一種敏捷衛(wèi)星任務(wù)解譯閉環(huán)仿真驗(yàn)證系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種敏捷衛(wèi)星任務(wù)解譯閉環(huán)仿真驗(yàn)證系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著航天圖像在各行各業(yè)應(yīng)用的逐漸深入，用戶對(duì)圖像數(shù)據(jù)信息的要求越來(lái)越高，需要更快速、靈活的圖像生成模式，這不僅具有巨大的商業(yè)應(yīng)用價(jià)值，還具有重要的軍事應(yīng)用價(jià)值，因此提高姿態(tài)機(jī)動(dòng)能力已成為對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，而敏捷衛(wèi)星正是為了適應(yīng)這種需求而生成的。敏捷衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星，不僅能通過側(cè)擺機(jī)動(dòng)成像，還能通過俯仰機(jī)動(dòng)成像，借助這種大范圍快速姿態(tài)機(jī)動(dòng)能力，能實(shí)現(xiàn)對(duì)觀測(cè)目標(biāo)的快速響應(yīng)和多模式成像功能，然而，快速姿態(tài)機(jī)動(dòng)成像衛(wèi)星的應(yīng)用面臨任務(wù)數(shù)量眾多，成像模式復(fù)雜，指令序列繁多的困難，傳統(tǒng)簡(jiǎn)化的任務(wù)規(guī)劃模式顯然不適用，因此，任務(wù)規(guī)劃技術(shù)成為了發(fā)展快速姿態(tài)機(jī)動(dòng)成像衛(wèi)星的瓶頸和關(guān)鍵技術(shù)。受限于星載計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力等資源有限原因，目前還無(wú)法真正實(shí)現(xiàn)星上自主任務(wù)規(guī)劃，而地面任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)因?yàn)榫邆渲T多優(yōu)點(diǎn)而得到初步應(yīng)用，敏捷衛(wèi)星正是采用了地面任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)。在實(shí)際應(yīng)用中，設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)具體任務(wù)，通過地面任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星任務(wù)和動(dòng)作的合理安排，地面任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)首先生成規(guī)劃后的星上動(dòng)作序列，然后根據(jù)動(dòng)作序列，以任務(wù)數(shù)據(jù)塊的形式生成待上注的星上數(shù)據(jù)塊。星載計(jì)算機(jī)通過執(zhí)行包含星上時(shí)間及動(dòng)作、任務(wù)參數(shù)等形式的星上數(shù)據(jù)塊，最終完成目標(biāo)的成像。但是如何驗(yàn)證地面任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)，如何保證敏捷衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃的正確實(shí)施，目前還沒有一套完整的方法供參考。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的技術(shù)解決問題:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種敏捷衛(wèi)星任務(wù)解譯閉環(huán)仿真驗(yàn)證系統(tǒng)及方法，可以有效解決目前敏捷衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃的驗(yàn)證仿真、修改反演等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，能夠保證敏捷衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃的正確實(shí)施。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:一種敏捷衛(wèi)星任務(wù)解譯閉環(huán)仿真驗(yàn)證系統(tǒng)，其特征在于包括:中心控制單元，星上模板定義單元，參數(shù)驗(yàn)證規(guī)則定義單元，數(shù)據(jù)格式定義單元，通用邏輯處理單元，數(shù)據(jù)接收處理單元，任務(wù)數(shù)據(jù)塊仿真解析數(shù)據(jù)輸出單元和任務(wù)規(guī)劃修改反演數(shù)據(jù)輸出單元；
[0005]星上模板定義單元，進(jìn)行敏捷衛(wèi)星星上相對(duì)程控指令模板的定義，供中心控制單元調(diào)用；
[0006]參數(shù)驗(yàn)證規(guī)則定義單元，定義任務(wù)數(shù)據(jù)塊的參數(shù)驗(yàn)證規(guī)則，參數(shù)驗(yàn)證規(guī)則包括姿態(tài)機(jī)動(dòng)數(shù)據(jù)塊驗(yàn)證規(guī)則、數(shù)傳載荷批處理指令參數(shù)驗(yàn)證規(guī)則，供中心控制單元調(diào)用；
[0007]數(shù)據(jù)格式定義單元，定義任務(wù)數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)格式，供中心控制單元調(diào)用；
[0008]通用邏輯處理單元，完成系統(tǒng)中各個(gè)單元的通用數(shù)據(jù)邏輯處理，以供各個(gè)單元調(diào)用；通用邏輯處理包括:對(duì)輸入任務(wù)數(shù)據(jù)塊進(jìn)行字符統(tǒng)一轉(zhuǎn)換處理，UTC、北京時(shí)間和格林威治時(shí)間的轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)格式處理；
[0009]數(shù)據(jù)接收處理單元，對(duì)接收的任務(wù)數(shù)據(jù)塊進(jìn)行預(yù)處理，并將預(yù)處理后的數(shù)據(jù)送至中心控制單元；
[0010]中心控制單元，對(duì)任務(wù)數(shù)據(jù)塊進(jìn)行邏輯處理，如果邏輯處理有問題，將進(jìn)行報(bào)警并標(biāo)識(shí)處理；邏輯處理包括:非十六進(jìn)制字符處理、數(shù)據(jù)空格處理、數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度驗(yàn)證處理、數(shù)據(jù)塊主導(dǎo)頭驗(yàn)證，數(shù)據(jù)CRC校驗(yàn)，數(shù)據(jù)域格式驗(yàn)證；通過邏輯處理后，調(diào)用數(shù)據(jù)格式定義單元，對(duì)任務(wù)數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)格式進(jìn)行校驗(yàn)，同時(shí)將數(shù)據(jù)格式的校驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行輸出顯示，便于設(shè)計(jì)人員核對(duì)；在校驗(yàn)過程中，一旦處理數(shù)據(jù)格式出現(xiàn)錯(cuò)誤，中心控制單元將進(jìn)行錯(cuò)誤報(bào)警并標(biāo)識(shí)處理；數(shù)據(jù)塊格式校驗(yàn)后，調(diào)用參數(shù)驗(yàn)證規(guī)則定義單元定義的任務(wù)數(shù)據(jù)塊的參數(shù)驗(yàn)證規(guī)則，對(duì)數(shù)據(jù)格式校驗(yàn)通過的任務(wù)數(shù)據(jù)塊中包含的參數(shù)信息進(jìn)行校驗(yàn)，如果出現(xiàn)異常，中心控制單元將進(jìn)行錯(cuò)誤報(bào)警并標(biāo)識(shí)處理；參數(shù)驗(yàn)證規(guī)則通過后，中心控制單元進(jìn)行任務(wù)數(shù)據(jù)塊仿真解析處理，此時(shí)調(diào)用星上模板定義單元定義的敏捷衛(wèi)星星上相對(duì)程控指令模板和數(shù)據(jù)格式定義單元定義的任務(wù)數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)格式進(jìn)行任務(wù)數(shù)據(jù)塊仿真解析處理，之后通過任務(wù)數(shù)據(jù)塊仿真解析輸出單元將解析處理后的結(jié)果進(jìn)行報(bào)表輸出；同時(shí)，中心控制單元調(diào)用任務(wù)規(guī)劃修改反演數(shù)據(jù)輸出單元，將最終任務(wù)數(shù)據(jù)塊進(jìn)行重新輸出；在中心控制單元處理過程中，同時(shí)調(diào)用通用邏輯處理單元進(jìn)行通用數(shù)據(jù)邏輯處理；
[0011]任務(wù)塊仿真解析輸出單元，輸出解析后的報(bào)表格式；
[0012]任務(wù)規(guī)劃修改反演數(shù)據(jù)輸出單元，進(jìn)行任務(wù)規(guī)劃反演操作，重新生成修改過的任務(wù)數(shù)據(jù)塊，對(duì)修改后的任務(wù)數(shù)據(jù)塊進(jìn)行重新驗(yàn)證和仿真解析處理。
[0013]所述星上模板定義單元中，敏捷衛(wèi)星星上相對(duì)程控指令模板的定義的字段及結(jié)構(gòu)包括:指令代號(hào)、指令名稱、執(zhí)行時(shí)間、標(biāo)識(shí)、段標(biāo)識(shí)、指令執(zhí)行所需時(shí)間、是否帶參數(shù)指令、指令執(zhí)行時(shí)間A T、參數(shù)長(zhǎng)度；其中執(zhí)行時(shí)間從相對(duì)時(shí)間T0開始，指令代號(hào)是指星務(wù)指令代號(hào)，指令名稱即星務(wù)指令代號(hào)所對(duì)應(yīng)的指令名稱，標(biāo)識(shí)和段標(biāo)識(shí)主要用于區(qū)分不同段指令，屬于相同標(biāo)識(shí)或段標(biāo)識(shí)的指令將被星上任務(wù)進(jìn)行相同執(zhí)行或不執(zhí)行處理，指令執(zhí)行所需時(shí)間定義了指令執(zhí)行所需要的十進(jìn)制時(shí)長(zhǎng)，如果該條指令是可變指令，則是否帶參指令項(xiàng)為1，否則為0，指令執(zhí)行時(shí)間是否需要考慮△ T，取決于該指令在指令模板中段標(biāo)是否在段間隔參數(shù)之后；如果是可變指令，將給出可變參數(shù)長(zhǎng)度值，是兩個(gè)字節(jié)長(zhǎng)度，否則將定義為0。
[0014]所述參數(shù)驗(yàn)證規(guī)則定義單元中，姿態(tài)機(jī)動(dòng)數(shù)據(jù)塊驗(yàn)證規(guī)則為32個(gè)字節(jié)，定義了特征碼、有效數(shù)據(jù)，定義了數(shù)傳天線編號(hào)、地面站編號(hào)；支持將任務(wù)數(shù)據(jù)塊中參數(shù)單獨(dú)提取并詳細(xì)解析，將32字節(jié)姿態(tài)機(jī)動(dòng)數(shù)據(jù)塊進(jìn)行逐項(xiàng)解析，包括解析特征碼碼字，有效數(shù)據(jù)碼字，數(shù)傳天線編號(hào)碼字，地面站編號(hào)碼字；支持反向生成功能，將特征碼值，有效數(shù)據(jù)參數(shù)修改后，重新生成32字節(jié)姿態(tài)機(jī)動(dòng)數(shù)據(jù)塊。
[0015]所述中心控制單元對(duì)任務(wù)數(shù)據(jù)塊進(jìn)行參數(shù)規(guī)則驗(yàn)證時(shí)引入了迭代器模式，通過迭代器模式，可以實(shí)現(xiàn)參數(shù)規(guī)則定義的動(dòng)態(tài)變化調(diào)整。進(jìn)行具體的參數(shù)規(guī)則驗(yàn)證時(shí)，首先調(diào)用迭代器，獲取目前定義的所有參數(shù)規(guī)則定義單元，這些規(guī)則定義單元可能包括姿態(tài)機(jī)動(dòng)數(shù)據(jù)規(guī)則定義，數(shù)傳參數(shù)規(guī)則定義，載荷參數(shù)規(guī)則定義。獲取所有規(guī)則定義單元后，根據(jù)具體的規(guī)則定義單元，通過調(diào)用統(tǒng)一的接口方法，參數(shù)規(guī)則驗(yàn)證單元可以進(jìn)行具體的參數(shù)規(guī)則驗(yàn)證操作，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)驗(yàn)證參數(shù)規(guī)則過程。
[0016]所述數(shù)據(jù)格式定義單元定義任務(wù)數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)格式包括:任務(wù)塊頭，元任務(wù)個(gè)數(shù)，元任務(wù)號(hào)，元任務(wù)開始時(shí)間，任務(wù)屬性，元任務(wù)持續(xù)時(shí)間，包含的模板個(gè)數(shù)，模板編號(hào)，模板啟動(dòng)相對(duì)時(shí)間，模板各段執(zhí)行標(biāo)識(shí)，段間隔時(shí)間，模板參數(shù)長(zhǎng)度及參數(shù)信息字段。
[0017]所述中心控制單元對(duì)任務(wù)數(shù)據(jù)塊進(jìn)行數(shù)據(jù)格式驗(yàn)證時(shí)引入了迭代器模式，通過迭代器模式，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)格式定義的動(dòng)態(tài)變化調(diào)整。進(jìn)行具體的數(shù)據(jù)格式驗(yàn)證時(shí)，首先調(diào)用迭代器，獲取目前定義的所有數(shù)據(jù)格式定義單元，中心控制單元根據(jù)具體的數(shù)據(jù)格式定義單元，通過調(diào)用統(tǒng)一的接口方法，數(shù)據(jù)格式驗(yàn)證單元進(jìn)行具體的數(shù)據(jù)格式驗(yàn)證操作，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)驗(yàn)證數(shù)據(jù)格式的過程。
[0018]所述任務(wù)規(guī)劃修改反演數(shù)據(jù)輸出單元，進(jìn)行任務(wù)規(guī)劃反演操作，能夠重新生成修改過的任務(wù)數(shù)據(jù)塊，對(duì)修改后的任務(wù)數(shù)據(jù)塊進(jìn)行重新驗(yàn)證和仿真解析處理。
[0019]所述任務(wù)塊仿真解析輸出單元輸出后的報(bào)表格式包括:指令序列和格式反演序列，其中指令序列包括:星箭分離時(shí)UTC值，任務(wù)塊碼字，元任務(wù)個(gè)數(shù)，最后處理的元任務(wù)號(hào)，最后處理的元任務(wù)開始時(shí)間，最后處理的元任務(wù)屬性，最后處理的元任務(wù)持續(xù)時(shí)間，最后處理的元任務(wù)包含的模板個(gè)數(shù)，指令名稱，指令參數(shù)，指令開始執(zhí)行北京時(shí)間，指令開始執(zhí)行格林威治時(shí)間，指令開始執(zhí)行UTC時(shí)間，姿控星時(shí)；格式反演序列包括:數(shù)據(jù)內(nèi)容，碼字，說(shuō)明，指令塊號(hào)，元任務(wù)號(hào)，模板編號(hào)，其他信息或錯(cuò)誤信息
[0020]一種敏捷衛(wèi)星任務(wù)解譯閉環(huán)仿真驗(yàn)證方法，步驟如下:
[0021](1)配置任務(wù)信息，對(duì)任務(wù)數(shù)據(jù)塊進(jìn)行任務(wù)解譯仿真之前，需要進(jìn)行任務(wù)信息配置，不同的任務(wù)類型，靈活定制不同的任務(wù)信息，這些任務(wù)信息包括:星上模板定義，參數(shù)驗(yàn)證規(guī)則定義，數(shù)據(jù)格式定義；
[0022](2)驗(yàn)證上注任務(wù)數(shù)據(jù)塊，對(duì)任務(wù)數(shù)據(jù)塊進(jìn)行格式驗(yàn)證，包括數(shù)據(jù)長(zhǎng)度驗(yàn)證、數(shù)據(jù)頭驗(yàn)證、校驗(yàn)碼字驗(yàn)證、元任務(wù)號(hào)沖突驗(yàn)證、元任務(wù)時(shí)間驗(yàn)證、任務(wù)屬性驗(yàn)證、模板參數(shù)驗(yàn)證、模板屬性驗(yàn)證、姿態(tài)機(jī)動(dòng)數(shù)據(jù)格式驗(yàn)證；同時(shí)，模擬星上處理單元對(duì)上注任務(wù)數(shù)據(jù)塊進(jìn)行九大錯(cuò)誤模式處理，包括①超過了最大允許元任務(wù)數(shù)量；②上注的任務(wù)數(shù)據(jù)塊內(nèi)部包含的元任務(wù)超過了最大允許個(gè)數(shù)某元任務(wù)的模板超過了最大字節(jié)數(shù)；④多個(gè)元任務(wù)沒有按照時(shí)間先后順序排列；⑤模板沒有按照時(shí)間