卫星遥测数据系统设计论文

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1系统总体设计过程控制

1．1系统应用框架设计过程

基于遥测数据管理系统的数据需求，必须有一个数据系统中心，以数据服务系统的形式保存和处理相关用户需求，对外的数据用户主要包括综合测试系统数据比对用户、办公室数据分析用户、技术实验室数据验证用户以及其它现场数据用户，因此，基于虚拟平台的卫星数据管理与应用系统总体结构。

1．2虚拟数据系统结构

基于上文中虚拟平台的卫星数据管理与应用系统框架，本文设计了基于虚拟平台的卫星数据管理系统结构，系统共包含7个方面的内容，分别为：卫星数据设计中心、数据管理控制中心、数据判读中心、测试数据中心、仿真数据中心、远程数据中心和数据应用中心。卫星数据设计中心基础应用层面进行数据管理与应用的配置设计，为管理中心提供数据管理基础，数据管理中心对全寿命周期数据进行管理和存储，并对外提供数据服务。数据判读中心对卫星研制过程中产生的重要数据进行实时自动判读，并提供报警服务。测试数据中心是对卫星地面测试时产生的数据提供监视、判读与订阅服务的数据中心。仿真数据中心是卫星研制任务仿真验证中心验证的卫星任务、接口以及指标相关的卫星验证数据，为卫星研制提供数据支持。远程数据中心是卫星研制过程中外场测试、联试以及发射场等产生的外部数据，通过远程网络进行传输入库，保证全寿命周期数据的得到存储。数据应用中心主要对外部数据用户开发的系统数据应用软件，包括监视、统计以及相关查询分析软件。

2数据系统单元设计控制

2．1卫星数据设计中心

卫星全寿命周期数据程设计中心，主要是在卫星整星论证准备前期阶段，建立卫星全寿命周期数据业务模型，规划全寿命周期数据。系统以被设计卫星的功能模型为核心，通过建模工具，建立被设计卫星数据模型，通过该数据模型能够用系统性的工具将设计的数据模型导入到系统数据库中，进行录入，自动生成应用指令序列，送交设计执行和判读系统开展工作。系统总的功能结构划分。卫星数据设计中心完成卫星研制前期的功能项目设计与测试设计流程规划，共需研发3个软件，分别包括型号状态配置工具软件、系统管理软件、系统数据设计软件。

2．2数据管理与控制中心

卫星全寿命周期数据系统中，基础数据库管理编辑软件作为参数、指令以及应用管理配置的重要的管理软件，是卫星全寿命周期数据系统建设中的重要核心系统。该项目是在现有卫星地面测试系统上建立一个基础数据库，作为卫星数据配置信息的统一存储地。同时开发出对基础数据库进行管理的系统，以适应卫星数据多用户、长期、需求的实际情况，逐步实现卫星数据应用流程信息化、设计过程自动化，充分利用卫星数据资源，提高卫星研制的效率和质量。

2．3数据判读中心

智能判读技术对卫星在设计过程和验证过程中产生的大量实时、历史遥测数据进行处理，分析卫星海量参数信息的内在联系、变化规律，以及这些变化关系与卫星健康状态、工作状态之间的关系，从而生成与故障诊断需要的故障模式、故障诊断模型。设计过程中，故障诊断服务器接收卫星遥测数据，根据卫星遥测数据、故障模式以及故障诊断模式信息，判断卫星目前所处的状态，诊断故障机理，并将诊断结果、应急处理信息发送给多星数据管理中心管理员，给地面分析人员提出指导性建议，尽快将卫星从故障状态恢复成正常状态。

2．4测试数据中心

测试系统的MTP接收控制台指令发送请求，并对照配置信息核对后将遥控指令数据发送到遥控前端，由前端再经测控分系统将完整的遥控帧数据通过无线信道发送到星上。MTP接收遥测前端的遥测帧数据，并进行解析，广播完整帧数据，并接收对外的包数据、参数处理结果的订阅服务，数据库服务器接收综合测试局域网上UDP广播帧数据，解析帧、包、参数数据，并实时入库，对外提供实时数据订阅监视、历史数据查询、统计、曲线显示功能。

2．5仿真数据中心

仿真系统是卫星研制过程不可缺少的技术验证手段。卫星平台虚拟仿真测试系统具有两种系统仿真模式：全数字仿真模式和半物理仿真模式。全数字仿真环境作为整个仿真系统任务配置和调度的核心，负责对仿真任务的配置和加载与仿真型号对应的仿真软件和星载飞行程序，负责仿真场景的设置、仿真过程的控制及提供仿真数据的显示；半物理仿真环境下，由星务主机半物理仿真设备完成星务的仿真任务，仿真系统作为星务主机的遥测遥控前端，与其他分系统全数字仿真或半物理仿真系统一起配合运行完成星务半物理仿真任务、姿轨控半物理或其他分系统的仿真任务。

2．6远程数据中心

卫星远程数据中心实时接收处理发射场区、在轨等外场区卫星数据、调度信息、视频等信息，对卫星状态进行实时监视分析。建立以远程数据控制为主、北京远程支持为辅的远程数据共享与监视模式，将外场现场下行遥测数据源码、遥控指令执行信息和视频采集数据实时传回北京，支持专家和型号设计师、测试人员实时进行数据判读，远程监视外场的技术进展，远程支持、参与外场的技术状态分析、异常问题分析以及故障处理，提高设计师和测试人员的并行工作效率。

3通讯协议设计控制

3．1以太网通信接

该接口负责按照接口协议进行整个遥测管理与应用系统的数据通信。此通信协议是一个广域网统一的数据协议，适用此系统内部7个系统模块内部的通信，还适用系统与系统之间的协议，也适用仿真测试系统全数字仿真部分。

3．2CAN通信接口

此协议适用于半物理仿真部分的半物理设备间的协议。在小卫星的半物理仿真方式下，各仿真分系统与星务主机的通讯通过接口转换计算机采用小卫星CAN总线通讯协议进行信。接口转换计算机采用标准19英寸4U机箱1台，机箱内安装1块电源控制板卡、4块下位机仿真板卡和1块星务主机仿真板卡。

4设计过程基线控制

4．1设计基线确立过程控制

基线在配置管理计划中规划，在指定里程碑处创建，并与项目中的里程碑保持同步，每个基线都将接受配置管理的严格控制。设计基线是软件开发过程中的一些关键时间节点，便于检查和确认设计阶段的开发成果，同时也有利于变更控制，设计基线的确定过程如图5所示。基线是下一步开发和修改的基准和出发点。有了设计基线的规定后，就可以禁止跨越里程碑去修改设计阶段“已冻结”的工作成果。作为设计阶段的产品线应是稳定的，设计基线的规格说明应该是通过评审的，对基线的修改将严格按照变更控制要求进行。

4．2设计基线变更过程控制

设计变更控制是通过创建产品基线，在整个软件生命周期中对软件变化进行控制。变更控制的主要目的是创建一套控制软件修改的机制，保证生产符合质量标准的软件，同时保证在同一版本中的各元素可以正常工作，以确定在变更控制过程中控制什么、如何控制、谁控制变更、何时接受变更、批准和测试。

5结论

卫星全寿命周期数据应用已经被越来越多的专家重视。本文在全寿命周期数据系统设计过程中应用软件的开发过程控制管理，旨在提高软件的开发效率。研究了航天卫星遥测数据管理与应用系统设计过程的基本框架，本文以模块化化设计的理念，分析了卫星数据管理系统的系统框架、模块和功能结构，为保证设计过程有序，最后对系统设计过程的基线确定和基线变更给出了分析。

作者：刘海芳 单位：中国空间技术研究院