董房 楊同智 周汝志 盛開(kāi)明

(上海衛(wèi)星工程研究所，上海 201109)

元數(shù)據(jù)是描述數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，是關(guān)于數(shù)據(jù)的組織、數(shù)據(jù)域及其關(guān)系的信息[1]，元數(shù)據(jù)廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)資源、文獻(xiàn)資料、人文社科、博物藝術(shù)品、數(shù)字圖像、技術(shù)報(bào)告等各種場(chǎng)合，用于輔助用戶管理、維護(hù)與應(yīng)用數(shù)據(jù)，同時(shí)元數(shù)據(jù)技術(shù)是下一代互聯(lián)網(wǎng)-語(yǔ)義網(wǎng)的核心技術(shù)之一[2]。遙測(cè)元數(shù)據(jù)是描述遙測(cè)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，用于指導(dǎo)遙測(cè)數(shù)據(jù)的解析與處理。

標(biāo)準(zhǔn)高效的遙測(cè)元數(shù)據(jù)在國(guó)外已展開(kāi)應(yīng)用，美國(guó)對(duì)象管理組織(Object Management Group，OMG)的空間領(lǐng)域任務(wù)工作組(Space Domain Task Force，STDF)、空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)咨詢委員會(huì)(CCSDS)制定了一系列航天領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)，旨在通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范提升空間應(yīng)用的互操作性，降低空間系統(tǒng)任務(wù)的風(fēng)險(xiǎn)與開(kāi)銷(xiāo)[3]。OMG-STDF與CCSDS協(xié)調(diào)一致，2007年發(fā)布了用于描述測(cè)控?cái)?shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)樣式規(guī)范XTCE 1.1[4]，2019年發(fā)布了XTCE 1.2規(guī)范[5]，根據(jù)XTCE實(shí)際應(yīng)用反饋，修正了標(biāo)準(zhǔn)附錄XML Schema Definition中的數(shù)據(jù)格式、報(bào)警重構(gòu)、索引等近90項(xiàng)細(xì)節(jié)問(wèn)題，標(biāo)準(zhǔn)正文的總體結(jié)構(gòu)未更改。XTCE應(yīng)用于詹姆斯-韋伯空間望遠(yuǎn)鏡(JWST)、羅塞塔(Rosetta)號(hào)探測(cè)器、“冷衛(wèi)星”(Cryosat)、“氣象業(yè)務(wù)衛(wèi)星”(Metop)、普朗克衛(wèi)星(Herschel-Planck)等的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，如JWST是多國(guó)合作的下一代大型紅外線空間望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目，共有24個(gè)單位參與，每個(gè)單位擁有一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，并且這些數(shù)據(jù)庫(kù)都會(huì)與JWST的主數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，按照XTCE標(biāo)準(zhǔn)對(duì)這些數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行整合，統(tǒng)一數(shù)據(jù)交換接口，使得測(cè)控?cái)?shù)據(jù)在不同單位間更容易交互[6]。法國(guó)國(guó)家太空研究中心(CNES)、美國(guó)Harris公司開(kāi)發(fā)了BEST、OS/COMET XTCE ingest tool等面向?qū)ο蟮臏y(cè)控?cái)?shù)據(jù)定義描述軟件工具[7]。此外，ESA的SCOS 2000 MIB、NASA的GovSat/AMMOS、開(kāi)源YAMCS數(shù)據(jù)系統(tǒng)也均采用面向?qū)ο蟮倪b測(cè)元數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)模式[8-10]，服務(wù)于多個(gè)航天器。

目前，國(guó)內(nèi)衛(wèi)星總體設(shè)計(jì)與總體測(cè)試人員之間、衛(wèi)星總體集成單位與單機(jī)研制單位之間、衛(wèi)星研制單位與用戶之間大部分還是使用自己獨(dú)有的格式規(guī)范進(jìn)行遙測(cè)元數(shù)據(jù)描述，當(dāng)需要進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí)，基本都是通過(guò)Word文檔、紙質(zhì)文檔采用自然語(yǔ)言的方式進(jìn)行描述[11]。當(dāng)數(shù)據(jù)導(dǎo)入之后，還需要進(jìn)行信息的集成、整合和校驗(yàn)，非常繁瑣,而且這些工作大多依靠人工完成，既浪費(fèi)工作人員的時(shí)間、精力，又容易因人為原因出錯(cuò)。因此，標(biāo)準(zhǔn)高效的遙測(cè)元數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)模式是當(dāng)前必要的、急需的。

本文通過(guò)分析現(xiàn)有遙測(cè)元數(shù)據(jù)模式的不足，設(shè)計(jì)了面向?qū)ο蟮姆謱拥倪b測(cè)元數(shù)據(jù)組織模式，并應(yīng)用于航天器研制的測(cè)控信息管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了從系統(tǒng)設(shè)計(jì)到集成測(cè)試的遙測(cè)信息一體化管控，減少了人工重復(fù)配置的開(kāi)銷(xiāo)與錯(cuò)誤，提升了整體研制效率。

1 現(xiàn)有遙測(cè)元數(shù)據(jù)模式分析

遙測(cè)數(shù)據(jù)處理通過(guò)軟件與配置文件完成，目前國(guó)內(nèi)主流的做法是：遙測(cè)處理軟件通用化設(shè)計(jì)，常規(guī)處理通過(guò)遙測(cè)配置文件(遙測(cè)元數(shù)據(jù)文件)描述，特殊處理通過(guò)專(zhuān)用軟件模塊實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)有的遙測(cè)元數(shù)據(jù)文件主要采用Excel和XML，典型示例如下。

(1)Excel描述方法示例見(jiàn)表1，一行為一個(gè)遙測(cè)參數(shù)，包含處理方式及序列信息。

表1 遙測(cè)處理配置表

注：位序中H表示高位序，L表示低位序；處理公式中的“5”代表公式y(tǒng)=k×x+b，公式系數(shù)表示公式中的k、b值；小數(shù)位數(shù)表示遙測(cè)物理量保留的有效小數(shù)位數(shù)，采用預(yù)警、報(bào)警兩級(jí)區(qū)間門(mén)限，利于提前發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。

(2)XML描述方法示例如下，一個(gè)TmPara元素為一個(gè)遙測(cè)參數(shù)(含處理信息)，多個(gè)TmPara元素組合表示一個(gè)遙測(cè)序列(如遙測(cè)包)，如圖1所示。

經(jīng)分析，傳統(tǒng)的兩種遙測(cè)元數(shù)據(jù)表達(dá)方式在使用中存在以下不足。

(1)遙測(cè)參數(shù)類(lèi)型、參數(shù)實(shí)例未分開(kāi)定義：同類(lèi)遙測(cè)的物理意義相近，且采用同一個(gè)模數(shù)變換(AD)采集，其遙測(cè)參數(shù)的信息重復(fù)度較高，如表1中的蓄電池單體電壓僅遙測(cè)名稱(chēng)、代號(hào)、公式參數(shù)不同。在方式1的表格(見(jiàn)表1)及方式2的XML(見(jiàn)圖1)描述中，遙測(cè)參數(shù)的所有信息獨(dú)立定義與修改，存在較多重復(fù)配置，在測(cè)試中經(jīng)常出現(xiàn)“單體3更改了，但單體9未同步更改”之類(lèi)的問(wèn)題，狀態(tài)不容易統(tǒng)一控制。建議先定義參數(shù)類(lèi)型，完成遙測(cè)參數(shù)類(lèi)的總體描述，再通過(guò)類(lèi)的實(shí)例化繼承定義具體的遙測(cè)量，只重寫(xiě)必要的信息(如公式參數(shù))。總體信息(如字節(jié)序、單位、編碼方式、報(bào)警范圍等)需要修改時(shí)，只需更改類(lèi)定義，不需更改每一個(gè)遙測(cè)量。遙測(cè)參數(shù)類(lèi)定義提升了同類(lèi)遙測(cè)量的批量管理能力，類(lèi)定義集也可方便地移植到其他型號(hào)。

(2)遙測(cè)參數(shù)、遙測(cè)序列未分開(kāi)定義，當(dāng)同一遙測(cè)參數(shù)分布于多個(gè)遙測(cè)包、遙測(cè)幀區(qū)域時(shí)，若多包共用的遙測(cè)分開(kāi)放置，會(huì)引起較多的重復(fù)填寫(xiě)與修改；若多包共用的遙測(cè)集中放置，雖然實(shí)現(xiàn)了遙測(cè)參數(shù)的統(tǒng)一管理，減少了重復(fù)修改操作，但破壞遙測(cè)序列的可讀性，也不利于遙測(cè)元數(shù)據(jù)的裁剪、移植等應(yīng)用。

(3)缺乏繼承、重寫(xiě)機(jī)制，傳統(tǒng)的遙測(cè)元數(shù)據(jù)采用結(jié)構(gòu)化描述，未采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)范式，缺乏遙測(cè)序列的繼承、動(dòng)態(tài)重寫(xiě)機(jī)制，當(dāng)一段遙測(cè)參數(shù)集被多個(gè)包重用或重寫(xiě)時(shí)，會(huì)引起較多的重復(fù)填寫(xiě)與修改。

因此，傳統(tǒng)的遙測(cè)元數(shù)據(jù)模式將遙測(cè)參數(shù)類(lèi)型、遙測(cè)參數(shù)實(shí)例、遙測(cè)序列定義混合在一起，其遙測(cè)信息描述的耦合性強(qiáng)，構(gòu)架的靈活性、彈性不足，缺乏繼承、動(dòng)態(tài)重寫(xiě)機(jī)制，不利于測(cè)控信息的組織、裁剪與重用，不利于多用戶間遙測(cè)信息的互操作。針對(duì)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)式遙測(cè)元數(shù)據(jù)模式的缺點(diǎn)，借鑒面向?qū)ο蠹夹g(shù)，設(shè)計(jì)具備派生、繼承、重寫(xiě)等對(duì)象管理機(jī)制的遙測(cè)元數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)模式，提高遙測(cè)元數(shù)據(jù)信息的表達(dá)能力與效率。

圖1 采用XML描述的傳統(tǒng)遙測(cè)元數(shù)據(jù)樣式Fig.1 Traditional telemetry metadata style in XML schema

2 面向?qū)ο蟮倪b測(cè)元數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)

遙測(cè)數(shù)據(jù)處理的關(guān)鍵信息是遙測(cè)元數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、遙測(cè)點(diǎn)的參數(shù)定義、遙測(cè)點(diǎn)的序列組合，元數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)用于實(shí)現(xiàn)遙測(cè)配置文件的總體描述，參數(shù)定義用于實(shí)現(xiàn)遙測(cè)點(diǎn)的原碼與物理量的轉(zhuǎn)換處理，序列組合用于遙測(cè)幀、遙測(cè)包、遙測(cè)段到遙測(cè)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)解析，因此本節(jié)從遙測(cè)元數(shù)據(jù)的總體結(jié)構(gòu)、遙測(cè)點(diǎn)的參數(shù)定義、遙測(cè)點(diǎn)的序列組合三方面展開(kāi)描述。

2.1 總體結(jié)構(gòu)

航天器系統(tǒng)采用分層組織結(jié)構(gòu)，如圖2所示，由單機(jī)、分系統(tǒng)、航天器系統(tǒng)各個(gè)層級(jí)組成。為實(shí)現(xiàn)航天器研制全周期遙測(cè)元數(shù)據(jù)管理，航天遙測(cè)元數(shù)據(jù)應(yīng)采用樹(shù)型分層結(jié)構(gòu)[12]，方便聚合單機(jī)研制單位、分系統(tǒng)研制單位、航天器總承單位的遙測(cè)元數(shù)據(jù)信息。

圖2 航天器層次組織結(jié)構(gòu)Fig.2 Spacecraft hierarchical structure

XML是元數(shù)據(jù)的常用構(gòu)建方式[13]，XML文檔采用樹(shù)狀結(jié)構(gòu)，較容易實(shí)現(xiàn)遙測(cè)元數(shù)據(jù)的分層組織，利于遙測(cè)元數(shù)據(jù)信息的聚合、裁剪與移植。在SpaceSystem中嵌套SpaceSystem，實(shí)現(xiàn)分層組織構(gòu)架，如圖3所示。

圖3 基于XML的遙測(cè)元數(shù)據(jù)分層管理機(jī)制

為了克服傳統(tǒng)遙測(cè)元數(shù)據(jù)的不足，面向?qū)ο蟮倪b測(cè)元數(shù)據(jù)將遙測(cè)參數(shù)類(lèi)型、參數(shù)實(shí)例、遙測(cè)序列、算法獨(dú)立定義?；陬?lèi)的設(shè)計(jì)理念，通過(guò)派生、實(shí)例化參數(shù)類(lèi)型，定義遙測(cè)參數(shù)；通過(guò)序列容器的繼承與重寫(xiě)，逐層聚合遙測(cè)參數(shù)、遙測(cè)序列，構(gòu)建遙測(cè)包、遙測(cè)幀結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)遙測(cè)數(shù)據(jù)的彈性描述，提高遙測(cè)元數(shù)據(jù)信息的表達(dá)能力與效率。

遙測(cè)元數(shù)據(jù)的主要元素組成如圖4所示。遙測(cè)元數(shù)據(jù)主要要素的XML樣式描述見(jiàn)圖5。

圖4 遙測(cè)元數(shù)據(jù)主要元素構(gòu)成

圖5 采用XML描述的遙測(cè)元數(shù)據(jù)要素Fig.5 Telemetry metadata primary element in XML schema

遙測(cè)元數(shù)據(jù)的元素組成與功能如下。

(1)參數(shù)類(lèi)型集：定義遙測(cè)參數(shù)類(lèi)型，包括數(shù)據(jù)類(lèi)型、說(shuō)明信息、報(bào)警閾值、工程單位、長(zhǎng)度、位序、字節(jié)序、處理算法、編碼方式等，支持類(lèi)型派生。

(2)參數(shù)集：通過(guò)實(shí)例化參數(shù)類(lèi)型獲得，可以繼承參數(shù)類(lèi)型的配置信息，也可在實(shí)例化時(shí)重寫(xiě)報(bào)警閾值、算法參數(shù)等信息。

(3)算法集：遙測(cè)參數(shù)處理的基礎(chǔ)算法，可以是傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)運(yùn)算，也可通過(guò)腳本描述自定義算法。

(4)序列容器集：聚合遙測(cè)參數(shù)、其它序列容器構(gòu)建遙測(cè)序列，可以描述分包遙測(cè)、復(fù)幀遙測(cè)序列，支持繼承、重寫(xiě)、條件選擇等機(jī)制，實(shí)現(xiàn)遙測(cè)信息重用與分層構(gòu)建。

(5)數(shù)據(jù)流集：用于描述遙測(cè)幀同步、幀結(jié)構(gòu)、編碼信息，用于遙測(cè)組幀、解幀操作。

此外，還可定義消息集應(yīng)用于信息服務(wù)中，如通過(guò)消息篩選出一類(lèi)遙測(cè)序列(如與某信息相關(guān)的遙測(cè)包)，用于功能監(jiān)視、問(wèn)題排查等任務(wù)[14]。

2.2 面向?qū)ο蟮倪b測(cè)參數(shù)

遙測(cè)參數(shù)、參數(shù)類(lèi)型獨(dú)立定義。遙測(cè)參數(shù)類(lèi)型作為一類(lèi)進(jìn)行定義，通過(guò)類(lèi)封裝遙測(cè)參數(shù)的處理信息，支持類(lèi)派生[15]，增強(qiáng)遙測(cè)信息統(tǒng)一管理能力。類(lèi)屬性包括單位、位序、字節(jié)序、數(shù)據(jù)類(lèi)型、報(bào)警閾值等，類(lèi)方法包括遙測(cè)校準(zhǔn)、遙測(cè)處理算法。遙測(cè)參數(shù)為類(lèi)的實(shí)例化，通過(guò)ParameterTypeRef索引定義的類(lèi)，繼承類(lèi)的屬性與方法，在實(shí)例化時(shí)可以重寫(xiě)繼承的方法?！澳畴姵貑误w電壓”遙測(cè)參數(shù)類(lèi)型的類(lèi)“SingleBatType”定義如圖6所示。

圖6 遙測(cè)參數(shù)類(lèi)型示例Fig.6 Telemetry parameter type example

遙測(cè)參數(shù)實(shí)例化示例見(jiàn)圖7，可以實(shí)例化“蓄電池單體電壓1”、“蓄電池單體電壓2”等多個(gè)單體電壓，通過(guò)一個(gè)類(lèi)定義進(jìn)行統(tǒng)一管理，每個(gè)實(shí)例可以重寫(xiě)類(lèi)成員，如“蓄電池單體電壓2”重寫(xiě)了“SingleBatType”類(lèi)的處理系數(shù)成員，提高遙測(cè)參量信息的利用率與靈活性。

圖7 遙測(cè)參數(shù)類(lèi)型實(shí)例化Fig.7 Telemetry parameter type instantiation

常用的遙測(cè)類(lèi)型ParameterType包括Float、String、Enumerated、Integer、Binary、Boolean、RelativeTime、AbsoluteTime、Array、Aggregate等參數(shù)類(lèi)型，編碼方式DataEncoding包括Integer、Float、String、Binary四類(lèi)。遙測(cè)量處理流程見(jiàn)圖8，逐步完成原碼類(lèi)型轉(zhuǎn)換、有效范圍檢查、數(shù)值計(jì)算、遙測(cè)參數(shù)類(lèi)型轉(zhuǎn)換、報(bào)警檢查，實(shí)現(xiàn)原碼到物理量的轉(zhuǎn)換與報(bào)警監(jiān)視。

圖8 遙測(cè)參數(shù)的原碼與物理量轉(zhuǎn)換流程Fig.8 Conversion flow of telemetry parameters form origin code to physical value

2.3 基于序列容器的繼承設(shè)計(jì)

如圖9所示，遙測(cè)數(shù)據(jù)采用分層結(jié)構(gòu)，由遙測(cè)參數(shù)段、遙測(cè)包、多路復(fù)用、虛擬信道、遙測(cè)幀逐級(jí)生成[16]。為了實(shí)現(xiàn)遙測(cè)信息的分層組織，需要引入繼承與動(dòng)態(tài)重寫(xiě)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)遙測(cè)信息的高效定義與重用。

通過(guò)面向?qū)ο蟮男蛄腥萜髟O(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)遙測(cè)數(shù)據(jù)的分層構(gòu)建。如下定義一個(gè)基容器，聲明一個(gè)遙測(cè)包頭序列格式，其中EntryList負(fù)責(zé)聚合2.2節(jié)中定義的遙測(cè)參數(shù)，通過(guò)parameterRef索引遙測(cè)參數(shù)，也可以通過(guò)containerRef索引其它序列容器，從而實(shí)現(xiàn)分層組織，如圖10所示。

圖9 遙測(cè)分層組織數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)Fig.9 Telemetry hierarchical data structure

圖10 基容器示例Fig.10 Base container example

如下定義一段遙測(cè)參數(shù)序列“SecondaryHeader”，可以被其他序列容器引用。通過(guò)IncludeCondition條件(如比較條件Comparison parameterRef=“SecH” value=“1”)在序列實(shí)例化時(shí)重寫(xiě)序列，從而支持動(dòng)態(tài)序列容器(見(jiàn)圖11)。

圖11 遙測(cè)參數(shù)段的序列容器示例

通過(guò)BaseContainer支持容器繼承，并通過(guò)RestrictionCriteria匹配條件篩選，實(shí)現(xiàn)解幀、解包、解遙測(cè)參數(shù)段等操作指示(見(jiàn)圖12)。

圖12 容器繼承示例Fig.12 Container inheritance example

3 遙測(cè)元數(shù)據(jù)仿真應(yīng)用

為了提升多用戶間遙測(cè)信息平滑交互能力，打通總體設(shè)計(jì)與綜合測(cè)試之間的遙測(cè)信息交互壁壘，減少低層次重復(fù)勞動(dòng)，本文設(shè)計(jì)了一體化的測(cè)控信息管理系統(tǒng)，可面向于不同航天器不同分系統(tǒng)不同單機(jī)的遙測(cè)數(shù)據(jù)管理。通過(guò)調(diào)研國(guó)外遙測(cè)元數(shù)據(jù)及參考面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)技術(shù)，設(shè)計(jì)了上節(jié)所述的分層的面向?qū)ο蟮倪b測(cè)元數(shù)據(jù)樣式，并應(yīng)用于測(cè)控信息管理仿真系統(tǒng)。從設(shè)計(jì)頂層出發(fā)，將衛(wèi)星綜合電子采集、下位機(jī)打包遙測(cè)信息納入單位信息化系統(tǒng)，在如圖13所示的測(cè)控信息管理仿真系統(tǒng)上，實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)與測(cè)試環(huán)節(jié)的遙測(cè)信息一體化管控，減少了人工重復(fù)配置的開(kāi)銷(xiāo)與錯(cuò)誤，提升了整體研制效率。

圖13 測(cè)控信息管理系統(tǒng)軟件界面Fig.13 Software interface of TM&TC information management system

測(cè)控信息管理仿真系統(tǒng)采用模塊化的設(shè)計(jì)，系統(tǒng)模塊組成如圖14所示，由客戶端軟件和服務(wù)器軟件組成，客戶端軟件主要用于提供圖像化的編輯界面，供用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)、文檔操作，同時(shí)提供服務(wù)器管理界面，供系統(tǒng)管理員進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的配置；服務(wù)器軟件是為整個(gè)系統(tǒng)多個(gè)用戶提供在線的數(shù)據(jù)、文檔管理服務(wù)。

圖14 測(cè)控信息管理仿真系統(tǒng)模塊組成Fig.14 Module composition of TM&TC information management system

如圖15所示，通過(guò)圖形化的界面進(jìn)行遙測(cè)元數(shù)據(jù)定義，一個(gè)單元格表征一個(gè)遙測(cè)參數(shù)，單元格屬性為遙測(cè)參數(shù)具體的內(nèi)容定義，通過(guò)行列表格的形式進(jìn)行遙測(cè)參數(shù)的序列容器定義。

國(guó)內(nèi)航天器研制廠商、測(cè)控用戶、業(yè)務(wù)用戶均有成熟的、應(yīng)用多年的電氣地面支持設(shè)備(Electrical Ground Support Equipment，EGSE)，全面應(yīng)用面向?qū)ο蟮倪b測(cè)元數(shù)據(jù)配置存在著技術(shù)換代風(fēng)險(xiǎn)，影響任務(wù)執(zhí)行，因此可以如圖16所示，將公共的遙測(cè)元數(shù)據(jù)規(guī)范作為研制單位、用戶之間的遙測(cè)信息交換媒介，開(kāi)發(fā)一套轉(zhuǎn)換軟件，完成本地遙測(cè)元數(shù)據(jù)與公共遙測(cè)元數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換，如法國(guó)國(guó)家太空研究中心(CNES)開(kāi)發(fā)了OASIS系統(tǒng)，完成了XTCE格式與本地XIF格式之間的轉(zhuǎn)換[17]。為了適應(yīng)地面測(cè)控站的遙測(cè)元數(shù)據(jù)格式，開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的格式轉(zhuǎn)換插件，將航天器研制單位的遙測(cè)元數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為地面測(cè)控站的遙測(cè)數(shù)據(jù)格式，便于地面站直接應(yīng)用，提升任務(wù)效率。

圖15 遙測(cè)元數(shù)據(jù)信息定義Fig.15 Definition of telemetry metadata

圖16 多用戶間遙測(cè)元數(shù)據(jù)應(yīng)用示意Fig.16 Application schema of telemetry metadata among users

測(cè)控信息管理仿真系統(tǒng)可自動(dòng)生成航天器測(cè)控軟件、地面測(cè)試系統(tǒng)及地面測(cè)控系統(tǒng)的遙測(cè)配置文件，極大減少了軟件配置更改、調(diào)試、驗(yàn)證及錯(cuò)誤。如表2所示，相比傳統(tǒng)人工管理模式，減少了90%以上的遙測(cè)大表配置、檢驗(yàn)等低層次重復(fù)勞動(dòng)，節(jié)約了72天·人，系統(tǒng)協(xié)作效率提升300%，配置錯(cuò)誤率為0，有力提升了各個(gè)航天器測(cè)控、綜合測(cè)試、地面測(cè)控、在軌長(zhǎng)管、應(yīng)用用戶等相關(guān)方的系統(tǒng)協(xié)作效率，保障了任務(wù)。

表2 遙測(cè)元數(shù)據(jù)管理效率對(duì)比表

4 結(jié)束語(yǔ)

高效統(tǒng)一的遙測(cè)元數(shù)據(jù)信息交換技術(shù)有助于規(guī)范衛(wèi)星研制單位與相關(guān)用戶間的遙測(cè)數(shù)據(jù)的交互格式，減少由于信息描述格式不同引起的軟件更改、調(diào)試、驗(yàn)證及錯(cuò)誤，提升不同衛(wèi)星的遙測(cè)信息在多用戶間平滑交互的能力。本文借鑒國(guó)外成功經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合我國(guó)航天器研制需求，設(shè)計(jì)了一種面向?qū)ο蟮倪b測(cè)元數(shù)據(jù)樣式，具備遙測(cè)信息統(tǒng)一管理、繼承、派生、動(dòng)態(tài)重寫(xiě)等技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，可與當(dāng)前主流的Java、C#等面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)良好互通，在航天器研制過(guò)程中，基于該元數(shù)據(jù)樣式構(gòu)建了測(cè)控信息管理仿真系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)與測(cè)試環(huán)節(jié)的遙測(cè)信息一體化管控，提升了衛(wèi)星研制的整體效率。

當(dāng)前航天器各個(gè)研制階段的試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)格式不一致，遲滯阻礙了全周期大數(shù)據(jù)應(yīng)用。標(biāo)準(zhǔn)、高效、性能優(yōu)良的元數(shù)據(jù)信息技術(shù)可用于規(guī)范各個(gè)階段的試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)描述，有助于打通研制各階段的測(cè)試信息交互壁壘，聚合單機(jī)研制、AIT、發(fā)射、在軌等階段的航天器測(cè)控?cái)?shù)據(jù)，進(jìn)行全周期的大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用。后續(xù)將進(jìn)一步開(kāi)展元數(shù)據(jù)信息技術(shù)在全周期數(shù)據(jù)工程中的應(yīng)用研究，為試驗(yàn)鑒定、測(cè)試大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用提供前提保障，提升航天大系統(tǒng)的工程協(xié)作效率與信息共享性。