基于微服务代理的天基资源虚拟化管控系统技术方案

本发明专利技术提出一种基于微服务代理的天基资源虚拟化管控系统，实现对通信、存储、计算、载荷等资源的控制管理。包括系统服务模块、载荷控制模块、数据资源管理模块、流程驱动模块、星间通信管理模块、组件管理模块、计算服务模块；所述系统服务模块用于软件遥测采集、微服务模块状态监控；所述载荷控制模块负责实现载荷软硬件遥测量采集、遥控指令接收处理、卫星资源状态管理、系统硬件工作状态切换控制、系统固件修复和重构；所述数据资源管理模块负责根据业务需求和运行状态对处理产品数据、基础支撑数据进行组织管理，提供访问和传输服务，并进行自动化的数据生命周期管理。行自动化的数据生命周期管理。行自动化的数据生命周期管理。

【技术实现步骤摘要】
基于微服务代理的天基资源虚拟化管控系统


[0001]本专利技术属于天基边缘智能计算与网络化应用服务
，涉及一种基于微服务代理的天基资源虚拟化管控系统。

技术介绍

[0002]近年来，天基数据在轨处理与天基网络化应用服务技术得到了众多研究者的密切关注。天基边缘智能计算与网络化应用服务技术应运而生。天基智能处理，天基大数据与天基云服务是未来发展的趋势。
[0003]现有天基在轨数据处理系统能够在轨完成传感器数据的目标检测、识别、定位等快速数据处理，提取用户关心的信息，并通过星地通信链路向地面分发处理产品。这些系统通常针对特定数据处理任务进行定制化的软件设计与开发，处理系统在不同的天基节点之上且相互独立运行，系统间能够在地面运控下开展一定的指令交互与配合，实现一定程度上的协同与应用。然而随着卫星智能化水平越来越高，传统基于目标导向的集成开发模式已经难以适应天基边缘智能应用日益增长的需求。迫切需要一种新的应用集成与管控模式。
[0004]天基资源虚拟化管控系统是卫星提供网络化应用服务的“大脑”，它负责管理了卫星的通信、存储、计算、传感器等各类实体资源，调度系统观测、处理、规划、分发、融合，向用户提供各类应用服务。但是由于不同航天器的底层硬件设施差异极大，使用要求五花八门，这就造成了在轨应用服务系统“烟囱式”发展的效应，开发者耗费大量了精力于诸多重复性、兼容适配工作中，极大限制了系统的效能。
[0005]对于应用开发者需要关注的是资源应用的特性，而不需要关注资源底层运行控制操作的细节。为了屏蔽不同类型实体资源的差异性，提升系统间兼容性与安全性，需要对天基资源进行了标准化的封装，提供应用通用的服务接口，实现对资源的虚拟化管控。

技术实现思路

[0006]为了提升天基边缘智能计算与网络化应用服务系统的可扩展性、通用性和容错性，本专利技术提出一种基于微服务代理的天基资源虚拟化管控系统，实现对通信、存储、计算、载荷等资源的控制管理，支持网络化在轨应用服务系统的开发、集成与动态扩展升级。
[0007]本专利技术通过以下技术方案实现。
[0008]一种基于微服务代理的天基资源虚拟化管控系统，包括系统服务模块、载荷控制模块、数据资源管理模块、流程驱动模块、星间通信管理模块、组件管理模块、计算服务模块；
[0009]所述系统服务模块用于软件遥测采集、微服务模块状态监控，实现用户需求接收、响应，作业任务发起与管理、定时任务管理以及系统运行与状态监测；
[0010]所述载荷控制模块负责实现载荷软硬件遥测量采集、遥控指令接收处理、卫星资源状态管理、系统硬件工作状态切换控制、系统固件修复和重构；
[0011]所述数据资源管理模块负责根据业务需求和运行状态对处理产品数据、基础支撑数据进行组织管理，提供访问和传输服务，并进行自动化的数据生命周期管理；
[0012]所述流程驱动模块负责异构计算资源的作业任务控制与流程调度；
[0013]所述星间通信管理模块负责分布式天基资源虚拟化管控系统之间应用消息模块到模块间通信的服务代理；
[0014]所述组件管理模块负责对系统内各模块进行注册、升级、部署、回滚、保护与修复；
[0015]所述计算服务模块负责对计算资源的运行监控、计算任务调度和组件更新维护功能。
[0016]本专利技术的有益效果：
[0017]本专利技术提出了一种基于微服务代理的天基资源虚拟化管控系统。针对航天器应用系统扩展性差与迭代速度慢的弊端，结合标准化、可靠性加固等需求，本专利技术以微服务的方式集成了系统各功能模块，实现了对卫星通信、存储、计算、传感器等资源的抽象、封装、管控，大大提升了应用扩展更新的效率，实现了星群资源的统一有效整合与资源的协同控制，有效支撑了在轨任务规划、在轨数据处理、在轨信息服务的天基边缘智能网络化应用服务。
附图说明
[0018]图1为本专利技术天基资源虚拟化管控系统结构示意图；
[0019]图2为本专利技术具体实施方式中系统服务模块实现示意图；
[0020]图3为本专利技术具体实施方式中载荷控制模块实现示意图；
[0021]图4为本专利技术具体实施方式中数据资源管理模块实现示意图；
[0022]图5为本专利技术具体实施方式中流程驱动模块实现示意图；
[0023]图6为本专利技术具体实施方式中星间通信管理模块实现示意图；
[0024]图7为本专利技术具体实施方式中组件管理模块实现示意图；
[0025]图8为本专利技术具体实施方式中计算服务模块实现示意图；
[0026]图9为本专利技术具体实施方式中消息管家模块实现示意图；
[0027]图10为本专利技术具体实施方式中固件三模冗余自动恢复流程示意图。
具体实施方式
[0028]下面结合附图对本专利技术作详细说明。
[0029]如图1所示，本实施方式中的一种基于微服务代理的天基资源虚拟化管控系统，包括系统服务模块、载荷控制模块、数据资源管理模块、流程驱动模块、星间通信管理模块、组件管理模块、计算服务模块；
[0030]该系统还包括消息管家模块和固件三模冗余保护模块；
[0031]如图2所示，所述系统服务模块用于软件遥测采集、微服务模块状态监控，实现用户需求接收、响应，作业任务发起与管理、定时任务管理以及系统运行与状态监测。具体包括消息处理与管理单元、遥控指令处理单元、需求管理单元、状态采集单元、心跳监测单元、计算任务管理单元、定时任务管理单元；
[0032]所述消息处理与管理软件单元负责接收响应来自其它模块的系统运控请求，调用其他软件单元执行操作的触发者、管理者；同时负责整个系统日常维护和管理工作，包括软
件日志维护、软件启动与退出时序控制、软件自检；
[0033]所述遥控指令处理单元负责接收、解析处理各类遥控指令；具体为：从所述消息处理与管理软件单元处接收遥控指令源码，按照指令格式要求进行解析处理，并验证所述指令格式参数的正确性，获取遥控指令类型，维护遥控指令计数，并根据遥控指令处理需求再分配至对应的模块或单元进行任务处理；
[0034]所述需求管理单元根据用户发送的需求请求消息或者自主生成需求，调配任务规划、处理流程生产以及用户需求的闭环反馈。本实施例中，所述需求管理单元对需求信息、需求相关联的任务信息、需求的推送状态采用数据库方式进行过程管理，当需求的用户登录到系统后，将检索用户相关需求，并自动触发需求状态的推送；
[0035]所述状态采集单元负责收集各模块的工作状态和工作参数，并按照指定格式进行序列化，定期发送给载荷控制模块更新到系统软件遥测量中；
[0036]所述心跳监测单元负责监测载荷控制模块、数据资源管理模块、流程驱动模块、星间通信管理模块、组件管理模块、计算服务模块是否正常工作；具体采用以下方式：所述心跳监测单元通过周期向上述各个模块发送同步消息，观察各模块是否及时回复消息来监测各模块是否正常工作，消息队列是否畅通；
[0037]所述计算任务管理单本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于微服务代理的天基资源虚拟化管控系统，其特征在于，包括系统服务模块、载荷控制模块、数据资源管理模块、流程驱动模块、星间通信管理模块、组件管理模块、计算服务模块；所述系统服务模块用于软件遥测采集、微服务模块状态监控，实现用户需求接收、响应，作业任务发起与管理、定时任务管理以及系统运行与状态监测；所述载荷控制模块负责实现载荷软硬件遥测量采集、遥控指令接收处理、卫星资源状态管理、系统硬件工作状态切换控制、系统固件修复和重构；所述数据资源管理模块负责根据业务需求和运行状态对处理产品数据、基础支撑数据进行组织管理，提供访问和传输服务，并进行自动化的数据生命周期管理；所述流程驱动模块负责异构计算资源的作业任务控制与流程调度；所述星间通信管理模块负责分布式天基资源虚拟化管控系统之间应用消息模块到模块间通信的服务代理；所述组件管理模块负责对系统内各模块进行注册、升级、部署、回滚、保护与修复；所述计算服务模块负责对计算资源的运行监控、计算任务调度和组件更新维护功能。2.如权利要求1所述的一种基于微服务代理的天基资源虚拟化管控系统，其特征在于，所述系统服务模块包括消息处理与管理单元、遥控指令处理单元、需求管理单元、状态采集单元、心跳监测单元、计算任务管理单元、定时任务管理单元；所述消息处理与管理软件单元负责接收响应来自其它模块的系统运控请求，调用其他软件单元执行操作的触发者、管理者；所述遥控指令处理单元负责接收、解析处理各类遥控指令；所述需求管理单元根据用户发送的需求请求消息或者自主生成需求，调配任务规划、处理流程生产以及用户需求的闭环反馈；所述状态采集单元负责收集各模块的工作状态和工作参数，并按照指定格式进行序列化，定期发送给载荷控制模块更新到系统软件遥测量中；所述心跳监测单元负责监测载荷控制模块、数据资源管理模块、流程驱动模块、星间通信管理模块、组件管理模块、计算服务模块是否正常工作；所述计算任务管理单元负责管理计算各模块的开关机过程、数据处理任务、算法参数配置管理以及组件更新；所述定时任务管理单元负责执行维护定时任务。3.如权利要求2所述的一种基于微服务代理的天基资源虚拟化管控系统，其特征在于，所述遥控指令处理单元具体为：从所述消息处理与管理软件单元处接收遥控指令源码，按照指令格式要求进行解析处理，并验证所述指令格式参数的正确性，获取遥控指令类型，维护遥控指令计数，并根据遥控指令处理需求再分配至对应的模块或单元进行任务处理。4.如权利要求2或3所述的一种基于微服务代理的天基资源虚拟化管控系统，其特征在于，所述需求管理单元对需求信息、需求相关联的任务信息、需求的推送状态采用数据库方式进行过程管理，当需求的用户登录到系统后，将检索用户相关需求，并自动触发需求状态的推送。5.如权利要求2或3所述的一种基于微服务代理的天基资源虚拟化管控系统，其特征在于，所述心跳监测单元通过周期向上述各个模块发送同步消息，观察各模块是否及时回复
消息来监测各模块是否正常工作，消息队列是否畅通。6.如权利要求2或3所述的一种基于微服务代理的天基资源虚拟化管控系统，其特征在于：所述定时任务管理单元维护实时任务计划列表，每秒将检查所述列表中是否有任务到时需要执行，若有任务到预定时间符合执行条件，则触发定时任务同时删除任务计划列表中该条任务信息。7.如权利要求1所述的一种基于微服务代理的天基资源虚拟化管控系统，其特征在于：所述载荷控制模块包括消息处理与总控制单元、星务CAN总线通信单元、遥控处理单元、硬件控制单元、遥测采集单元、卫星状态管理单元；所述消息处理与总控制单元，负责接收处理来自其他模块的消息请求，并调用相应的单元完成任务的处理；所述星务CAN总线通信单元，负责与星务完成CAN总线消息的收发处理；所述遥控处理单元负责解析CAN遥控指令，分类处理各类遥控指令，并将指令转发给系统服务模块；所述硬件控制单元负责系统模块不同工作状态之间的切换，保证系统处于可靠工作状态；所述遥测采集单元负责周期采集系统各个模块遥测量、软件遥测量，当模块遥测量出现异常或者采集异常时反馈给硬件控制单元进行故障处理，接收消息处理与总控制单元发送的传感器任务包，并对遥测量进行序列化打包处理；所述卫星状态管理单元负责本星卫星广播数据的管理和星间状态同步，通过消息处理及主控制单元查询卫星实时状态和向数据处理模块的周期广播卫星姿轨状态数据。8.如权利要求7所述的一种基于微服务代理的天基资源虚拟化管控系统，其特征在于：所述星务CAN总线通信单元将指令、请求、遥测数据发送给星务计算机，同时接收所述星务计算机发来的CAN广播数据、CAN遥控指令，并进行缓存管理，等待相应的单元进行处理。9.如权利要求8所述的一种基于微服务代理的天基资源虚拟化管控系统，其特征在于：所述遥控指令为硬件控制指令时，采用先入先出方式，对于硬件控制的具体动作时序，则调用硬件控制类进行具体处理。10.如权利要求7或8或9所述的一种基于微服务代理的天基资源虚拟化管控系统，其特征在于：所述硬件控制单元接收来自所述消息处理与总控制单元的开关机任务请求，然后根据硬件切换约束条件和硬件切换控制时序调用底层控制API切换系统到所需的硬件工作状态，同时监测各硬件模块上下电后遥测是否正常，系统是否正确切换到所需状态；当收到的开关机任务与当前状态冲突，则反馈任务失败。11.如权利要求7或8或9所述的一种基于微服务代理的天基资源虚拟化管控系统，其特征在于：所述载荷控制模块还包括恢复出厂设置单元，负责校验刷新系统出厂设置固件和计算模块系统固件重构，当收到消息处理及主控制单元的恢复出厂设置指令后，将系统固件恢复到出厂状态，当收到消息处理及主控制单元的计算模块系统固件重构指令后，将发起对计算模块系统固件的修复。12.如权利要求1所述的一种基于微服务代理的天基资源虚拟化管控系统，其特征在于：所述数据资源管理模块包括消息处理单元、数据库访问引擎单元、产品管理单元、数...

【专利技术属性】
技术研发人员：林智莘，王明志，刘伟，王振舟，张凯，胡玉新，
申请(专利权)人：中国科学院空天信息创新研究院，
类型：发明
国别省市：