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一种敏捷卫星任务解译闭环仿真验证系统及方法

阅读:890发布:2020-11-06

专利汇可以提供一种敏捷卫星任务解译闭环仿真验证系统及方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种敏捷卫星任务解译闭环仿真验证系统及方法,有效提高了目前敏捷卫星任务规划的验证仿真、 修改 反演等关键环节的效率,能够保证敏捷卫星任务规划的正确实施。利用本 发明 的敏捷卫星任务解译闭环仿真验证系统及方法,首先,仿真星务主机任务解译功能,替代传统星务测试床,将任务 块 解译为星务主机可执行的指令集合,并以表格化方式直观地展示指令名称、参数及执行时间等信息,自动判读任务块解译结果并将异常信息输出,避免错误任务块上注卫星其次,可通过本系统对任务块中的参数、任务块设置进行修改、重新生成任务块并对其进行 迭代 分析以保证正确性,避免手动编排任务块带来的 风 险,提高任务块生成的效率及可靠性。最后,将最终生成的正确任务块的解译结果与任务规划系统生成的动作序列进行比对,可验证任务规划的正确性及合理性。,下面是一种敏捷卫星任务解译闭环仿真验证系统及方法专利的具体信息内容。

1.一种敏捷卫星任务解译闭环仿真验证系统,其特征在于包括:中心控制单元,星上模板定义单元,参数验证规则定义单元,数据格式定义单元,通用逻辑处理单元,数据接收处理单元,任务数据仿真解析数据输出单元和任务规划修改反演数据输出单元;
星上模板定义单元,进行敏捷卫星星上相对程控指令模板的定义,供中心控制单元调用;
参数验证规则定义单元,定义任务数据块的参数验证规则,参数验证规则包括姿态机动数据块验证规则、数传载荷批处理指令参数验证规则,供中心控制单元调用;
数据格式定义单元,定义任务数据块的数据格式,供中心控制单元调用;
通用逻辑处理单元,完成系统中各个单元的通用数据逻辑处理,以供各个单元调用;通用逻辑处理包括:对输入任务数据块进行字符统一转换处理,UTC、北京时间和格林威治时间的转换,数据格式处理;
数据接收处理单元,对接收的任务数据块进行预处理,并将预处理后的数据送至中心控制单元;
中心控制单元,对任务数据块进行逻辑处理,如果逻辑处理有问题,将进行报警并标识处理;逻辑处理包括:非十六进制字符处理、数据空格处理、数据块长度验证处理、数据块主导头验证,数据CRC校验,数据域格式验证;通过逻辑处理后,调用数据格式定义单元,对任务数据块的数据格式进行校验,同时将数据格式的校验结果进行输出显示,便于设计人员核对;在校验过程中,一旦处理数据格式出现错误,中心控制单元将进行错误报警并标识处理;数据块格式校验后,调用参数验证规则定义单元定义的任务数据块的参数验证规则,对数据格式校验通过的任务数据块中包含的参数信息进行校验,如果出现异常,中心控制单元将进行错误报警并标识处理;参数验证规则通过后,中心控制单元进行任务数据块仿真解析处理,此时调用星上模板定义单元定义的敏捷卫星星上相对程控指令模板和数据格式定义单元定义的任务数据块的数据格式进行任务数据块仿真解析处理,之后通过任务数据块仿真解析输出单元将解析处理后的结果进行报表输出;同时,中心控制单元调用任务规划修改反演数据输出单元,将最终任务数据块进行重新输出;在中心控制单元处理过程中,同时调用通用逻辑处理单元进行通用数据逻辑处理;
任务块仿真解析输出单元,输出解析后的报表格式;
任务规划修改反演数据输出单元,进行任务规划反演操作,重新生成修改过的任务数据块,对修改后的任务数据块进行重新验证和仿真解析处理。
2.根据权利要求所述的敏捷卫星任务解译闭环仿真验证系统,其特征在于:所述星上模板定义单元中,敏捷卫星星上相对程控指令模板的定义的字段及结构包括:指令代号、指令名称、执行时间、标识、段标识、指令执行所需时间、是否带参数指令、指令执行时间ΔT、参数长度;其中执行时间从相对时间T0开始,指令代号是指星务指令代号,指令名称即星务指令代号所对应的指令名称,标识和段标识主要用于区分不同段指令,属于相同标识或段标识的指令将被星上任务进行相同执行或不执行处理,指令执行所需时间定义了指令执行所需要的十进制时长,如果该条指令是可变指令,则是否带参指令项为1,否则为0,指令执行时间是否需要考虑ΔT,取决于该指令在指令模板中段标是否在段间隔参数之后;如果是可变指令,将给出可变参数长度值,是两个字节长度,否则将定义为0。
3.根据权利要求所述的敏捷卫星任务解译闭环仿真验证系统,其特征在于:所述参数验证规则定义单元中,姿态机动数据块验证规则为32个字节,定义了特征码、有效数据,定义了数传天线编号、地面站编号;支持将任务数据块中参数单独提取并详细解析,将32字节姿态机动数据块进行逐项解析,包括解析特征码码字,有效数据码字,数传天线编号码字,地面站编号码字;支持反向生成功能,将特征码值,有效数据参数修改后,重新生成32字节姿态机动数据块。
4.根据权利要求所述的敏捷卫星任务解译闭环仿真验证系统,其特征在于:所述中心控制单元对任务数据块进行参数规则验证时引入了迭代器模式,通过迭代器模式,可以实现参数规则定义的动态变化调整。进行具体的参数规则验证时,首先调用迭代器,获取目前定义的所有参数规则定义单元,这些规则定义单元可能包括姿态机动数据规则定义,数传参数规则定义,载荷参数规则定义。获取所有规则定义单元后,根据具体的规则定义单元,通过调用统一的接口方法,参数规则验证单元可以进行具体的参数规则验证操作,从而实现动态验证参数规则过程。
5.根据权利要求所述的敏捷卫星任务解译闭环仿真验证系统,其特征在于:所述数据格式定义单元定义任务数据块的数据格式包括:任务块头,元任务个数,元任务号,元任务开始时间,任务属性,元任务持续时间,包含的模板个数,模板编号,模板启动相对时间,模板各段执行标识,段间隔时间,模板参数长度及参数信息字段。
6.根据权利要求所述的敏捷卫星任务解译闭环仿真验证系统,其特征在于:所述中心控制单元对任务数据块进行数据格式验证时引入了迭代器模式,通过迭代器模式,可以实现数据格式定义的动态变化调整。进行具体的数据格式验证时,首先调用迭代器,获取目前定义的所有数据格式定义单元,中心控制单元根据具体的数据格式定义单元,通过调用统一的接口方法,数据格式验证单元进行具体的数据格式验证操作,从而实现动态验证数据格式的过程。
7.根据权利要求所述的敏捷卫星任务解译闭环仿真验证系统,其特征在于:所述任务规划修改反演数据输出单元,进行任务规划反演操作,能够重新生成修改过的任务数据块,对修改后的任务数据块进行重新验证和仿真解析处理。
8.根据权利要求所述的敏捷卫星任务解译闭环仿真验证系统,其特征在于:所述任务块仿真解析输出单元输出后的报表格式包括:指令序列和格式反演序列,其中指令序列包括:星箭分离时UTC值,任务块码字,元任务个数,最后处理的元任务号,最后处理的元任务开始时间,最后处理的元任务属性,最后处理的元任务持续时间,最后处理的元任务包含的模板个数,指令名称,指令参数,指令开始执行北京时间,指令开始执行格林威治时间,指令开始执行UTC时间,姿控星时;格式反演序列包括:数据内容,码字,说明,指令块号,元任务号,模板编号,其他信息或错误信息。
9.一种敏捷卫星任务解译闭环仿真验证方法,其特征在于步骤如下:
(1)配置任务信息,对任务数据块进行任务解译仿真之前,需要进行任务信息配置,不同的任务类型,灵活定制不同的任务信息,这些任务信息包括:星上模板定义,参数验证规则定义,数据格式定义;
(2)验证上注任务数据块,对任务数据块进行格式验证,包括数据长度验证、数据头验证、校验码字验证、元任务号冲突验证、元任务时间验证、任务属性验证、模板参数验证、模板属性验证、姿态机动数据格式验证;同时,模拟星上处理单元对上注任务数据块进行九大错误模式处理,包括①超过了最大允许元任务数量;②上注的任务数据块内部包含的元任务超过了最大允许个数;③某元任务的模板超过了最大字节数;④多个元任务没有按照时间先后顺序排列;⑤模板没有按照时间先后顺序排列;⑥前一个元任务的结束时间比后一个元任务的结束时间大;⑦插入数据块最后一个元任务的开始时间大于插入位置的起始时间;⑧插入数据块最后一个元任务的结束时间大于插入位置的结束时间;⑨其他错误;如果验证上注任务数据块完全正确,则进入步骤(3);如果验证不通过,则根据验证失败类型进行提示,跳转到步骤(4);
(3)任务仿真解析,首先,对地面任务规划系统生成的任务数据块进行星上任务仿真解析,根据任务数据块格式,将任务数据块最终解析成指令序列,自动判读任务块解译结果并将异常信息输出,避免错误任务块上注卫星其次,将任务数据块进行格式反演,反演成敏捷卫星系统所能识别的格式信息,同时将最终生成的任务数据块的解译结果与任务规划系统生成的动作序列进行比对,验证任务规划的正确性及合理性;最后,根据元任务号,对任务数据块中的批指令和姿态机动数据块进行详细解译处理,进一步细化处理结果;任务仿真解析结束后,进入步骤(5);如果卫星系统设计师对解析结果产生异议,需要修改任务数据块,则进入步骤(4);
(4)任务规划修改反演,一旦地面任务规划系统生成任务数据块有误,能够通过人机交互界面对任务块中的错误参数进行修改、重新生成任务块并对任务块进行迭代分析以保证正确性,避免手动编排任务块带来的险,提高任务块生成的效率及可靠性;如果修改完成,此时进入步骤(1);
(5)如果任务解译闭环仿真正确,则此任务数据块将提交到地面测控站,上注到卫星进行具体任务执行,结束;如果卫星系统设计师出现任务疑问需要修改,则进入步骤(4)。

说明书全文

一种敏捷卫星任务解译闭环仿真验证系统及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种敏捷卫星任务解译闭环仿真验证系统及方法。

背景技术

[0002] 随着航天图像在各行各业应用的逐渐深入,用户对图像数据信息的要求越来越高,需要更快速、灵活的图像生成模式,这不仅具有巨大的商业应用价值,还具有重要的军事应用价值,因此提高姿态动能已成为对地观测卫星的一个发展趋势,而敏捷卫星正是为了适应这种需求而生成的。敏捷卫星姿态机动能力远远高于传统对地观测卫星,不仅能通过侧摆机动成像,还能通过俯仰机动成像,借助这种大范围快速姿态机动能力,能实现对观测目标的快速响应和多模式成像功能,然而,快速姿态机动成像卫星的应用面临任务数量众多,成像模式复杂,指令序列繁多的困难,传统简化的任务规划模式显然不适用,因此,任务规划技术成为了发展快速姿态机动成像卫星的瓶颈和关键技术。受限于星载计算机的计算能力等资源有限原因,目前还无法真正实现星上自主任务规划,而地面任务规划系统因为具备诸多优点而得到初步应用,敏捷卫星正是采用了地面任务规划系统。在实际应用中,设计人员需要根据具体任务,通过地面任务规划系统实现卫星任务和动作的合理安排,地面任务规划系统首先生成规划后的星上动作序列,然后根据动作序列,以任务数据的形式生成待上注的星上数据块。星载计算机通过执行包含星上时间及动作、任务参数等形式的星上数据块,最终完成目标的成像。但是如何验证地面任务规划系统,如何保证敏捷卫星任务规划的正确实施,目前还没有一套完整的方法供参考。

发明内容

[0003] 本发明的技术解决问题:克服现有技术的不足,提供一种敏捷卫星任务解译闭环仿真验证系统及方法,可以有效解决目前敏捷卫星任务规划的验证仿真、修改反演等关键环节,能够保证敏捷卫星任务规划的正确实施。
[0004] 本发明的技术解决方案是:一种敏捷卫星任务解译闭环仿真验证系统,其特征在于包括:中心控制单元,星上模板定义单元,参数验证规则定义单元,数据格式定义单元,通用逻辑处理单元,数据接收处理单元,任务数据块仿真解析数据输出单元和任务规划修改反演数据输出单元;
[0005] 星上模板定义单元,进行敏捷卫星星上相对程控指令模板的定义,供中心控制单元调用;
[0006] 参数验证规则定义单元,定义任务数据块的参数验证规则,参数验证规则包括姿态机动数据块验证规则、数传载荷批处理指令参数验证规则,供中心控制单元调用;
[0007] 数据格式定义单元,定义任务数据块的数据格式,供中心控制单元调用;
[0008] 通用逻辑处理单元,完成系统中各个单元的通用数据逻辑处理,以供各个单元调用;通用逻辑处理包括:对输入任务数据块进行字符统一转换处理,UTC、北京时间和格林威治时间的转换,数据格式处理;
[0009] 数据接收处理单元,对接收的任务数据块进行预处理,并将预处理后的数据送至中心控制单元;
[0010] 中心控制单元,对任务数据块进行逻辑处理,如果逻辑处理有问题,将进行报警并标识处理;逻辑处理包括:非十六进制字符处理、数据空格处理、数据块长度验证处理、数据块主导头验证,数据CRC校验,数据域格式验证;通过逻辑处理后,调用数据格式定义单元,对任务数据块的数据格式进行校验,同时将数据格式的校验结果进行输出显示,便于设计人员核对;在校验过程中,一旦处理数据格式出现错误,中心控制单元将进行错误报警并标识处理;数据块格式校验后,调用参数验证规则定义单元定义的任务数据块的参数验证规则,对数据格式校验通过的任务数据块中包含的参数信息进行校验,如果出现异常,中心控制单元将进行错误报警并标识处理;参数验证规则通过后,中心控制单元进行任务数据块仿真解析处理,此时调用星上模板定义单元定义的敏捷卫星星上相对程控指令模板和数据格式定义单元定义的任务数据块的数据格式进行任务数据块仿真解析处理,之后通过任务数据块仿真解析输出单元将解析处理后的结果进行报表输出;同时,中心控制单元调用任务规划修改反演数据输出单元,将最终任务数据块进行重新输出;在中心控制单元处理过程中,同时调用通用逻辑处理单元进行通用数据逻辑处理;
[0011] 任务块仿真解析输出单元,输出解析后的报表格式;
[0012] 任务规划修改反演数据输出单元,进行任务规划反演操作,重新生成修改过的任务数据块,对修改后的任务数据块进行重新验证和仿真解析处理。
[0013] 所述星上模板定义单元中,敏捷卫星星上相对程控指令模板的定义的字段及结构包括:指令代号、指令名称、执行时间、标识、段标识、指令执行所需时间、是否带参数指令、指令执行时间ΔT、参数长度;其中执行时间从相对时间T0开始,指令代号是指星务指令代号,指令名称即星务指令代号所对应的指令名称,标识和段标识主要用于区分不同段指令,属于相同标识或段标识的指令将被星上任务进行相同执行或不执行处理,指令执行所需时间定义了指令执行所需要的十进制时长,如果该条指令是可变指令,则是否带参指令项为1,否则为0,指令执行时间是否需要考虑ΔT,取决于该指令在指令模板中段标是否在段间隔参数之后;如果是可变指令,将给出可变参数长度值,是两个字节长度,否则将定义为0。
[0014] 所述参数验证规则定义单元中,姿态机动数据块验证规则为32个字节,定义了特征码、有效数据,定义了数传天线编号、地面站编号;支持将任务数据块中参数单独提取并详细解析,将32字节姿态机动数据块进行逐项解析,包括解析特征码码字,有效数据码字,数传天线编号码字,地面站编号码字;支持反向生成功能,将特征码值,有效数据参数修改后,重新生成32字节姿态机动数据块。
[0015] 所述中心控制单元对任务数据块进行参数规则验证时引入了迭代器模式,通过迭代器模式,可以实现参数规则定义的动态变化调整。进行具体的参数规则验证时,首先调用迭代器,获取目前定义的所有参数规则定义单元,这些规则定义单元可能包括姿态机动数据规则定义,数传参数规则定义,载荷参数规则定义。获取所有规则定义单元后,根据具体的规则定义单元,通过调用统一的接口方法,参数规则验证单元可以进行具体的参数规则验证操作,从而实现动态验证参数规则过程。
[0016] 所述数据格式定义单元定义任务数据块的数据格式包括:任务块头,元任务个数,元任务号,元任务开始时间,任务属性,元任务持续时间,包含的模板个数,模板编号,模板启动相对时间,模板各段执行标识,段间隔时间,模板参数长度及参数信息字段。
[0017] 所述中心控制单元对任务数据块进行数据格式验证时引入了迭代器模式,通过迭代器模式,可以实现数据格式定义的动态变化调整。进行具体的数据格式验证时,首先调用迭代器,获取目前定义的所有数据格式定义单元,中心控制单元根据具体的数据格式定义单元,通过调用统一的接口方法,数据格式验证单元进行具体的数据格式验证操作,从而实现动态验证数据格式的过程。
[0018] 所述任务规划修改反演数据输出单元,进行任务规划反演操作,能够重新生成修改过的任务数据块,对修改后的任务数据块进行重新验证和仿真解析处理。
[0019] 所述任务块仿真解析输出单元输出后的报表格式包括:指令序列和格式反演序列,其中指令序列包括:星箭分离时UTC值,任务块码字,元任务个数,最后处理的元任务号,最后处理的元任务开始时间,最后处理的元任务属性,最后处理的元任务持续时间,最后处理的元任务包含的模板个数,指令名称,指令参数,指令开始执行北京时间,指令开始执行格林威治时间,指令开始执行UTC时间,姿控星时;格式反演序列包括:数据内容,码字,说明,指令块号,元任务号,模板编号,其他信息或错误信息
[0020] 一种敏捷卫星任务解译闭环仿真验证方法,步骤如下:
[0021] (1)配置任务信息,对任务数据块进行任务解译仿真之前,需要进行任务信息配置,不同的任务类型,灵活定制不同的任务信息,这些任务信息包括:星上模板定义,参数验证规则定义,数据格式定义;
[0022] (2)验证上注任务数据块,对任务数据块进行格式验证,包括数据长度验证、数据头验证、校验码字验证、元任务号冲突验证、元任务时间验证、任务属性验证、模板参数验证、模板属性验证、姿态机动数据格式验证;同时,模拟星上处理单元对上注任务数据块进行九大错误模式处理,包括①超过了最大允许元任务数量;②上注的任务数据块内部包含的元任务超过了最大允许个数;③某元任务的模板超过了最大字节数;④多个元任务没有按照时间先后顺序排列;⑤模板没有按照时间先后顺序排列;⑥前一个元任务的结束时间比后一个元任务的结束时间大;⑦插入数据块最后一个元任务的开始时间大于插入位置的起始时间;⑧插入数据块最后一个元任务的结束时间大于插入位置的结束时间;⑨其他错误;如果验证上注任务数据块完全正确,则进入步骤(3);如果验证不通过,则根据验证失败类型进行提示,跳转到步骤(4);
[0023] (3)任务仿真解析,首先,对地面任务规划系统生成的任务数据块进行星上任务仿真解析,根据任务数据块格式,将任务数据块最终解析成指令序列,自动判读任务块解译结果并将异常信息输出,避免错误任务块上注卫星其次,将任务数据块进行格式反演,反演成敏捷卫星系统所能识别的格式信息,同时将最终生成的任务数据块的解译结果与任务规划系统生成的动作序列进行比对,验证任务规划的正确性及合理性;最后,根据元任务号,对任务数据块中的批指令和姿态机动数据块进行详细解译处理,进一步细化处理结果;任务仿真解析结束后,进入步骤(5);如果卫星系统设计师对解析结果产生异议,需要修改任务数据块,则进入步骤(4);
[0024] (4)任务规划修改反演,一旦地面任务规划系统生成任务数据块有误,能够通过人机交互界面对任务块中的错误参数进行修改、重新生成任务块并对任务块进行迭代分析以保证正确性,避免手动编排任务块带来的险,提高任务块生成的效率及可靠性;如果修改完成,此时进入步骤(1);
[0025] (5)如果任务解译闭环仿真正确,则此任务数据块将提交到地面测控站,上注到卫星进行具体任务执行,结束;如果卫星系统设计师出现任务疑问需要修改,则进入步骤(4)。
[0026] 本发明与现有技术相比具有以下优点:
[0027] (1)星务仿真。目前还没有现成的技术进行参考,比较通用的做法是进行星务测试床试验模拟。但是星务测试床对任务规划数据块格式验证程度有限,只能进行部分验证,一旦验证不通过,无法进行任务修改反演。另外,星务测试床对第三方验证对象无法覆盖,比如无法验证姿控机动数据块,无法验证载荷批处理指令等,同时星务测试床对应用环境要求比较高,需要特定的设备。而本发明不仅能够覆盖所有的格式验证,而且能够进行仿真解析,覆盖第三方验证对象,生成卫星系统设计师能够直观看到的指令序列,对于验证不通过或者不符合设计师要求的地方,可以进行任务规划修改反演。同时运用本方法,对于机器环境要求比较低,可以随时随地进行,可以有效解决目前敏捷卫星任务规划的验证仿真、修改反演等关键环节,能够保证敏捷卫星任务规划的正确实施。
[0028] (2)闭环反馈。本发明是一个闭环迭代过程,将任务数据块经过任务块验证、任务块仿真解析、任务规划修改反演之后,重新生成地面任务规划系统输出的任务数据块。可通过本发明对任务块中的参数、系统设置进行修改、重新生成任务块并对其进行迭代分析以保证其正确性,避免手动编排任务块带来的风险,提高任务块生成的效率及可靠性。此修改、反演、解译过程可以不断反复进行,方法灵活机动。
[0029] (3)精确比对。与传统仿真系统相比,本发明不仅可以进行仿真解译处理,而且能够生成设计师直观看到的指令序列、格式反演序列,方便任务规划设计师进行直观修改。同时将最终生成的正确任务块的解译结果与任务规划系统生成的动作序列进行比对,可验证任务规划的正确性及合理性。
[0030] (4)批指反解。利用本发明,可以对数传载荷批处理指令参数、姿态机动数据块进行实时详细解译,对数据块正确性的判读更加直观;支持自动生成数传、载荷批处理指令参数、姿态机动数据块,重新生成任务数据块更加精准便捷。
[0031] (5)应用灵活。运用本发明,可以进行灵活配置。本发明引入了设计模式中的迭代器模式,可以动态适应不同的参数规则定义及数据格式定义,不同的型号,通过配置不同的参数规则定义及数据格式定义,就可以适应不同任务类型的需要。同时,可以针对不同型号或者任务类型定制不同的模板,实现任务类型的灵活调整,适应更多的型号需要。
[0032] (6)本发明提供了一个完整的解决方案,可以通过软件编程实现,大大减少了人工核对的工作量,减少了验证、仿真、规划修改等中间环节的工作量,提高了工作效率。附图说明
[0033] 图1为本发明的任务解译闭环仿真验证功能迭代图;
[0034] 图2为本发明的任务解译闭环仿真验证模块结构图;
[0035] 图3为本发明引入的迭代器模式类图;
[0036] 图4为本发明的参数规则动态验证实现流程图
[0037] 图5为本发明的数据格式动态验证实现流程图;
[0038] 图6为本发明的中心控制单元处理任务数据块仿真解析流程图;
[0039] 图7为本发明的任务解译闭环仿真验证使用步骤流程图。

具体实施方式

[0040] 如图1所示为本发明功能迭代图,主要功能包括三大方面:上注任务块仿真解析、上注任务块验证和任务规划修改反演功能。
[0041] 上注任务块仿真解析主要功能是对地面任务规划系统生成的任务数据块进行星上任务仿真解析,根据上注数据块格式,将任务数据块最终解析成指令序列及指令开始执行时间,其中指令序列包括指令名称和指令参数,指令开始执行时间包括北京时间、格林威治时间、UTC时间和姿控星时。同时,系统将上注任务数据块进行格式反演,反演成星载系统所能识别的格式信息,其格式反演主要包括格式内容、格式内容对应星上码字、格式内容说明、格式指令块号、格式元任务号、模板编号及其他信息或错误信息等。
[0042] 上注任务块验证主要功能是对上注任务块仿真解析之前,对上注数据块进行任务块验证,主要验证上注任务数据块格式、上注任务姿态机动数据块、上注任务包含的数传及载荷指令参数信息。同时,系统可以模拟星上处理单元对上注任务块进行九大错误模式处理,包括①超过了最大允许元任务数量;②上注的任务块内部包含的元任务数量超过了最大允许个数;③某任务的模板超过了最大字节数;④多个元任务没有按照时间先后顺序排列;⑤模板没有按照时间先后顺序排列;⑥前一个元任务的结束时间比后一个任务的结束时间大;⑦插入数据块最后一个元任务的开始时间大于插入位置的起始时间;⑧插入数据块最后一个元任务的结束时间大于插入位置的结束时间;⑨其他错误。对于验证不通过的项,系统将报警处理同时以不同颜色对错误项进行标识处理,便于设计人员对异常任务数据块进行快速定位
[0043] 任务规划修改反演功能主要是对任务规划内容进行修改,并再次生成任务数据块。一旦地面任务规划系统生成任务数据块有误,设计人员可以针对任务规划数据进行修改操作,并再次应用本工具生成任务数据块,进行星上数据块上注或者与地面任务规划系统重新生成的任务数据块进行对比,确认地面任务规划系统生成数据块的正确性。
[0044] 如图1所示,任务解译闭环仿真验证系统三大功能,将和地面任务规划系统生成的任务数据块组成闭环迭代功能,也即运用本工具,可以将任务数据块经过上注任务块验证、上注任务块仿真解析、任务规划修改反演之后,重新生成地面任务规划系统输出的任务数据块。
[0045] 任务解译闭环仿真验证实施模块主要包括:中心控制单元,星上模板定义单元,参数验证规则定义单元,数据格式定义单元,通用逻辑处理单元,数据接收处理单元,任务块仿真解析数据输出单元和任务规划修改反演数据输出单元。系统模块结构图如下图2所示。
[0046] 星上模板定义单元主要进行敏捷卫星星上相对程控指令模板的定义。敏捷卫星在轨运行阶段,为提高卫星可操控性及灵活性,对载荷的操作控制采用地面上注任务数据块形式,星上星务主机自动调用模板进行解译生成指令的操作控制方式。星上模板定义单元定义的主要字段及结构包括:指令代号、指令名称、执行时间、标识、段标识、指令执行所需时间、是否带参数指令、指令执行时间ΔT、参数长度。其中执行时间从相对时间T0开始,指令代号是指星务指令代号,指令名称即星务指令代号所对应的指令名称,标识和段标识主要用于区分不同段指令,属于相同标识或段标识的指令将被星上任务进行相同执行或不执行处理,指令执行所需时间主要定义了指令执行所需要的十进制时长,如果该条指令是可变指令,则是否带参指令项为1,否则为0,指令执行时间是否需要考虑ΔT,取决于该指令在指令模板中段标是否在段间隔参数之后。如果是可变指令,将给出可变参数长度值,一般是两个字节长度,否则将定义为0。
[0047] 参数规则定义单元主要定义上注任务姿态机动数据块、上注任务包含的数传载荷批处理指令参数规则定义信息。比如上注任务姿态机动数据块32个字节中,某字节定义了特征码、有效数据,某字节定义了数传天线编号、地面站编号等,通过定义此信息,系统将根据相应规则对上注任务数据块进行参数信息校验,一旦与定义的规则不符,系统将进行报警提示。同时系统支持将任务块中参数单独提取并进行详细解析功能,如将32字节姿态机动数据块进行逐项解析,特征码码字,有效数据码字,数传天线编号码字等。同时,系统也支持反向生成功能,如将特征码值,有效数据等参数修改后,重新生成32字节姿态机动数据块。
[0048] 不同卫星型号,对于参数规则的定义可能会不同,对于敏捷卫星来说,也存在不同阶段对于参数规则的定义发生变化,系统需要适应此种变化而不会出现大的改动,这就需要引入一种迭代器模式(ITERATOR)。迭代器模式提供了一种方法顺序访问一个聚合对象中各个元素,而又不需要暴露该对象的内部表示。如本发明图3所示,Iterator定义了迭代器访问和遍历元素的接口;ConcreteIterator实现了具体的迭代器;Aggregate定义了容器,创建相应迭代器对象的接口;ConcreteAggregate是具体的容器,实现了创建相应迭代器的接口,该操作返回ConcreteIterator的一个适当的实例;Client是调用者,所有创建的迭代器模式供调用者使用。
[0049] 通过迭代器模式,可以实现参数规则定义的动态变化调整。如本发明的图4所示,进行具体的参数规则验证时,系统首先调用迭代器,获取目前定义的所有参数规则定义单元,这些规则定义单元可能包括姿态机动数据规则定义、数传参数规则定义、载荷参数规则定义及其他待定义规则单元。获取所有规则定义单元后,根据具体的规则定义单元,通过调用统一的接口方法,参数规则验证单元进行具体的参数规则验证操作,从而实现动态验证参数规则过程。
[0050] 数据格式定义单元主要定义上注任务数据块所需要的格式信息,典型的数据格式信息包括任务块头、元任务个数、元任务号、元任务开始时间、任务属性、元任务持续时间、包含的模板个数、模板编号、模板启动相对时间、模板各段执行标识、段间隔时间、模板参数长度及参数信息字段。
[0051] 如本发明的图5所示,对于数据格式定义单元的验证,采用迭代器模式,从而适应数据格式定义单元的变化调整。进行具体的数据格式验证时,系统首先调用迭代器,获取目前定义的所有数据格式定义单元,这些数据格式定义单元可能包括任务块头部格式定义单元、元任务个数格式定义单元、元任务号格式定义单元及其他待定义格式单元。获取所有数据格式定义单元后,根据具体的数据格式定义单元,通过调用统一的接口方法,数据格式验证单元进行具体的数据格式验证操作,从而实现动态验证数据格式的过程。
[0052] 数据接收处理单元的主要任务是任务数据块的输入及相关逻辑处理,是整个系统的数据输入模块。
[0053] 通用逻辑处理单元主要完成系统逻辑单元的处理,以供系统进行调用,比如对输入数据块进行字符统一转换处理,UTC、北京时间和格林威治时间的转换等逻辑处理单元。
[0054] 任务块仿真解析输出单元,输出解析后的报表格式,报表格式包括:指令序列和格式反演序列。其中指令序列包括:星箭分离时UTC值,任务块码字,元任务个数,最后处理的元任务号,最后处理的元任务开始时间,最后处理的元任务属性(十六进制),最后处理的元任务任务持续时间,最后处理的元任务包含的模板个数、指令名称、指令参数、指令开始执行北京时间,指令开始执行格林威治时间、指令开始执行UTC时间、姿控星时;格式反演序列包括:数据内容、码字、说明、指令块号、元任务号、模板编号、其他信息或错误信息。
[0055] 任务规划修改反演数据输出单元,进行任务规划反演操作,重新生成修改过的任务数据块,对修改后的任务数据块可以重新进行验证和仿真解析处理
[0056] 中心控制单元是系统主要核心模块,负责调用各个系统模块。对于典型的任务数据块仿真解析流程如图6所示:系统首先对通过数据接收处理单元接收的任务数据块进行逻辑处理,如果逻辑处理有问题,系统将进行报警并标识处理,如数据块中含有非十六进制字符等。通过逻辑处理单元后,进行任务数据块格式校验,同时将格式校验结果进行输出显示,便于设计人员核对。在校验过程中,一旦处理格式错误,比如上注的任务块内部包含的任务超过了13个等,系统将报警并标识处理。数据块格式校验后,系统将对格式校验通过的数据块中包含的参数信息进行校验,如果出现异常,比如可变参数共5个,参数信息只有4个等,系统将进行报警并标识处理。全部通过后,系统将进行任务数据块仿真解析处理,同时调用任务块仿真解析输出单元将解析处理后的结果进行报表输出。对于系统报警并标识处理的地方,卫星系统设计师可以根据报警类型进行任务规划修改,修改完成,可以进行任务规划反演操作,重新生成修改过的任务规划数据块,对修改后的任务规划数据块进行重新验证和仿真解析处理,从而完成敏捷卫星任务解译闭环流程。
[0057] 如本发明的图7所示,一种敏捷卫星任务解译闭环仿真验证方法,在实际使用过程中的使用步骤如下:
[0058] (1)配置任务信息,对任务数据块进行任务解译仿真之前,需要进行任务信息配置,不同的任务类型,灵活定制不同的任务信息,这些任务信息包括:星上模板定义,参数验证规则定义,数据格式定义;
[0059] (2)验证上注任务数据块,对任务数据块进行格式验证,包括数据长度验证、数据头验证、校验码字验证、元任务号冲突验证、元任务时间验证、任务属性验证、模板参数验证、模板属性验证、姿态机动数据格式验证;同时,模拟星上处理单元对上注任务数据块进行九大错误模式处理,包括①超过了最大允许元任务数量;②上注的任务数据块内部包含的元任务超过了最大允许个数;③某元任务的模板超过了最大字节数;④多个元任务没有按照时间先后顺序排列;⑤模板没有按照时间先后顺序排列;⑥前一个元任务的结束时间比后一个元任务的结束时间大;⑦插入数据块最后一个元任务的开始时间大于插入位置的起始时间;⑧插入数据块最后一个元任务的结束时间大于插入位置的结束时间;⑨其他错误;如果验证上注任务数据块完全正确,则进入步骤(3);如果验证不通过,则根据验证失败类型进行提示,跳转到步骤(4);
[0060] (3)任务仿真解析,首先,对地面任务规划系统生成的任务数据块进行星上任务仿真解析,根据任务数据块格式,将任务数据块最终解析成指令序列,自动判读任务块解译结果并将异常信息输出,避免错误任务块上注卫星其次,将任务数据块进行格式反演,反演成敏捷卫星系统所能识别的格式信息,同时将最终生成的任务数据块的解译结果与任务规划系统生成的动作序列进行比对,验证任务规划的正确性及合理性;最后,根据元任务号,对任务数据块中的批指令和姿态机动数据块进行详细解译处理,进一步细化处理结果;任务仿真解析结束后,进入步骤(5);如果卫星系统设计师对解析结果产生异议,需要修改任务数据块,则进入步骤(4);
[0061] (4)任务规划修改反演,一旦地面任务规划系统生成任务数据块有误,能够通过人机交互界面对任务块中的错误参数进行修改、重新生成任务块并对任务块进行迭代分析以保证正确性,避免手动编排任务块带来的风险,提高任务块生成的效率及可靠性;如果修改完成,此时进入步骤(1);
[0062] (5)如果任务解译闭环仿真正确,则此任务数据块将提交到地面测控站,上注到卫星进行具体任务执行,结束;如果卫星系统设计师出现任务疑问需要修改,则进入步骤(4)。
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