一种基于ＡＯＳ标准的卫星数据系统仿真平台技术方案

一种基于ＡＯＳ标准的卫星数据系统仿真平台，它由数据库、数据系统仿真软件和外部数据注入与接收环境３部分组成。外部数据注入与接收环境的输出通过以太网连接到数据系统仿真软件，该仿真软件输出的ＳＱＬ查询语句连接到数据库，数据库将查询结果返回给数据系统仿真软件，该仿真软件输出的遥测数据及转发数据连接到外部数据注入与接收环境。其中，数据系统仿真软件又由遥控指令注入模块、仿真初始化及参数配置模块、数据管理模块和仿真状态显示模块４个子模块组成。遥控指令注入模块和仿真初始化及参数配置模块的输出均连接到数据管理模块，数据管理模块的输出连接到仿真状态显示模块。本发明专利技术能够实时模拟卫星遥控指令的处理过程及对参数和运行状态的影响，实现二级调度的遥测下传策略，并实现星上数据管理功能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种系统仿真平台，尤其涉及一种基于AOS标准的卫星数据系统仿真平台，属于卫星数据系统仿真领域。
技术介绍
为了适应空间技术发展的需求，CCSDS(空间技术委员会)制定了适用于中、高数据速率航天器的高级在轨系统(简称AOS)。目前在国外的中继卫星、空间站、载人航天器中，大都采用了AOS标准。 AOS的优势主要在于 传统PCM遥测体制采用帧复用，一旦帧结构确定，数据下传周期就无法改变，对高级业务有很大的局限性；AOS采用虚拟信道(简称VC)和源包(简称PK)二级调度策略，灵活性强，信道利用率高； 目前我国航天器高速数据的传输需要单独占用一个射频信道，而AOS按调度策略将所有数据合路在一个数据流中，采用一个射频信道，简化了设备； 目前国内用于飞控演练的卫星模拟器主要仿真的是传统的测控数据体制。而不论从技术角度，还是从国际合作、信息共享的角度，我国未来的航天器测控数据体制都迫切需要采用AOS标准。因此，设计一种AOS标准的数据系统仿真平台具有重要意义。
技术实现思路
1、目的本专利技术的目的是提供一种基于AOS标准的卫星数据系统仿真平台，它克服了现有技术的不足，能够实时模拟卫星遥控指令的处理过程及对参数和运行状态的影响，实现二级调度的遥测下传策略，并实现星上数据管理功能。
技术实现思路
如图1所示，本专利技术一种基于AOS标准的卫星数据系统仿真平台，整个系统包含3部分1、数据库10，存储PK参数名称及位置，存储遥控指令对应的遥测参数变化；2、数据系统仿真软件20，完成基于AOS标准的卫星数据管理系统的仿真功能；3、外部数据注入与接收环境40，提供注入给数据系统仿真软件20的数据，并接收其输出的遥测及转发数据。它们之间的相互连接关系是外部数据注入与接收环境40的输出通过以太网30连接到数据系统仿真软件20，数据系统仿真软件20输出的SQL查询语句连接到数据库10，数据库10将查询结果返回给数据系统仿真软件20，数据系统仿真软件20输出的遥测数据及转发数据连接到外部数据注入与接收环境40。 所述的数据库10，采用Microsoft SQL Server2000实现。数据系统仿真软件20通过Visual C++6.0环境下的SQL语句对数据库进行访问。 所述的数据系统仿真软件20，与外部数据注入与接收环境40之间通过以太网30进行数据交互。所用的网络协议为UDP点对点和UDP组播。 该数据系统仿真软件20由4部分组成遥控指令注入模块11、仿真初始化及参数配置模块21、数据管理模块31和仿真状态显示模块41。其中，遥控指令注入模块11、仿真初始化及参数配置模块21、仿真状态显示模块41为外围部分，是用户操作仿真软件的接口；数据管理模块31为核心部分，完成数据系统仿真功能。这4部分之间的相互连接关系是遥控指令注入模块11和仿真初始化及参数配置模块21的输出均连接到数据管理模块31，数据管理模块31的输出连接到仿真状态显示模块41。 该遥控指令注入模块11将用户从本机以指令代号形式注入的遥控指令传给上行数据预处理模块，实现在没有外部指令注入的情况下仍能够完成仿真功能。 所述遥控指令注入模块11由Visual C++ 6.0软件编程平台支撑，结合配置文件和码表文件，实现了直接指令和部分有指令号的间接指令的发送，流程图如图4所示。首先需用户选择要发送普通直接指令还是间接指令，若发送直接指令则输入指令格式、指令号及PN码，根据所输入信息查询配置文件找到指令格式对应的指令字、查询直接指令码表找到指令号对应的15字节比对码，然后根据指令格式的定义将各部分分别填入相应位置，凑成一条完整的直接指令，通过UDP协议先后发送指令和执行脉冲宽度；若发送间接指令则输入指令号、间接指令号及PN码，根据所输入信息查询配置文件找到指令格式对应的指令字、查询直接指令码表找到间接指令对应的15字节比对码，并查询间接指令码表找到间接指令号对应的指令码，然后根据指令格式的定义将各部分分别填入相应位置，凑成一条完整的间接指令，通过UDP协议发送指令。 该仿真初始化及参数配置模块21将用户通过二进制文件、配置文件指定的初始参数值传给相关模块进行初始化，并启动仿真。二进制文件为各PK参数的初值；配置文件内容有两种，一种为参数配置，如卫星地址码、指令格式前导码、网络参数等；另一种为遥控指令码表，存储15字节比对码及对应的指令号。 所述仿真初始化及参数配置模块21由Visual C++ 6.0软件编程平台支撑，流程图如图5所示。首先进行数据库访问初始化，然后读取配置文件、码表文件、源包初值文件，并进行各PK和VC的初始化，为遥测下传做准备。最后创建相关文件，如日志文件、遥测存储文件等，并启动仿真。 该仿真状态显示模块41实现两个功能实时参数显示和参数修改。实时参数显示功能接收遥测下传模块52的数据，显示当前下传的遥测帧源码，并将能够反映仿真过程状态的重要参数翻译成物理意义后显示；接收遥控指令处理模块22的数据，显示遥控指令的接收时间、指令号及处理情况。参数修改功能提供给用户在仿真过程中修改PK参数值的接口，在列表框中显示由用户选择的某个PK所有参数的参数名称和当前值，单击某个参数名，在“修改值”一栏中输入新的值，点“确定”即可完成修改。此后该参数以修改后的值进行下传。 所述仿真状态显示模块41由Visual C++ 6.0软件编程平台支撑，主要用到列表控件和编辑框控件来实现数据的显示。 该数据管理模块31包括5个子模块上行数据预处理模块12、遥控指令处理模块22、仿真过程控制模块32、遥测数据维护模块42、遥测下传模块52。它们之间的相互连接关系是上行数据预处理模块12的输出连接到遥控指令处理模块22，遥控指令处理模块22的输出连接到仿真过程控制模块32，仿真过程控制模块32的输出连接到遥测数据维护模块42、遥测数据维护模块42的输出连接到遥测下传模块52。 该上行数据预处理模块12对所有上行数据进行分类、处理。上行数据有五种遥控指令帧、执行脉冲宽度、网络时间秒中断、起飞时间和轨道根数。 所述上行数据预处理模块12由Visual C++ 6.0软件编程平台支撑，流程图如图6所示。首先根据信息类型进行分类，遥控指令帧和执行脉冲宽度传给遥控指令处理模块22进行后续处理；收到网络时间秒中断则修改本机时间，与中心网络时间保持一致；起飞时间和轨道根数不做处理，直接转发给外部数据注入与接收环境40。 该遥控指令处理模块22对上行数据预处理模块12输出的遥控指令帧和执行脉冲宽度进行处理，完成对指令的验证、译码、和执行。遥控指令分为直接指令和间接指令两种，直接指令与传统的测控数据体制下的指令类似，有完整的发令周期，即遥控指令帧——执行脉冲宽度，来实现星地大回路比对。而间接指令是包含针对AOS数据管理功能的数管指令的指令包，根据数管指令的长度，一条间接指令可以包含多条数管指令，一条数管指令也可以分包为多条间接指令。间接指令只有遥控指令帧，没有执行脉冲宽度，但可以通过设置指令导头中大回路比对标志位，来使能大回路比对PK的下传，地面比对正确后，再发送间接指令中的执行指令进行执行。 所述模块22由Visual C++ 6.0软件编程平台支撑，对遥控指令本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于ＡＯＳ标准的卫星数据系统仿真平台，其特征在于：它包含３部分：一、数据库（１０），存储ＰＫ参数名称及位置，存储遥控指令对应的遥测参数变化；二、数据系统仿真软件（２０），完成基于ＡＯＳ标准的卫星数据管理系统的仿真功能；三、外部数据注入与接收环境（４０），提供注入给数据系统仿真软件２０的数据，并接收其输出的遥测及转发数据；它们之间的相互连接关系是：外部数据注入与接收环境（４０）的输出通过以太网（３０）连接到数据系统仿真软件（２０），数据系统仿真软件（２０）输出的ＳＱＬ查询语程平台支撑，主要用到列表控件和编辑框控件来实现数据的显示；该数据管理模块（３１）包括５个子模块：上行数据预处理模块（１２）、遥控指令处理模块（２２）、仿真过程控制模块（３２）、遥测数据维护模块（４２）和遥测下传模块（５２）；它们之间的相互连接关系是：上行数据预处理模块（１２）的输出连接到遥控指令处理模块（２２），遥控指令处理模块（２２）的输出连接到仿真过程控制模块（３２），仿真过程控制模块（３２）的输出连接到遥测数据维护模块（４２）、遥测数据维护模块（４２）的输出连接到遥测下传模块（５２）；该上行数据预处理模块（１２）对所有上行数据进行分类、处理；上行数据有五种：遥控指令帧、执行脉冲宽度、网络时间秒中断、起飞时间和轨道根数；该遥控指令处理模块（２２）对上行数据预处理模块（１２）输出的遥控指令帧和执行脉冲宽度进行处理，完成对指令的验证、译码、和执行；遥控指令分为直接指令和间接指令两种，直接指令与传统的测控数据体制下的指令类似，有完整的发令周期，即遥控指令帧－－执行脉冲宽度，来实现星地大回路比对；而间接指令是包含针对ＡＯＳ数据管理功能的数管指令的指令包，根据数管指令的长度，一条间接指令可以包含多条数管指令，一条数管指令也可以分包为多条间接指令；间接指令只有遥控指令帧，没有执行脉冲宽度，但可以通过设置指令导头中大回路比对标志位，来使能大回路比对ＰＫ的下传，地面比对正确后，再发送间接指令中的执行指令进行执行；该仿真过程控制模块（３２）接收遥控指令处理模块（２２）输出的指令执行结果，对部分指令进行进一步处理，它包含５个子模块：间接指令处理模块（１３）、时标指令处理模块（２３）、延时遥测处理模块（３３）、时间管理模块（４３）和运行模式维护模块（５３）；它们之间的相互连接关系是：间接指令处理模块（１３）的输出连接到时标指令处理模块（２３）、延时遥测处理模...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王冬，冯文全，孙桦，尹佳，刘苏潇，刘曦，赵洪博，邢小地，刘燕云，吴阳璞，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]