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1系統總體設計過程控制

1．1系統應用框架設計過程

基于遙測數據管理系統的數據需求，必須有一個數據系統中心，以數據服務系統的形式保存和處理相關用戶需求，對外的數據用戶主要包括綜合測試系統數據比對用戶、辦公室數據分析用戶、技術實驗室數據驗證用戶以及其它現場數據用戶，因此，基于虛擬平臺的衛星數據管理與應用系統總體結構。

1．2虛擬數據系統結構

基于上文中虛擬平臺的衛星數據管理與應用系統框架，本文設計了基于虛擬平臺的衛星數據管理系統結構，系統共包含7個方面的內容，分別為：衛星數據設計中心、數據管理控制中心、數據判讀中心、測試數據中心、仿真數據中心、遠程數據中心和數據應用中心。衛星數據設計中心基礎應用層面進行數據管理與應用的配置設計，為管理中心提供數據管理基礎，數據管理中心對全壽命周期數據進行管理和存儲，并對外提供數據服務。數據判讀中心對衛星研制過程中產生的重要數據進行實時自動判讀，并提供報警服務。測試數據中心是對衛星地面測試時產生的數據提供監視、判讀與訂閱服務的數據中心。仿真數據中心是衛星研制任務仿真驗證中心驗證的衛星任務、接口以及指標相關的衛星驗證數據，為衛星研制提供數據支持。遠程數據中心是衛星研制過程中外場測試、聯試以及發射場等產生的外部數據，通過遠程網絡進行傳輸入庫，保證全壽命周期數據的得到存儲。數據應用中心主要對外部數據用戶開發的系統數據應用軟件，包括監視、統計以及相關查詢分析軟件。

2數據系統單元設計控制

2．1衛星數據設計中心

衛星全壽命周期數據程設計中心，主要是在衛星整星論證準備前期階段，建立衛星全壽命周期數據業務模型，規劃全壽命周期數據。系統以被設計衛星的功能模型為核心，通過建模工具，建立被設計衛星數據模型，通過該數據模型能夠用系統性的工具將設計的數據模型導入到系統數據庫中，進行錄入，自動生成應用指令序列，送交設計執行和判讀系統開展工作。系統總的功能結構劃分。衛星數據設計中心完成衛星研制前期的功能項目設計與測試設計流程規劃，共需研發3個軟件，分別包括型號狀態配置工具軟件、系統管理軟件、系統數據設計軟件。

2．2數據管理與控制中心

衛星全壽命周期數據系統中，基礎數據庫管理編輯軟件作為參數、指令以及應用管理配置的重要的管理軟件，是衛星全壽命周期數據系統建設中的重要核心系統。該項目是在現有衛星地面測試系統上建立一個基礎數據庫，作為衛星數據配置信息的統一存儲地。同時開發出對基礎數據庫進行管理的系統，以適應衛星數據多用戶、長期、需求的實際情況，逐步實現衛星數據應用流程信息化、設計過程自動化，充分利用衛星數據資源，提高衛星研制的效率和質量。

2．3數據判讀中心

智能判讀技術對衛星在設計過程和驗證過程中產生的大量實時、歷史遙測數據進行處理，分析衛星海量參數信息的內在聯系、變化規律，以及這些變化關系與衛星健康狀態、工作狀態之間的關系，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星遙測數據，根據衛星遙測數據、故障模式以及故障診斷模式信息，判斷衛星目前所處的狀態，診斷故障機理，并將診斷結果、應急處理信息發送給多星數據管理中心管理員，給地面分析人員提出指導性建議，盡快將衛星從故障狀態恢復成正常狀態。

2．4測試數據中心

測試系統的MTP接收控制臺指令發送請求，并對照配置信息核對后將遙控指令數據發送到遙控前端，由前端再經測控分系統將完整的遙控幀數據通過無線信道發送到星上。MTP接收遙測前端的遙測幀數據，并進行解析，廣播完整幀數據，并接收對外的包數據、參數處理結果的訂閱服務，數據庫服務器接收綜合測試局域網上UDP廣播幀數據，解析幀、包、參數數據，并實時入庫，對外提供實時數據訂閱監視、歷史數據查詢、統計、曲線顯示功能。

2．5仿真數據中心

仿真系統是衛星研制過程不可缺少的技術驗證手段。衛星平臺虛擬仿真測試系統具有兩種系統仿真模式：全數字仿真模式和半物理仿真模式。全數字仿真環境作為整個仿真系統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據的顯示；半物理仿真環境下，由星務主機半物理仿真設備完成星務的仿真任務，仿真系統作為星務主機的遙測遙控前端，與其他分系統全數字仿真或半物理仿真系統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的仿真任務。

2．6遠程數據中心

衛星遠程數據中心實時接收處理發射場區、在軌等外場區衛星數據、調度信息、視頻等信息，對衛星狀態進行實時監視分析。建立以遠程數據控制為主、北京遠程支持為輔的遠程數據共享與監視模式，將外場現場下行遙測數據源碼、遙控指令執行信息和視頻采集數據實時傳回北京，支持專家和型號設計師、測試人員實時進行數據判讀，遠程監視外場的技術進展，遠程支持、參與外場的技術狀態分析、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通訊協議設計控制

3．1以太網通信接

該接口負責按照接口協議進行整個遙測管理與應用系統的數據通信。此通信協議是一個廣域網統一的數據協議，適用此系統內部7個系統模塊內部的通信，還適用系統與系統之間的協議，也適用仿真測試系統全數字仿真部分。

3．2CAN通信接口

此協議適用于半物理仿真部分的半物理設備間的協議。在小衛星的半物理仿真方式下，各仿真分系統與星務主機的通訊通過接口轉換計算機采用小衛星CAN總線通訊協議進行信。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劃，在指定里程碑處創建，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過程中的一些關鍵時間節點，便于檢查和確認設計階段的開發成果，同時也有利于變更控制，設計基線的確定過程如圖5所示。基線是下一步開發和修改的基準和出發點。有了設計基線的規定后，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定的，設計基線的規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

衛星全壽命周期數據應用已經被越來越多的專家重視。本文在全壽命周期數據系統設計過程中應用軟件的開發過程控制管理，旨在提高軟件的開發效率。研究了航天衛星遙測數據管理與應用系統設計過程的基本框架，本文以模塊化化設計的理念，分析了衛星數據管理系統的系統框架、模塊和功能結構，為保證設計過程有序，最后對系統設計過程的基線確定和基線變更給出了分析。

作者：劉海芳 單位：中國空間技術研究院