基于知识库的航天测控中心路由系统的设计方法技术方案

本发明专利技术公开的基于知识库的航天测控中心路由系统的设计方法，首先根据现有测控任务数据定义初始知识库，建立路由系统的基本运行规则，然后分析新增测控任务需求，根据新增测控任务对现有知识库进行继承或更新，必要时新增处理软件以适应测控任务需求，从而得到测控应用路由系统：最后新增测控任务上线后，进行任务联试，验证测控路由系统是否既保证满足新增任务需求，又不对已经有的任务造成影响，验证确保成功后执行航天测控任务。本发明专利技术公开的方法设计的路由系统满足具备可扩充性，通过增加路由知识和特殊处理软件，能适应测控任务需求，支持多测站、多任务、复杂需求下的测控数据路由与处理，降低了测控中心其他软件子系统的设计复杂度。

Design Method of Routing System for Space TT&C Center Based on Knowledge Base

【技术实现步骤摘要】
基于知识库的航天测控中心路由系统的设计方法
本专利技术属于航天测量与控制领域，涉及一种基于知识库的航天测控中心路由系统的设计方法。
技术介绍
航天测控中心应用路由系统是测控中心内外测控数据交换的枢纽。面对分布在全国十多个测控站点以及一些国外测控站，适应多变的测控数据实时路由与处理需求，这些需求主要有以下三类：一是常规测控数据路由需求，即按照现有测控数据传输协议(包含数据格式和传输要求)规定进行测控数据路由；二是任务特殊需求，此类需要往往不符合测控数据传输协议规定，是特定航天测控任务下的特殊需求；三是扩展业务需求，如火箭原始遥测、星遥预处理等，此类需求往往需要对现有路由系统进行扩充。航天测控中心的日常运行有其自身的特点：一是业务运行不中断，即7*24小时都有卫星测控任务，因此测控中心负责实时处理的软件系统必须稳健可靠，几年或者十几年无需停机维护；二是新的卫星测控任务可能会带来频繁的需求更动，需求更动导致的软件升级必须平稳顺畅，尽量不出现升级导致的故障，针对可能出现的故障点则应从设计上尽量保证故障是局部故障，而非全局停摆。根据传统的模式，航天测控中心应用路由系统由专门软件系统实现，该系统根据任务需求实现测控数据流转及处理，软件开发人员根据任务需求修改软件，并加强测试保证其稳定性，整体流程由同一进程实时在主备机同时运行，其硬件环境如图1所示，软件结构如图2所示。该模式在以往航天器发射密度较低、新增需求不多的情况下没有问题，但是随着近年来我国航天测控任务频度的增大，在轨卫星数量迅速增长，一些创新性任务如载人航天、探月等对测控数据流转、数据预处理等要求导致系统扩展、更新部署较多，对系统稳定性造成一定影响，甚至出现一些可能威胁航天器安全的问题，该问题是我国航天测控领域近年来面临的紧迫问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于知识库的航天测控中心路由系统的设计方法，解决传统模式下的测控应用路由系统在需求和任务多的情况下，系统稳定性差和威胁航天器安全的问题。本专利技术所采用的技术方案是，基于知识库的航天测控中心路由系统的设计方法，具体操作步骤如下：步骤1.根据现有测控任务数据定义初始知识库，建立路由系统的基本运行规则：根据现有测控协议的规定，对知识库进行知识添加，依据不同类型的软件进程和测控任务实例对其应掌握的知识库进行一一对应设置；步骤2.分析新增测控任务需求，根据新增测控任务对现有知识库进行继承或更新，必要时新增处理软件以适应测控任务需求，从而得到测控应用路由系统：对于一般新增测控任务，测控任务状态完全符合测控数据传输协议规定，在系统中增加相应的任务路由软件；对于新增测控任务需要特殊处理时，则对现有知识库进行扩充或者修订，在扩充和修订的过程中应首先进行知识库验证，避免出现逻辑矛盾，导致实际处理与预期不一致的现象；步骤3.新增测控任务上线后，进行任务联试，验证测控路由系统是否既保证满足新增任务需求，又不对已经有的任务造成影响，验证确保成功后执行航天测控任务。本专利技术的其他特点还在于，知识库的推理算法具体过程如下：首先，定义推理知识单元K和知识运算符T；其中，K包括四个要素：优先级P、条件C、排他标识F和消息名字集R；知识运算符T：T(K1,K2,…,Kn)(D)＝RR(Ff,Rf)，其中K1,K2,…,Kn为知识单元组成的集合，D为待处理数据，RR为推理知识结果，由两部分组成，一是流程排他结果FR，二是消息名字集RS；然后，第一步读取所有知识单元集合中所有K的优先级P，进行排序，以0为最优先，形成若干知识单元子集；第二步对当前待处理数据D，即，需要进行路由计算的数据按照最高优先级知识单元子集顺次进行条件匹配，如果匹配成立，则舍弃后续知识单元子集，否则继续匹配，如果所有的匹配都不成立，则RR结果中FR为false，RS为空集；对于一个知识单元子集，如果第一条知识单元K匹配成功，则将其R并入RS，将FR置为F，如果再有一条知识单元K匹配成功则将其R继续并入RS，FR的值为上次匹配FR与当前规则F逻辑求与，遍历所有当前知识单元子集，最终RS、FR将组成推理结果RR；步骤1中依据不同类型的软件进程和测控任务实例对其应掌握的知识库进行一一对应设置的具体过程如下：(1)对于测站代理软件一般情况下无需掌握任何知识，其知识库设置为空，按照系统设计将测控任务数据直接转发至对应任务路由软件；(2)任务路由软件掌握的知识库需要对现有测控数据传输协议进行充分理解，即，外来数据无条件路由给数据库系统存储，测控中心外发数据根据存储标示看是否路由给数据库，路由知识需要完备描述至任务路由软件知识库；(3)特殊处理软件一般无需知识库，但若复用路由系统现有进程，构建测控任务数据消息流转时需要增加。步骤2中对于新增测控任务需要特殊处理时，对现有知识库进行扩充或者修订的具体过程如下：如果新增测控任务需求仅涉及路由新规则，一般更新知识库增加新的路由规则；如果新增测控任务需求涉及新的处理，则需要将现有的测控数据使用知识库知识引出现有的处理流程，新增一个或一组软件进程处理后，依据充分利用现有进程协作关系的原则，完整实现新增任务需求。步骤3中任务联试的具体内容如下：(1)对新增测控任务进行功能检查，包括符合测控数据传输协议的数据是否路由正确以及不符合测控数据传输协议的数据是否被正确特殊处理；(2)如果涉及到测站代理软件和特殊处理软件的，是否会影响其它测控任务，需要做专项的兼容性检查或测试，路由系统中设计有专门的诊断机制，可以对进程间消息、网络信息进行实时监视，通过诊断机制发出的诊断信息可以确定整个路由系统的工作是否按照预期进行。本专利技术的有益效果是，基于知识库的航天测控中心路由系统的设计方法，解决传统模式下的测控应用路由系统在需求和任务多的情况下，系统稳定性差和威胁航天器安全的问题。相比于传统的测控应用路由系统具有以下优势：1)本专利技术的方法设计的基于知识库的航天测控中心应用路由系统，支持多测站、多任务、复杂需求下的测控数据路由与处理，降低了测控中心其他软件子系统的设计复杂度；2)本专利技术的方法设计了一套知识库描述语言和操作指引，可以适应共存需求，比如，数据既要路由给数据库子系统也要路由给设备监视系统的要求，也可以适应排他性需求；3)本专利技术的方法设计的基于知识库的航天测控中心应用路由系统，设计了路由系统进程诊断接口，在路由系统进行测控任务联试时，诊断接口及其分析工具可以有效诊断当前路由系统是否按照预期运行，未按预期运行时可以尽快找出问题的发生点。4)本专利技术的方法设计的基于知识库的航天测控中心应用路由系统能够满足现有测控任务数据路由与处理要求，而且具备可扩充性，通过增加路由知识和特殊处理软件，可以适应后续测控任务需求。附图说明图1是传统航天测控中心应用路由系统硬件环境示意图；图2是传统航天测控中心应用路由软件结构示意图；图3是本专利技术的基于知识库的航天测控中心路由系统的硬件环境示意图；图4是本专利技术的基于知识库的航天测控中心路由系统的软件结构示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术的核心要义是在测控中心建立一套独立运行的航天测控中心应用级路由系统，并设计了一套基于知识库的推理算法模型，系统在推理算法模型的指导下开展测控数据路由与处理。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于知识库的航天测控中心路由系统的设计方法，其特征在于，具体操作步骤如下：步骤1.根据现有测控任务数据定义初始知识库，建立路由系统的基本运行规则：根据现有测控协议的规定，对知识库进行知识添加，依据不同类型的软件进程和测控任务实例对其应掌握的知识库进行一一对应设置；步骤2.分析新增测控任务需求，根据新增测控任务对现有知识库进行继承或更新，必要时新增处理软件以适应测控任务需求，从而得到测控应用路由系统：对于一般新增测控任务，测控任务状态完全符合测控数据传输协议规定，在系统中增加相应的任务路由软件；对于新增测控任务需要特殊处理时，则对现有知识库进行扩充或者修订，在扩充和修订的过程中应首先进行知识库验证，避免出现逻辑矛盾，导致实际处理与预期不一致的现象；步骤3.新增测控任务上线后，进行任务联试，验证测控路由系统是否既保证满足新增任务需求，又不对已经有的任务造成影响，验证确保成功后执行航天测控任务。

【技术特征摘要】
1.基于知识库的航天测控中心路由系统的设计方法，其特征在于，具体操作步骤如下：步骤1.根据现有测控任务数据定义初始知识库，建立路由系统的基本运行规则：根据现有测控协议的规定，对知识库进行知识添加，依据不同类型的软件进程和测控任务实例对其应掌握的知识库进行一一对应设置；步骤2.分析新增测控任务需求，根据新增测控任务对现有知识库进行继承或更新，必要时新增处理软件以适应测控任务需求，从而得到测控应用路由系统：对于一般新增测控任务，测控任务状态完全符合测控数据传输协议规定，在系统中增加相应的任务路由软件；对于新增测控任务需要特殊处理时，则对现有知识库进行扩充或者修订，在扩充和修订的过程中应首先进行知识库验证，避免出现逻辑矛盾，导致实际处理与预期不一致的现象；步骤3.新增测控任务上线后，进行任务联试，验证测控路由系统是否既保证满足新增任务需求，又不对已经有的任务造成影响，验证确保成功后执行航天测控任务。2.如权利要求1所述的基于知识库的航天测控中心路由系统的设计方法，其特征在于，所述知识库的推理算法具体过程如下：首先，定义推理知识单元K和知识运算符T；其中，K包括四个要素：优先级P、条件C、排他标识F和消息名字集R；知识运算符T：T(K1,K2,…,Kn)(D)＝RR(FR,RS)，其中K1,K2,…,Kn为知识单元组成的集合，D为待处理数据，RR为推理知识结果，由两部分组成，一是流程排他结果FR，二是消息名字集RS；然后，第一步读取所有知识单元集合中所有K的优先级P，进行排序，以0为最优先，形成若干知识单元子集；第二步对当前待处理数据D，即，需要进行路由计算的数据按照最高优先级知识单元子集顺次进行条件匹配，如果匹配成立，则舍弃后续知识单元子集，否则继续匹配，如果所有的匹配都不成立，则RR结果中FR为false，RS为空集；对于一个知识单元子集，如果第一条知识单元K匹配成功，则将其R并入RS，将FR置为F，如果再...

【专利技术属性】
技术研发人员：王元，王超，于宁波，崔卫华，黄普，张智斌，张扬，徐小泉，邹磊，秦晓勇，
申请(专利权)人：中国西安卫星测控中心，
类型：发明
国别省市：陕西,61