一種基于事件驅(qū)動(dòng)的遙測(cè)組幀及下傳方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于航天電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種應(yīng)用于航天器電子產(chǎn)品所需要的遙測(cè)組 幀及下傳方法，其也可以廣泛應(yīng)用于其他領(lǐng)域電子設(shè)備中。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國(guó)衛(wèi)星的先進(jìn)性逐年提高，越來(lái)越多的分系統(tǒng)或單機(jī)產(chǎn)品都自帶CPU，可以 完成自身遙測(cè)數(shù)據(jù)的采集和下傳，尤其是載荷系統(tǒng)發(fā)展迅速，載荷類(lèi)產(chǎn)品正在走向集成化、 智能化、自動(dòng)化。按照傳統(tǒng)的衛(wèi)星遙測(cè)體制采用固定的時(shí)隙、固定的格式來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步傳 送，屬于靜態(tài)的管理方式。在這種數(shù)據(jù)管理方式下，載荷單機(jī)產(chǎn)品可利用的信道帶寬往往很 少，大量的遙測(cè)數(shù)據(jù)下行緩慢，這種基于固定模式的遙測(cè)技術(shù)已經(jīng)無(wú)法滿足星上日益復(fù)雜 多變數(shù)據(jù)的傳輸要求了。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是:在信道少參數(shù)多的情況下，克服傳統(tǒng)衛(wèi)星遙測(cè)技術(shù)的 不足，提供一種基于事件驅(qū)動(dòng)的遙測(cè)數(shù)據(jù)組幀及下傳方法，在有效的信道下實(shí)現(xiàn)大量的遙 測(cè)數(shù)據(jù)分包、分幀、分時(shí)的有序下傳。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案是一種基于事件驅(qū)動(dòng)的遙測(cè)組幀及下傳方法，包括如下幾個(gè)步 驟：
[0005] (1)制定遙測(cè)通信協(xié)議，具體如下：
[0006] (1.1)匯總所有待下傳遙測(cè)參數(shù)；
[0007] (1.2)對(duì)待下傳的遙測(cè)參數(shù)進(jìn)行特征提取，根據(jù)提取的特征將所有的下傳遙測(cè)參 數(shù)按照緩變量、隨機(jī)變量和事件執(zhí)行結(jié)果三種類(lèi)型進(jìn)行劃分，所述緩變量定義為系統(tǒng)內(nèi)表 征連續(xù)變化需要周期發(fā)送的硬件工作狀態(tài)遙測(cè)參數(shù);所述隨機(jī)變量定義為由于硬件狀態(tài)突 變產(chǎn)生的隨機(jī)狀態(tài)變量;所述事件執(zhí)行結(jié)果定義為由隨機(jī)控制命令指令驅(qū)動(dòng)的需要反饋的 結(jié)果變量；
[0008] (1.3)將待傳送的不同類(lèi)型的遙測(cè)參數(shù)進(jìn)行分包，分為周期包和隨機(jī)包兩種，需要 周期傳送的緩變量參數(shù)組成周期包遙測(cè)數(shù)據(jù)，由外部輸入的總線指令和硬線指令或者內(nèi)部 的狀態(tài)突然變化統(tǒng)稱為事件驅(qū)動(dòng)，同一事件驅(qū)動(dòng)的隨機(jī)變量參數(shù)合為同一隨機(jī)包遙測(cè)數(shù) 據(jù)，同一事件執(zhí)行結(jié)果參數(shù)合為同一隨機(jī)包遙測(cè)數(shù)據(jù)；
[0009] (1.4)定義通用的遙測(cè)數(shù)據(jù)子幀格式為：
[0011] 表中：
[0012] 子幀長(zhǎng)度：占1個(gè)字節(jié)，表示除幀長(zhǎng)度之外的有效遙測(cè)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，小于分配的下行 信道帶寬，用十六進(jìn)制數(shù)表示；
[0013] 總幀序號(hào)：占 1個(gè)字節(jié)，表示總幀序號(hào)，從0開(kāi)始循環(huán)計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)范圍從OxOOh~ OxFFh，溢出后從OxOOh重新計(jì)數(shù)，復(fù)位或重新上電后也從OxOOh重新計(jì)數(shù)，用于遙測(cè)接收設(shè) 備判斷遙測(cè)數(shù)據(jù)子幀是否連續(xù)；
[0014] 復(fù)幀標(biāo)識(shí)i :標(biāo)識(shí)不同遙測(cè)參數(shù)的復(fù)幀計(jì)數(shù)，i = 1~M;
[0015] 遙測(cè)參數(shù)i :表示與復(fù)幀標(biāo)識(shí)i對(duì)應(yīng)的遙測(cè)參數(shù)；
[0016] (1.5)對(duì)各遙測(cè)參數(shù)進(jìn)行分幀運(yùn)算：
[0017] 1.5a對(duì)各周期包遙測(cè)參數(shù)Ci進(jìn)行分幀，將每個(gè)遙測(cè)參數(shù)分成多個(gè)復(fù)幀，每個(gè)復(fù)幀 用唯一的復(fù)幀標(biāo)識(shí)進(jìn)行區(qū)分，分時(shí)發(fā)送，各個(gè)遙測(cè)參數(shù)復(fù)幀數(shù)和占用子幀字節(jié)數(shù)計(jì)算如下 表：
[0020] 表中，L」表示向上取整，當(dāng)
整除時(shí)，在最后一個(gè)復(fù)幀內(nèi)有效長(zhǎng)度 低于m，剩余的字節(jié)填充自定義的固定碼。
[0021] 1.5b當(dāng)隨機(jī)包遙測(cè)參數(shù)不能在一個(gè)遙測(cè)數(shù)據(jù)子幀內(nèi)發(fā)送時(shí)，對(duì)各隨機(jī)包遙測(cè)參數(shù) 進(jìn)行分幀，假設(shè)隨機(jī)遙測(cè)參數(shù)有效數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為U，則該遙測(cè)參數(shù)可以分為X個(gè)復(fù)幀，
表示向上取整，每個(gè)復(fù)幀的字節(jié)數(shù)為
最后一個(gè)復(fù)幀內(nèi)有效長(zhǎng)度 低于m時(shí)，剩余的字節(jié)填充自定義的固定碼；當(dāng)隨機(jī)包遙測(cè)參數(shù)有效長(zhǎng)度低于N-2時(shí)，N為下 行信道帶寬，該遙測(cè)參數(shù)用一個(gè)復(fù)幀標(biāo)識(shí)進(jìn)行標(biāo)識(shí)，剩余的字節(jié)填充自定義的固定碼；
[0022] (2)按照預(yù)設(shè)的采樣頻率fs采集遙測(cè)參數(shù)，并按照步驟1協(xié)議中的內(nèi)容對(duì)采集的遙 測(cè)參數(shù)進(jìn)行分類(lèi)、分包，當(dāng)采集到隨機(jī)變量或者事件執(zhí)行結(jié)果時(shí)，將事件驅(qū)動(dòng)標(biāo)志置為有 效;fs高于遙測(cè)數(shù)據(jù)子幀發(fā)送頻率f;
[0023] (3)判斷當(dāng)前發(fā)送周期內(nèi)事件驅(qū)動(dòng)標(biāo)志是否有效，如果當(dāng)前事件驅(qū)動(dòng)標(biāo)志有效，則 轉(zhuǎn)步驟(4)進(jìn)入隨機(jī)包處理步驟，否則直接轉(zhuǎn)步驟(5);
[0024] (4)依據(jù)事件驅(qū)動(dòng)標(biāo)識(shí)提取隨機(jī)包遙測(cè)參數(shù)，當(dāng)隨機(jī)變量包參數(shù)能在一個(gè)子幀內(nèi) 發(fā)送時(shí)，按照1.5b中所述方法組幀發(fā)送，清除該事件驅(qū)動(dòng)標(biāo)識(shí)，在下一個(gè)周期轉(zhuǎn)入步驟(3); 當(dāng)隨機(jī)包參數(shù)不能在一個(gè)遙測(cè)數(shù)據(jù)子幀內(nèi)發(fā)送時(shí)，當(dāng)前發(fā)送周期，首次判斷到該事件驅(qū)動(dòng) 時(shí)，提取該參數(shù)按照1.5b中所述方法計(jì)算的復(fù)幀字節(jié)數(shù)對(duì)隨機(jī)包遙測(cè)參數(shù)進(jìn)行分幀，分成 多個(gè)復(fù)幀，緩存各復(fù)幀序列，將第一個(gè)復(fù)幀按照（1.4)中所述的遙測(cè)數(shù)據(jù)子幀格式組成遙測(cè) 數(shù)據(jù)子幀，否則，按照順序依次在每個(gè)發(fā)送周期提取一個(gè)復(fù)幀按照（1.4)中所述的遙測(cè)數(shù)據(jù) 子幀格式組成遙測(cè)數(shù)據(jù)子幀并發(fā)送，直到所有復(fù)幀發(fā)送完畢;在下一個(gè)周期轉(zhuǎn)入步驟(3);
[0025] (5)對(duì)周期包數(shù)據(jù)組幀，組幀方法為：首次發(fā)送周期包遙測(cè)參數(shù)時(shí)，提取周期包內(nèi) 遙測(cè)參數(shù)值，按照1.5a中所述方法計(jì)算的復(fù)幀字節(jié)數(shù)對(duì)周期包遙測(cè)參數(shù)進(jìn)行分幀，將每個(gè) 遙測(cè)參數(shù)分成多個(gè)復(fù)幀，緩存各個(gè)參數(shù)的復(fù)幀序列，復(fù)幀包括復(fù)幀標(biāo)識(shí)和復(fù)幀數(shù)據(jù)，分別從 各遙測(cè)參數(shù)的復(fù)幀序列中按序取出一個(gè)復(fù)幀按照遙測(cè)數(shù)據(jù)子幀格式拼接成一個(gè)遙測(cè)數(shù)據(jù) 子幀，轉(zhuǎn)入步驟(6);非首次發(fā)送周期包遙測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)，分別從各遙測(cè)參數(shù)的復(fù)幀序列中順序 取出未發(fā)送的復(fù)幀按照遙測(cè)數(shù)據(jù)子幀格式拼接成一個(gè)遙測(cè)數(shù)據(jù)子幀，當(dāng)其中任何一個(gè)遙測(cè) 參數(shù)復(fù)幀序列已經(jīng)發(fā)送完畢，或者其中任何一個(gè)遙測(cè)參數(shù)首次發(fā)送時(shí)，提取最新采集的遙 測(cè)參數(shù)，更新緩存的該參數(shù)的復(fù)幀序列并取出該參數(shù)的第一個(gè)復(fù)幀與其他參數(shù)的復(fù)幀拼接 成一個(gè)遙測(cè)數(shù)據(jù)子幀，組幀完成后轉(zhuǎn)入步驟(6);
[0026] (6)發(fā)送周期包遙測(cè)數(shù)據(jù)幀，在下一個(gè)發(fā)送周期轉(zhuǎn)入步驟(3)。
[0027] 所述遙測(cè)數(shù)據(jù)幀中的子幀長(zhǎng)度為小于所述下行信道帶寬的固定值，當(dāng)實(shí)際有效遙 測(cè)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度低于該固定值時(shí)，在有效數(shù)據(jù)后填充自定義固定碼。
[0028] 所述隨機(jī)包處理步驟中按照如下原則確定隨機(jī)包遙測(cè)參數(shù)發(fā)送優(yōu)先級(jí):事件執(zhí)行 結(jié)果遙測(cè)參數(shù)優(yōu)先級(jí)高于隨機(jī)變量遙測(cè)參數(shù)優(yōu)先級(jí)，每種類(lèi)型遙測(cè)參數(shù)重要程度確定優(yōu)先 級(jí)，優(yōu)先級(jí)高的子幀優(yōu)先在本發(fā)送周期傳送，優(yōu)先級(jí)低的子幀在下一個(gè)發(fā)送周期發(fā)送。
[0029] 進(jìn)一步地，所述隨機(jī)包處理步驟中按照優(yōu)先級(jí)順序?qū)﹄S機(jī)遙測(cè)參數(shù)進(jìn)行組幀發(fā) 送，事件執(zhí)行結(jié)果參數(shù)單獨(dú)組幀發(fā)送，同一優(yōu)先級(jí)的隨機(jī)變量參數(shù)有效長(zhǎng)度總和不超過(guò)N-2 時(shí)，N為下行信道帶寬，將多個(gè)隨機(jī)參數(shù)按照（1.4)中所述的遙測(cè)數(shù)據(jù)子幀格式拼接成一個(gè) 遙測(cè)數(shù)據(jù)子幀，當(dāng)隨機(jī)變量參數(shù)不能在一個(gè)遙測(cè)數(shù)據(jù)子幀內(nèi)發(fā)送時(shí)，按照1.5b中所述方法 計(jì)算的復(fù)幀字節(jié)數(shù)對(duì)隨機(jī)包遙測(cè)參數(shù)進(jìn)行分幀，將遙測(cè)參數(shù)分成多個(gè)復(fù)幀依次組幀發(fā)送。
[0030] 進(jìn)一步地，隨機(jī)包遙測(cè)參數(shù)有效長(zhǎng)度低于N-2時(shí)，將隨機(jī)包遙測(cè)數(shù)據(jù)與周期包中的 部分或全部遙測(cè)參數(shù)按照遙測(cè)數(shù)據(jù)子幀格式組成一幀一起發(fā)送，假設(shè)隨機(jī)包中遙測(cè)數(shù)據(jù)的 復(fù)幀字節(jié)數(shù)為n r，所選擇的周期包中的部分或全部遙測(cè)參數(shù)復(fù)幀長(zhǎng)度分別為m、n2、…nm，m 為選擇的周期包遙測(cè)參數(shù)個(gè)數(shù)，同一子幀內(nèi)遙測(cè)參數(shù)占用信道字節(jié)數(shù)之和不得大于遙測(cè)數(shù) 據(jù)子幀可用有效數(shù)據(jù)寬度N_2，N為下行信道帶寬，即必須滿足：（n r+m+n2+. . .+nmH (N-2)。
[0031] 進(jìn)一步地，隨機(jī)包遙測(cè)參數(shù)發(fā)送時(shí)每幀重復(fù)傳輸2次以上，遙測(cè)數(shù)據(jù)含校驗(yàn)位。
[0032] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果在于：
[0033] (1)本發(fā)明對(duì)遙測(cè)參數(shù)進(jìn)行特征提取，將由于硬件狀態(tài)突然變化產(chǎn)生的狀態(tài)變量 定義為隨機(jī)變量，隨機(jī)變量周期檢測(cè)但并不是每周期都發(fā)送，只在其發(fā)生變化時(shí)才發(fā)送，提 高了下行信道的利用率，減少和降低了星上資源的浪費(fèi)。
[0034] (2)本發(fā)明根據(jù)不同的時(shí)間段不同的需求對(duì)待傳送的遙測(cè)參數(shù)進(jìn)行分包，靈活配 置遙測(cè)數(shù)據(jù)子幀，提高了下行信道的利用率，減少和降低了星上資源的浪費(fèi)。
[0035] (3)本發(fā)明分析遙測(cè)數(shù)據(jù)包內(nèi)的每個(gè)遙測(cè)參數(shù)的字節(jié)數(shù)、每個(gè)遙測(cè)參數(shù)需要輸出 的頻率、下行信道帶寬N和發(fā)送頻率f，將遙測(cè)參數(shù)分成多個(gè)復(fù)幀，將多個(gè)遙測(cè)參數(shù)的復(fù)幀組 合在同一幀分時(shí)發(fā)送，既充分利用了信道資源，又滿足了各個(gè)遙測(cè)參數(shù)的實(shí)時(shí)性和不同速 率的要求。
[0036] (4)根據(jù)事件驅(qū)動(dòng)按照遙測(cè)數(shù)據(jù)包的優(yōu)先級(jí)通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)遙測(cè)量的動(dòng)態(tài)管理， 提高遙測(cè)參數(shù)下傳的實(shí)時(shí)性和動(dòng)態(tài)性。
[0037] (5)隨機(jī)包數(shù)據(jù)幀比較短，每幀重復(fù)傳輸2次以上，既不會(huì)造成信道資源的浪費(fèi)，又 可以大大地提高數(shù)據(jù)的可靠性。
【附圖說(shuō)明】
[0038] 圖1是本發(fā)明基于事件驅(qū)動(dòng)的遙測(cè)數(shù)據(jù)組幀方法的原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039]下面以XX衛(wèi)星XX載荷試驗(yàn)系統(tǒng)在軌期間不同工作模式下的遙測(cè)組幀結(jié)構(gòu)和下傳 方法為例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步作詳細(xì)說(shuō)明。
[0040] 一、特征提取和分包
[0041] (1)特征提取
[0042] XX衛(wèi)星XX載荷試驗(yàn)系統(tǒng)包括供配電單機(jī)（后文簡(jiǎn)稱roMU)、溫控儀和計(jì)算機(jī)，這三 個(gè)設(shè)備的遙測(cè)參數(shù)共用同一個(gè)下行通道進(jìn)行遙測(cè)數(shù)據(jù)下傳，下行信道帶寬為28字節(jié)，下行 發(fā)送周期為500ms-次