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衛(wèi)星遙測數(shù)據(jù)系統(tǒng)設計論文
1系統(tǒng)總體設計過程控制
1．１系統(tǒng)應用框架設計過程
基于遙測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)需求，必須有一個數(shù)據(jù)系統(tǒng)中心，以數(shù)據(jù)服務系統(tǒng)的形式保存和處理相關用戶需求，對外的數(shù)據(jù)用戶主要包括綜合測試系統(tǒng)數(shù)據(jù)比對用戶、辦公室數(shù)據(jù)分析用戶、技術實驗室數(shù)據(jù)驗證用戶以及其它現(xiàn)場數(shù)據(jù)用戶，因此，基于虛擬平臺的衛(wèi)星數(shù)據(jù)管理與應用系統(tǒng)總體結構。
1．２虛擬數(shù)據(jù)系統(tǒng)結構
基于上文中虛擬平臺的衛(wèi)星數(shù)據(jù)管理與應用系統(tǒng)框架，本文設計了基于虛擬平臺的衛(wèi)星數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)結構，系統(tǒng)共包含７個方面的內容，分別為：衛(wèi)星數(shù)據(jù)設計中心、數(shù)據(jù)管理控制中心、數(shù)據(jù)判讀中心、測試數(shù)據(jù)中心、仿真數(shù)據(jù)中心、遠程數(shù)據(jù)中心和數(shù)據(jù)應用中心。衛(wèi)星數(shù)據(jù)設計中心基礎應用層面進行數(shù)據(jù)管理與應用的配置設計，為管理中心提供數(shù)據(jù)管理基礎，數(shù)據(jù)管理中心對全壽命周期數(shù)據(jù)進行管理和存儲，并對外提供數(shù)據(jù)服務。數(shù)據(jù)判讀中心對衛(wèi)星研制過程中產生的重要數(shù)據(jù)進行實時自動判讀，并提供報警服務。測試數(shù)據(jù)中心是對衛(wèi)星地面測試時產生的數(shù)據(jù)提供監(jiān)視、判讀與訂閱服務的數(shù)據(jù)中心。仿真數(shù)據(jù)中心是衛(wèi)星研制任務仿真驗證中心驗證的衛(wèi)星任務、接口以及指標相關的衛(wèi)星驗證數(shù)據(jù)，為衛(wèi)星研制提供數(shù)據(jù)支持。遠程數(shù)據(jù)中心是衛(wèi)星研制過程中外場測試、聯(lián)試以及發(fā)射場等產生的外部數(shù)據(jù)，通過遠程網(wǎng)絡進行傳輸入庫，保證全壽命周期數(shù)據(jù)的得到存儲。數(shù)據(jù)應用中心主要對外部數(shù)據(jù)用戶開發(fā)的系統(tǒng)數(shù)據(jù)應用軟件，包括監(jiān)視、統(tǒng)計以及相關查詢分析軟件。
2數(shù)據(jù)系統(tǒng)單元設計控制
2．１衛(wèi)星數(shù)據(jù)設計中心
衛(wèi)星全壽命周期數(shù)據(jù)程設計中心，主要是在衛(wèi)星整星論證準備前期階段，建立衛(wèi)星全壽命周期數(shù)據(jù)業(yè)務模型，規(guī)劃全壽命周期數(shù)據(jù)。系統(tǒng)以被設計衛(wèi)星的功能模型為核心，通過建模工具，建立被設計衛(wèi)星數(shù)據(jù)模型，通過該數(shù)據(jù)模型能夠用系統(tǒng)性的工具將設計的數(shù)據(jù)模型導入到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中，進行錄入，自動生成應用指令序列，送交設計執(zhí)行和判讀系統(tǒng)開展工作。系統(tǒng)總的功能結構劃分。衛(wèi)星數(shù)據(jù)設計中心完成衛(wèi)星研制前期的功能項目設計與測試設計流程規(guī)劃，共需研發(fā)３個軟件，分別包括型號狀態(tài)配置工具軟件、系統(tǒng)管理軟件、系統(tǒng)數(shù)據(jù)設計軟件。
2．２數(shù)據(jù)管理與控制中心
衛(wèi)星全壽命周期數(shù)據(jù)系統(tǒng)中，基礎數(shù)據(jù)庫管理編輯軟件作為參數(shù)、指令以及應用管理配置的重要的管理軟件，是衛(wèi)星全壽命周期數(shù)據(jù)系統(tǒng)建設中的重要核心系統(tǒng)。該項目是在現(xiàn)有衛(wèi)星地面測試系統(tǒng)上建立一個基礎數(shù)據(jù)庫，作為衛(wèi)星數(shù)據(jù)配置信息的統(tǒng)一存儲地。同時開發(fā)出對基礎數(shù)據(jù)庫進行管理的系統(tǒng)，以適應衛(wèi)星數(shù)據(jù)多用戶、長期、需求的實際情況，逐步實現(xiàn)衛(wèi)星數(shù)據(jù)應用流程信息化、設計過程自動化，充分利用衛(wèi)星數(shù)據(jù)資源，提高衛(wèi)星研制的效率和質量。
2．３數(shù)據(jù)判讀中心
智能判讀技術對衛(wèi)星在設計過程和驗證過程中產生的大量實時、歷史遙測數(shù)據(jù)進行處理，分析衛(wèi)星海量參數(shù)信息的內在聯(lián)系、變化規(guī)律，以及這些變化關系與衛(wèi)星健康狀態(tài)、工作狀態(tài)之間的關系，從而生成與故障診斷需要的故障模式、故障診斷模型。設計過程中，故障診斷服務器接收衛(wèi)星遙測數(shù)據(jù)，根據(jù)衛(wèi)星遙測數(shù)據(jù)、故障模式以及故障診斷模式信息，判斷衛(wèi)星目前所處的狀態(tài)，診斷故障機理，并將診斷結果、應急處理信息發(fā)送給多星數(shù)據(jù)管理中心管理員，給地面分析人員提出指導性建議，盡快將衛(wèi)星從故障狀態(tài)恢復成正常狀態(tài)。
2．４測試數(shù)據(jù)中心
測試系統(tǒng)的ＭＴＰ接收控制臺指令發(fā)送請求，并對照配置信息核對后將遙控指令數(shù)據(jù)發(fā)送到遙控前端，由前端再經(jīng)測控分系統(tǒng)將完整的遙控幀數(shù)據(jù)通過無線信道發(fā)送到星上。ＭＴＰ接收遙測前端的遙測幀數(shù)據(jù)，并進行解析，廣播完整幀數(shù)據(jù)，并接收對外的包數(shù)據(jù)、參數(shù)處理結果的訂閱服務，數(shù)據(jù)庫服務器接收綜合測試局域網(wǎng)上ＵＤＰ廣播幀數(shù)據(jù)，解析幀、包、參數(shù)數(shù)據(jù)，并實時入庫，對外提供實時數(shù)據(jù)訂閱監(jiān)視、歷史數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計、曲線顯示功能。
2．５仿真數(shù)據(jù)中心
仿真系統(tǒng)是衛(wèi)星研制過程不可缺少的技術驗證手段。衛(wèi)星平臺虛擬仿真測試系統(tǒng)具有兩種系統(tǒng)仿真模式：全數(shù)字仿真模式和半物理仿真模式。全數(shù)字仿真環(huán)境作為整個仿真系統(tǒng)任務配置和調度的核心，負責對仿真任務的配置和加載與仿真型號對應的仿真軟件和星載飛行程序，負責仿真場景的設置、仿真過程的控制及提供仿真數(shù)據(jù)的顯示；半物理仿真環(huán)境下，由星務主機半物理仿真設備完成星務的仿真任務，仿真系統(tǒng)作為星務主機的遙測遙控前端，與其他分系統(tǒng)全數(shù)字仿真或半物理仿真系統(tǒng)一起配合運行完成星務半物理仿真任務、姿軌控半物理或其他分系統(tǒng)的仿真任務。
2．６遠程數(shù)據(jù)中心
衛(wèi)星遠程數(shù)據(jù)中心實時接收處理發(fā)射場區(qū)、在軌等外場區(qū)衛(wèi)星數(shù)據(jù)、調度信息、視頻等信息，對衛(wèi)星狀態(tài)進行實時監(jiān)視分析。建立以遠程數(shù)據(jù)控制為主、北京遠程支持為輔的遠程數(shù)據(jù)共享與監(jiān)視模式，將外場現(xiàn)場下行遙測數(shù)據(jù)源碼、遙控指令執(zhí)行信息和視頻采集數(shù)據(jù)實時傳回北京，支持專家和型號設計師、測試人員實時進行數(shù)據(jù)判讀，遠程監(jiān)視外場的技術進展，遠程支持、參與外場的技術狀態(tài)分析、異常問題分析以及故障處理，提高設計師和測試人員的并行工作效率。
3通訊協(xié)議設計控制
3．１以太網(wǎng)通信接
該接口負責按照接口協(xié)議進行整個遙測管理與應用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信。此通信協(xié)議是一個廣域網(wǎng)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)協(xié)議，適用此系統(tǒng)內部７個系統(tǒng)模塊內部的通信，還適用系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的協(xié)議，也適用仿真測試系統(tǒng)全數(shù)字仿真部分。
3．２ＣＡＮ通信接口
此協(xié)議適用于半物理仿真部分的半物理設備間的協(xié)議。在小衛(wèi)星的半物理仿真方式下，各仿真分系統(tǒng)與星務主機的通訊通過接口轉換計算機采用小衛(wèi)星ＣＡＮ總線通訊協(xié)議進行信。接口轉換計算機采用標準１９英寸４Ｕ機箱１臺，機箱內安裝１塊電源控制板卡、４塊下位機仿真板卡和１塊星務主機仿真板卡。
4設計過程基線控制
4．１設計基線確立過程控制
基線在配置管理計劃中規(guī)劃，在指定里程碑處創(chuàng)建，并與項目中的里程碑保持同步，每個基線都將接受配置管理的嚴格控制。設計基線是軟件開發(fā)過程中的一些關鍵時間節(jié)點，便于檢查和確認設計階段的開發(fā)成果，同時也有利于變更控制，設計基線的確定過程如圖５所示�；�是下一步開發(fā)和修改的基準和出發(fā)點。有了設計基線的規(guī)定后，就可以禁止跨越里程碑去修改設計階段“已凍結”的工作成果。作為設計階段的產品線應是穩(wěn)定的，設計基線的規(guī)格說明應該是通過評審的，對基線的修改將嚴格按照變更控制要求進行。
4．２設計基線變更過程控制
設計變更控制是通過創(chuàng)建產品基線，在整個軟件生命周期中對軟件變化進行控制。變更控制的主要目的是創(chuàng)建一套控制軟件修改的機制，保證生產符合質量標準的軟件，同時保證在同一版本中的各元素可以正常工作，以確定在變更控制過程中控制什么、如何控制、誰控制變更、何時接受變更、批準和測試。
5結論
衛(wèi)星全壽命周期數(shù)據(jù)應用已經(jīng)被越來越多的專家重視。本文在全壽命周期數(shù)據(jù)系統(tǒng)設計過程中應用軟件的開發(fā)過程控制管理，旨在提高軟件的開發(fā)效率。研究了航天衛(wèi)星遙測數(shù)據(jù)管理與應用系統(tǒng)設計過程的基本框架，本文以模塊化化設計的理念，分析了衛(wèi)星數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的系統(tǒng)框架、模塊和功能結構，為保證設計過程有序，最后對系統(tǒng)設計過程的基線確定和基線變更給出了分析。
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