采集模式下未当班的试验单元P和对慢速采集模式下未当班的试验单元S进行1次健康状态获取。
进一步，第一类试验遥测信息是试验单元在预定轨道、预定星时对时间域敏感、变化快的测试项数据；
第二类试验遥测信息是试验单元在预定轨道、预定星时对时间域不敏感、变换慢的测试项数据。
进一步，确定各个采集模式的试验单元数量，包括：
判断预定时间内是否有试验单元个数输入指令：
若无，则按预设的默认数量，为各个采集模式分配试验单元数量，为快速采集模式设置M个试验单元、轮询采集模式设置N个试验单元、慢速采集模式设置K个试验单元，M+N+K为试验平台最大支持的试验单元个数；
若有，则按照试验单元个数输入指令，为各个采集模式分配试验单元数量，为快速采集模式设置m个试验单元、轮询采集模式设置n个试验单元、慢速采集模式设置k个试验单元，m<M，n<N，k<K。
一种在轨数据传输可变带宽控制装置，应用于对包括多个试验单元的在轨辐照试验平台的在轨数据传输进行可变带宽控制，装置包括：
设置模块，用于设置三种数据传输采集模式并确定各个采集模式的试验单元数量：快速采集模式，对应若干个试验单元Q，采集轮询周期固定是1个通讯周期；轮询采集模式，对应若干个试验单元P，采集轮询周期固定是（试验单元P个数+1）×1个通讯周期；慢速采集模式，对应若干个试验单元S，采集轮询周期固定是（试验单元P个数+1）×试验单元S个数×1个通讯周期；
获取模块，用于每1个通讯周期对快速采集模式下所有试验单元Q获取1次第一类试验遥测信息，同时，对轮询采集模式下当班的试验单元P或慢速采集模式下当班的试验单元S获取1次第二类试验遥测信息；其中，在（试验单元P个数）×1个通讯周期内的每1个通讯周期，第二类试验遥测信息来源于轮询采集模式下当班的试验单元P，在（试验单元P个数+1）×1个通讯周期时，第二类试验遥测信息来源于慢速采集模式下当班的试验单元S；
下传模块，用于在每通讯周期下传1次当前获取的第一类试验遥测信息和第二类试验遥测信息；
查询模块，用于在每通讯周期对轮询采集模式下未当班的试验单元P和对慢速采集模式下未当班的试验单元S进行1次健康状态获取。
一种在轨数据传输可变带宽控制装置，包括主控单元以及存储器，存储器存储有程序指令，在主控单元执行存储器存储的程序指令时，使得主控单元执行在轨数据传输可变带宽控制方法。
本发明的有益效果在于：
通过该可变带宽控制方法，可有效解决带宽受限的问题；对于有空间飞行任务的试验单机，在数据带宽不变的前提下，主控单元可以同时管理几十上百个试验单元，法可一次性实现多达几百种器件的在轨辐射验证；可普遍适用于对数据传输可靠性要求较高的其他有线通讯方式，例如：光纤1553B、以太网、SPI、UART等。
附图说明
本文描述的附图只是为了说明所选实施例，而不是所有可能的实施方案，更不是意图限制本申请的范围。
图1为本申请实施例的元器件在轨抗辐照评估试验平台结构示意图。
图2为本申请实施例的设置三种采集模式示意图。
图3为本申请实施例的可变带宽控制装置结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的实施方式进行详细说明，但本发明所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
本申请实施例的一个方面，提供一种在轨数据传输可变带宽控制方法，应用于如图1所示的包括多个试验单元的在轨辐照试验平台。
主控单元和试验单元为元器件在轨辐照评估试验平台的组成部分，主控单元连接试验单元，每个试验单元包括多款待测器件，各试验单元的板卡采集待测器件在轨运行时的健康状态信息、第一类试验遥测信息、第二类试验遥测信息，并通过CAN总线与主控单元通信，主控单元作为1553B总线RT端接收作为1553B总线BC端的整星的遥控指令注入、广播时间码、轨道信息，并通过1553B总线将健康状态信息、第一类试验遥测信息、第二类试验遥测信息传给整星。
为了解决数据带宽受限的问题，本申请实施例提供的一种在轨数据传输可变带宽控制方法，将试验单元数据传送模式分为三种：快速采集模式、轮询采集模式、慢速采集模式。各试验单元根据自身需求，向主控单元申请所需工作模式。
如图2所示，设置三种数据传输采集模式并确定各个采集模式的试验单元数量：快速采集模式，对应若干个试验单元Q，采集轮询周期固定是1个通讯周期；轮询采集模式，对应若干个试验单元P，采集轮询周期固定是（试验单元P个数+1）×1个通讯周期；慢速采集模式，对应若干个试验单元S，采集轮询周期固定是（试验单元P个数+1）×试验单元S个数×1个通讯周期。
其中，主控单元与试验单元通讯数据细分为三种数据格式：
1）试验单元健康状态信息；
2）试验单元快速采集模式下下传的重要试验遥测信息，即第一类试验遥测信息；
3）试验单元轮询采集模式下或慢速采集模式下下传的试验遥测信息，即第二类试验遥测信息。
第一类试验遥测信息是试验单元在预定轨道、预定星时对时间域敏感、变化快的测试项数据；第二类试验遥测信息是试验单元在预定轨道、预定星时对时间域不敏感、变换慢的测试项数据。
主控单元上电后，通过串口上传“试验单元数据采集模式设置指令”，确定试验单元在三种工作模式下运行的数量：
若主控单元处理器上电5s内未接收到串口命令，则按照默认的快速采集模式下6个试验单元，轮询采集模式下34个试验单元，慢速采集模式下12个试验单元，依照主控单元轮询策略进行采集；
若主控单元处理器上电5s内接收到串口命令，则根据输入的快速采集模式下试验单元个数m（m<6），轮询采集模式下试验单元个数n（n<34），慢速采集模式下试验单元个数k（k<12），并按照主控单元轮询策略进行采集。
快速采集模式为主控单元通过CAN总线对试验单元进行状态和试验数据采集的一种模式。该模式主要针对某些试验单元在特定轨道、特定星时，数据较为敏感，需每秒下传数据，便于地面实时观测数据变化曲线，了解试验单元上待测器件的工作状态。
在本实例中，1个通讯周期为1秒。主控单元每控制周期1秒都与快速采集模式的试验单元进行通讯，下传一次快速采集模式下所有试验单元的第一类试验遥测信息。快速采集模式最多支持6个试验单元。
快速采集模式下，假设有m(m<6)个试验单元Q1~Qm，每个试验单元的采集轮询周期固定是1秒。
轮询采集模式，是主控单元通过轮询方式从使用轮询采集模式的试验单元采集状态和试验数据。轮询采集模式每通讯周期1秒下传一次轮询采集模式下当班试验单元的第二类试验遥测信息。轮询采集模式下，支持最多34个试验单元轮询下传试验遥测数据包。轮询采集模式下每个试验单元的采集轮询周期是35秒。
轮询采集模式下，假设有n（n<34）个试验单元P1~Pn，每个试验单元的采集轮询周期是（n+1）秒。
慢速采集模式每35秒下传一次慢速采集模式下当班试验单元的试验遥测信息。慢速采集模式下，最多支持12个试验单元轮询下传试验遥测数据包；慢速采集模式下每个试验单元的采集轮询周期是418秒≈7min。
慢速采集模式针对试验遥测数据变化不大，待测参数对时间域不敏感的测试项，可用于接口电路等器件的在轨辐照试验。
慢速采集模式下，假设有k(k<12)个试验单元S1~Sk，每个试验单元的采集轮询周期是((n+1)*k)秒。
具体的，主控单元每1秒对快速采集模式下所有试验单元Q获取1次第一类试验遥测信息，同时，对轮询采集模式下当班的试验单元P或慢速采集模式下当班的试验单元S获取1次第二类试验遥测信息。其中，在n秒及n秒内，第二类试验遥测信息来源于轮询采集模式下当班的试验单元P，在（n+1）秒，第二类试验遥测信息来源于慢速采集模式下当班的试验单元S。
同时，主控单元在每1秒下传1次当前获取的第一类试验遥测信息和第二类试验遥测信息；并在每通讯周期对轮询采集模式下未当班的试验单元P和对慢速采集模式下未当班的试验单元S进行1次健康状态获取。
即第1秒，下传所有试验单元Q的第一类试验遥测信息，以及第1个试验单元P的第二类试验遥测信息；第2秒，下传所有试验单元Q的第一类试验遥测信息，以及第2个试验单元P的第二类试验遥测信息；……；第n秒，下传所有试验单元Q的第一类试验遥测信息，以及第n个试验单元P的第二类试验遥测信息；第n+1秒，下传所有试验单元Q的第一类试验遥测信息，以及第1个试验单元S的第二类试验遥测信息；第（n+1）+1秒，下传所有试验单元Q的第一类试验遥测信息，以及第1个试验单元P的第二类试验遥测信息；……；第（n+1）+n秒，下传所有试验单元Q的第一类试验遥测信息，以及第n个试验单元P的第二类试验遥测信息；第（n+1）×2秒，下传所有试验单元Q的第一类试验遥测信息，以及第2个试验单元S的第二类试验遥测信息；……；依次继续执行完成全部k个试验单元S的第二类试验遥测信息下传后，循环执行。
健康状态查询具体通过一下方式进行：为使主控单元实时监测52个试验单元的工作状态，侦听52个试验单元在非采集模式下是否正常工作，主控单元每周期（1s）依次发送52个试验单元的“健康状态问询”，试验单元返回“健康状态应答”。主控单元每一个通讯周期内，与所有开机状态的试验单元进行遥测数据传输问询，试验单元可以返回一个健康状态信息数据包和若干试验遥测信息数据包。
本申请实施例的另一方面，提供一种在轨数据传输可变带宽控制装置，应用于对如图1所示的包括多个试验单元的在轨辐照试验平台的在轨数据传输进行可变带宽控制。
具体的，如图3所示，装置包括：设置模块、获取模块、下传模块、查询模块。设置模块用于设置三种数据传输采集模式并确定各个采集模式的试验单元数量：快速采集模式，对应若干个试验单元Q，采集轮询周期固定是1个通讯周期；轮询采集模式，对应若干个试验单元P，采集轮询周期固定是（试验单元P个数+1）×1个通讯周期；慢速采集模式，对应若干个试验单元S，采集轮询周期固定是（试验单元P个数+1）×试验单元S个数×1个通讯周期。获取模块用于每1个通讯周期对快速采集模式下所有试验单元Q获取1次第一类试验遥测信息，同时，对轮询采集模式下当班的试验单元P或慢速采集模式下当班的试验单元S获取1次第二类试验遥测信息；其中，在（试验单元P个数）×1个通讯周期内的每1个通讯周期，第二类试验遥测信息来源于轮询采集模式下当班的试验单元P，在（试验单元P个数+1）×1个通讯周期时，第二类试验遥测信息来源于慢速采集模式下当班的试验单元S。下传模块用于在每通讯周期下传1次当前获取的第一类试验遥测信息和第二类试验遥测信息。查询模块用于在每通讯周期对轮询采集模式下未当班的试验单元P和对慢速采集模式下未当班的试验单元S进行1次健康状态获取。
本申请实施例的又一方面，提供一种在轨数据传输可变带宽控制装置，包括主控单元以及存储器，其中，主控单元为如图1所示的在轨辐照试验平台的主控单元，存储器存储有程序指令，在主控单元执行存储器存储的程序指令时，使得主控单元执行实施例所述的在轨数据传输可变带宽控制方法。
通过上述本申请实施例的内容，对于有空间飞行任务的试验单机，在数据带宽不变的前提下，主控单元可以同时管理几十上百个试验单元，法可一次性实现多达几百种器件的在轨辐射验证。该可配置的带宽分配方法，可普遍适用于对数据传输可靠性要求较高的其他有线通讯方式，例如：光纤1553B、以太网、SPI、UART等。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不表示是唯一的或是限制本发明。本领域技术人员应理解，在不脱离本发明的范围情况下，对本发明进行的各种改变或同等替换，均属于本发明保护的范围。

Claims (6)

1.一种在轨数据传输可变带宽控制方法，应用于包括多个试验单元的在轨辐照试验平台，其特征在于，包括步骤：
设置三种数据传输采集模式并确定各个采集模式的试验单元数量：
快速采集模式，对应若干个试验单元Q，采集轮询周期固定是1个通讯周期；
轮询采集模式，对应若干个试验单元P，采集轮询周期固定是（试验单元P个数+1）×1个通讯周期；
慢速采集模式，对应若干个试验单元S，采集轮询周期固定是（试验单元P个数+1）×试验单元S个数×1个通讯周期；
每1个通讯周期对快速采集模式下所有试验单元Q获取1次第一类试验遥测信息，同时，对轮询采集模式下当班的试验单元P或慢速采集模式下当班的试验单元S获取1次第二类试验遥测信息；其中，在（试验单元P个数）×1个通讯周期内的每1个通讯周期，第二类试验遥测信息来源于轮询采集模式下当班的试验单元P，在（试验单元P个数+1）×1个通讯周期时，第二类试验遥测信息来源于慢速采集模式下当班的试验单元S；
并在每1个通讯周期下传1次当前获取的第一类试验遥测信息和第二类试验遥测信息；
并在每1个通讯周期对轮询采集模式下未当班的试验单元P和对慢速采集模式下未当班的试验单元S进行1次健康状态获取。
2.根据权利要求1所述的在轨数据传输可变带宽控制方法，其特征在于：
第一类试验遥测信息是试验单元在预定轨道、预定星时对时间域敏感、变化快的测试项数据；
第二类试验遥测信息是试验单元在预定轨道、预定星时对时间域不敏感、变换慢的测试项数据。
3.根据权利要求1所述的在轨数据传输可变带宽控制方法，其特征在于，确定各个采集模式的试验单元数量，包括：
判断预定时间内是否有试验单元个数输入指令：
若无，则按预设的默认数量，为各个采集模式分配试验单元数量；
若有，则按照试验单元个数输入指令，为各个采集模式分配试验单元数量。
4.根据权利要求3所述的在轨数据传输可变带宽控制方法，其特征在于：
按预设的默认数量，为各个采集模式分配试验单元数量，是为快速采集模式设置M个试验单元、轮询采集模式设置N个试验单元、慢速采集模式设置K个试验单元，M+N+K为试验平台最大支持的试验单元个数；
按照试验单元个数输入指令，为各个采集模式分配试验单元数量，是为快速采集模式设置m个试验单元、轮询采集模式设置n个试验单元、慢速采集模式设置k个试验单元，m<M，n<N，k<K。
5.一种在轨数据传输可变带宽控制装置，应用于对包括多个试验单元的在轨辐照试验平台的在轨数据传输进行可变带宽控制，其特征在于，装置包括：
设置模块，用于设置三种数据传输采集模式并确定各个采集模式的试验单元数量：快速采集模式，对应若干个试验单元Q，采集轮询周期固定是1个通讯周期；轮询采集模式，对应若干个试验单元P，采集轮询周期固定是（试验单元P个数+1）×1个通讯周期；慢速采集模式，对应若干个试验单元S，采集轮询周期固定是（试验单元P个数+1）×试验单元S个数×1个通讯周期；
获取模块，用于每1个通讯周期对快速采集模式下所有试验单元Q获取1次第一类试验遥测信息，同时，对轮询采集模式下当班的试验单元P或慢速采集模式下当班的试验单元S获取1次第二类试验遥测信息；其中，在（试验单元P个数）×1个通讯周期内的每1个通讯周期，第二类试验遥测信息来源于轮询采集模式下当班的试验单元P，在（试验单元P个数+1）×1个通讯周期时，第二类试验遥测信息来源于慢速采集模式下当班的试验单元S；
下传模块，用于在每1个通讯周期下传1次当前获取的第一类试验遥测信息和第二类试验遥测信息；
查询模块，用于在每1个通讯周期对轮询采集模式下未当班的试验单元P和对慢速采集模式下未当班的试验单元S进行1次健康状态获取。
6.一种在轨数据传输可变带宽控制装置，其特征在于，包括主控单元以及存储器，存储器存储有程序指令，在主控单元执行存储器存储的程序指令时，使得主控单元执行如权利要求1~4中任意一项所述的在轨数据传输可变带宽控制方法。
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