一種衛(wèi)星在軌重構(gòu)框架系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于航天領(lǐng)域，尤其涉及一種微小衛(wèi)星在軌重構(gòu)框架系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前的微小衛(wèi)星研發(fā)模式中，星上軟件按照軟件工程化要求進(jìn)行開(kāi)發(fā)，并與整星一起，作為一個(gè)整體進(jìn)行測(cè)試、發(fā)射和在軌運(yùn)行。目前，衛(wèi)星在軌任務(wù)更新通過(guò)代碼上注實(shí)現(xiàn)，主要實(shí)現(xiàn)方式包括:
1、軟件代碼整體上注
衛(wèi)星在軌運(yùn)行期間，地面將修改并重新編譯后的整個(gè)軟件代碼通過(guò)高速上行通道整體上注到星上，并通過(guò)指令將當(dāng)前軟件運(yùn)行跳轉(zhuǎn)到上注軟件運(yùn)行，原軟件被拋棄。
[0003]2、使用鉤子函數(shù)
在星上軟件中部分位置預(yù)埋鉤子函數(shù)，在軌運(yùn)行時(shí)，上注新代碼，星上軟件自動(dòng)通過(guò)鉤子函數(shù)調(diào)用執(zhí)行該代碼，實(shí)現(xiàn)上注功能。
[0004]3、修改調(diào)用方式實(shí)現(xiàn)函數(shù)上注
衛(wèi)星在軌運(yùn)行過(guò)程中，將修改編譯后新函數(shù)代碼上注到星上，并人工查找被替換函數(shù)的入口地址和調(diào)用語(yǔ)句地址，并使用新函數(shù)入口地址替換原函數(shù)入口地址計(jì)算并生成調(diào)用語(yǔ)句執(zhí)行機(jī)器碼，并將其上注替換原調(diào)用語(yǔ)句執(zhí)行機(jī)器碼，星上軟件運(yùn)行到該指令碼時(shí)，將會(huì)按照要求調(diào)用新函數(shù)，完成軟件修改功能。
[0005]目前所述的以上方法，在第一種模式中，軟件研發(fā)耗時(shí)長(zhǎng)，而且對(duì)于需求變化的適應(yīng)能力較弱；在第二和第三種模式中，上注代碼僅修正部分錯(cuò)誤或新增額外有限功能，不支持星上軟件在軌重構(gòu)功能(包括功能增、刪、改、調(diào)整執(zhí)行順序等)，不能有效滿足衛(wèi)星研制后期或在軌期間需求的變化，不能真正有效縮短研制周期以滿足快速響應(yīng)要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種衛(wèi)星在軌重構(gòu)框架系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)軟件適應(yīng)能力較弱、不能有效滿足衛(wèi)星研制后期或者在軌期間需求變化的問(wèn)題。
[0007]本發(fā)明實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種衛(wèi)星在軌重構(gòu)框架系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括應(yīng)用層、系統(tǒng)接口層和端口驅(qū)動(dòng)層，其中:
所述應(yīng)用層，包括多個(gè)應(yīng)用層模塊，所述應(yīng)用層模塊可用于完成星上軟件各項(xiàng)具體功能，每個(gè)應(yīng)用層模塊具有規(guī)格化對(duì)外接口 ；
所述系統(tǒng)接口層，包括核心調(diào)度層、數(shù)據(jù)交換層，第一接口表單和第二接口表單；其中:第一接口表單存儲(chǔ)有每個(gè)應(yīng)用層模塊的規(guī)格化對(duì)外接口地址和各參數(shù)地址；第二接口表單存儲(chǔ)有每個(gè)端口驅(qū)動(dòng)層模塊的規(guī)格化對(duì)外接口地址；核心調(diào)度層通過(guò)所述第一接口表單調(diào)用和運(yùn)行應(yīng)用層中相應(yīng)的應(yīng)用層模塊；數(shù)據(jù)交換層通過(guò)所述第二接口表單將應(yīng)用層對(duì)外數(shù)據(jù)輸入輸出請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)端口驅(qū)動(dòng)層接口模塊中；
所述端口驅(qū)動(dòng)層，用于與所述系統(tǒng)接口層連接，直接與外部接口交互，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)接口層與外部軟硬件的數(shù)據(jù)收發(fā)。
[0008]進(jìn)一步的，所述端口驅(qū)動(dòng)層對(duì)外接口為規(guī)格化接口，所述數(shù)據(jù)交換層存儲(chǔ)有包括端口驅(qū)動(dòng)層模塊的地址的第二接口表單，所述數(shù)據(jù)交換層根據(jù)數(shù)據(jù)輸入輸出請(qǐng)求通過(guò)所述第二接口表單調(diào)用端口驅(qū)動(dòng)層相應(yīng)的端口驅(qū)動(dòng)層模塊。
[0009]進(jìn)一步的，所述數(shù)據(jù)交換層的對(duì)外接口與所述端口驅(qū)動(dòng)層的對(duì)外接口一致。
[0010]進(jìn)一步的，所述數(shù)據(jù)交換層的對(duì)外接口包括初始化接口、指令執(zhí)行接口、模塊主程序接口、數(shù)據(jù)輸入接口和數(shù)據(jù)輸出接口。
[0011]進(jìn)一步的，所述應(yīng)用層模塊具有的規(guī)格化對(duì)外接口包括:初始化接口、模塊指令處理接口和模塊主程序接口。
[0012]本發(fā)明實(shí)施例的另一目的在于提供一種根據(jù)所述微小衛(wèi)星在軌重構(gòu)框架系統(tǒng)的衛(wèi)星在軌重構(gòu)框架的方法，所述方法包括:
系統(tǒng)接口層接收上注數(shù)據(jù)塊，修改第一接口表單內(nèi)容，刪除應(yīng)用層功能模塊地址，完成功能刪除；
系統(tǒng)接口層接收上注數(shù)據(jù)塊，接收上注新模塊并修改第一接口表單內(nèi)容，增加新功能模塊地址，完成功能增加；
系統(tǒng)接口層接收上注數(shù)據(jù)塊，接收上注修改后功能模塊并修改第一接口表單內(nèi)容，完成功能修改；
系統(tǒng)接口層接收上注數(shù)據(jù)塊，修改第一接口表單內(nèi)容，完成功能執(zhí)行順序調(diào)整；
系統(tǒng)接口層根據(jù)第一接口表單，調(diào)用相應(yīng)的應(yīng)用層模塊，完成相應(yīng)的功能。
[0013]進(jìn)一步的，所述方法還包括:
系統(tǒng)接口層接收上注數(shù)據(jù)塊，修改第二接口表單內(nèi)容，刪除端口驅(qū)動(dòng)層接口模塊地址，完成外部接口刪除目的；
系統(tǒng)接口層接收上注數(shù)據(jù)塊，接收上注新模塊并修改第二接口表單內(nèi)容，增加端口驅(qū)動(dòng)層新接口模塊地址，完成外部接口增加目的；
系統(tǒng)接口層接收上注數(shù)據(jù)塊，接收上注修改后代碼模塊并修改第二接口表單內(nèi)容，完成外部接口模塊修改目的；
系統(tǒng)接口層根據(jù)第二接口表單，調(diào)用相應(yīng)的端口驅(qū)動(dòng)層模塊，提供相應(yīng)的接口以完成數(shù)據(jù)交換。
[0014]本發(fā)明實(shí)施例所述衛(wèi)星在軌重構(gòu)框架系統(tǒng)，通過(guò)系統(tǒng)接口層設(shè)置或修改第一接口表單內(nèi)容，調(diào)用和運(yùn)行應(yīng)用層中的對(duì)應(yīng)的應(yīng)用層模塊，完成相應(yīng)功能，通過(guò)第二表單調(diào)整或者修改相應(yīng)的端口驅(qū)動(dòng)層的模塊，將應(yīng)用層需要交換的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到端口驅(qū)動(dòng)層，由端口驅(qū)動(dòng)層實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)接口層與外部軟硬件的數(shù)據(jù)收發(fā)。由于本發(fā)明實(shí)施例中通過(guò)第一接口表單即可調(diào)用或修改相應(yīng)的應(yīng)用層模塊和修改應(yīng)用層模塊中參數(shù)，通過(guò)第二表單可調(diào)用或修改相應(yīng)的端口驅(qū)動(dòng)層模塊，可顯著提高軟件適應(yīng)能力，有效滿足衛(wèi)星研制后期或者在軌期間需求變化。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例提供的衛(wèi)星在軌重構(gòu)框架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
圖2是本發(fā)明第一實(shí)施例提供的模塊主程序接口地址和參數(shù)表單示意圖； 圖3是本發(fā)明第一實(shí)施例提供的核心調(diào)度層調(diào)用各個(gè)應(yīng)用層模塊的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0017]現(xiàn)有技術(shù)中的衛(wèi)星在軌框架重構(gòu)方法，包括:
1、 軟件代碼整體上注:該方式需要在一個(gè)測(cè)控窗口內(nèi)上注完整軟件代碼，需要高速上行通道支持，不適合一般微小衛(wèi)星使用；且該方式不管修改多少代碼，均需要整個(gè)軟件重新編譯上注，上注風(fēng)險(xiǎn)大且需要時(shí)間長(zhǎng)。
[0018]2、 使用鉤子函數(shù):該方式只能對(duì)預(yù)埋了鉤子的函數(shù)進(jìn)行有限功能增加，不能對(duì)其它函數(shù)進(jìn)行修改，使用限制大。
[0019]3)、修改調(diào)用方式實(shí)現(xiàn)函數(shù)上注:該方式在上注時(shí)需要對(duì)函數(shù)調(diào)用地址進(jìn)行人工生成可執(zhí)行代碼，操作復(fù)雜且容易出錯(cuò)，對(duì)于功能增加和功能刪除操作工作量大且操作過(guò)于復(fù)雜，不適合作為常規(guī)在軌上注方案；且該方式無(wú)法支持在軌調(diào)整功能執(zhí)行順序操作。
[0020]針對(duì)上述缺陷，本發(fā)明實(shí)施例提供一種新的衛(wèi)星在軌框架重構(gòu)系統(tǒng)和方法，在以下實(shí)施例中具體進(jìn)行說(shuō)明。
[0021]實(shí)施例一:
如圖1所示為本發(fā)明實(shí)施例提供的衛(wèi)星在軌重構(gòu)框架系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括應(yīng)用層、系統(tǒng)接口層和端口驅(qū)動(dòng)層，其中:
所述應(yīng)用層，包括多個(gè)應(yīng)用層模塊，每個(gè)應(yīng)用層模塊具有規(guī)格化對(duì)外接口 ；具體接口包括:初始化接口、模塊指令處理接口和模塊主程序接口 ；其中:初始化接口負(fù)責(zé)初始化模塊；指令處理接口負(fù)責(zé)對(duì)模塊相關(guān)指令進(jìn)行處理；模塊主程序完成模塊實(shí)際功能。
[0022]所述端口驅(qū)動(dòng)層，包括多個(gè)外部軟硬件接口模塊，每個(gè)外部軟硬件接口模塊具有規(guī)格化對(duì)外接口，其對(duì)外接口包括初始化接口、指令執(zhí)行接口、模塊主程序接口、數(shù)據(jù)輸入接口和數(shù)據(jù)輸出接口。
[0023]所述系統(tǒng)接口層包括核心調(diào)度層、數(shù)據(jù)交換層、第一接口表單和第二接口表單，其中:
第一接口表單可設(shè)置3張表單，分別對(duì)應(yīng)應(yīng)用層各功能模塊三個(gè)規(guī)格化對(duì)外接口。核心調(diào)度層每周期按照設(shè)定的順序調(diào)用表單內(nèi)容運(yùn)行，并將輸出數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)交換層輸出；第二接口表單可設(shè)置5張表單，分別對(duì)應(yīng)端口驅(qū)動(dòng)層各接口模塊五個(gè)規(guī)格化對(duì)外接口。端口驅(qū)動(dòng)層按照輸入輸出數(shù)據(jù)請(qǐng)求標(biāo)志將相應(yīng)操作轉(zhuǎn)發(fā)給相應(yīng)接口模塊執(zhí)行。
[0024]具體如下:第一接口表單模塊主程序接口地址和參數(shù)表單如圖2所示，該表單包括各模塊的主函數(shù)地址和模塊主函數(shù)參數(shù)I至η的地址，其它兩個(gè)表單與之類似。
[0025]核心調(diào)度層通過(guò)第一接口表單調(diào)用各功能模塊方式如圖3所示。各應(yīng)用層模塊對(duì)外接口為規(guī)格化接口，核心調(diào)度層通過(guò)第一接口表單中包括