專利名稱：通信衛(wèi)星有效載荷測(cè)試系統(tǒng)仿真平臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于衛(wèi)星測(cè)試領(lǐng)域，涉及一種通信衛(wèi)星有效載荷測(cè)試系統(tǒng)仿真平臺(tái)。
背景技術(shù)：
為了確保衛(wèi)星和飛船等航天器的成功發(fā)射和在軌正常運(yùn)行，航天器在研制、實(shí)驗(yàn)和發(fā)射等階段都要進(jìn)行詳細(xì)的電性能測(cè)試。采用設(shè)置的遙測(cè)參數(shù)對(duì)航天器的電性能進(jìn)行測(cè)試，通過對(duì)大量的遙測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析和數(shù)據(jù)判讀可以判斷各系統(tǒng)的工作狀態(tài)。通信衛(wèi)星載荷測(cè)試領(lǐng)域是一個(gè)敏感領(lǐng)域，具有一定的特殊性，需要各種通用儀器儀表和專用儀器儀表通過多種互連方法同被測(cè)載荷進(jìn)行連接，并對(duì)大量各類數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理。由于每個(gè)通信衛(wèi)星載荷的特殊性和缺少通用的測(cè)試規(guī)則，某些載荷的測(cè)試方法與測(cè)試指標(biāo)各不相同。載荷測(cè)試的前提是將被測(cè)載荷放入到測(cè)試環(huán)境中，測(cè)試環(huán)境的改變會(huì)影響到測(cè)試數(shù)據(jù)的結(jié)果，測(cè)試方法的合理與否，測(cè)試系統(tǒng)的處理能力與通信能力是否滿足測(cè)試方案的需求都要在測(cè)試環(huán)境搭建好之后通過實(shí)際測(cè)試才能檢驗(yàn)出來。傳統(tǒng)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)和規(guī)劃方法主要靠經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于復(fù)雜的現(xiàn)代通信衛(wèi)星有效載荷測(cè)試系統(tǒng)，很多地方由于無法預(yù)知而抓不住設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，這種測(cè)試方法和測(cè)試能力的不可預(yù)知性不僅增加了測(cè)試成本，往往還會(huì)拖延測(cè)試周期，降低測(cè)試的效率。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種通信衛(wèi)星載荷測(cè)試系統(tǒng)的通用仿真平臺(tái)，可以在該平臺(tái)上預(yù)先對(duì)通信衛(wèi)星有效載荷系統(tǒng)級(jí)測(cè)試方案進(jìn)行仿真，對(duì)測(cè)試方案進(jìn)行可行性分析并做出相應(yīng)調(diào)整，從而降低測(cè)試成本，提高測(cè)試效率。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是通信衛(wèi)星有效載荷測(cè)試系統(tǒng)仿真平臺(tái)，包括測(cè)試規(guī)則模塊、仿真核心模塊、仿真設(shè)計(jì)模塊、事件隊(duì)列列表、數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)分析模塊，其中測(cè)試規(guī)則模塊存儲(chǔ)整個(gè)仿真過程中與通信衛(wèi)星有效載荷測(cè)試有關(guān)的測(cè)試規(guī)則；仿真核心模塊包括數(shù)據(jù)讀寫單元、事件調(diào)度器和事件執(zhí)行單元；數(shù)據(jù)讀寫單元讀取數(shù)據(jù)分析模塊的數(shù)據(jù)判讀結(jié)果，同時(shí)提供與數(shù)據(jù)采集單元的數(shù)據(jù)交互接口 ；事件調(diào)度器以數(shù)據(jù)判讀結(jié)果為依據(jù)，采用離散事件驅(qū)動(dòng)機(jī)理確定事件的執(zhí)行時(shí)間，事件執(zhí)行單元處理完當(dāng)前事件后，事件調(diào)度器將該當(dāng)前事件從事件隊(duì)列列表中刪除，并獲得下一事件作為將要執(zhí)行事件；如果將要執(zhí)行事件的預(yù)設(shè)執(zhí)行時(shí)間晚于當(dāng)前仿真時(shí)間，則事件調(diào)度器將當(dāng)前仿真時(shí)間修改為將要執(zhí)行事件的預(yù)設(shè)發(fā)生時(shí)間并將該將要執(zhí)行事件交給事件執(zhí)行單元執(zhí)行；如果將要執(zhí)行事件的預(yù)設(shè)執(zhí)行時(shí)間等于當(dāng)前仿真時(shí)間，則事件調(diào)度器直接將該將要執(zhí)行事件交給事件執(zhí)行單元執(zhí)行；仿真設(shè)計(jì)模塊包括場(chǎng)景設(shè)計(jì)單元、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)單元和進(jìn)程設(shè)計(jì)單元，場(chǎng)景設(shè)計(jì)單元建立測(cè)試系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)組成及其連接方式；節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)單元定義測(cè)試儀器或衛(wèi)星有效載荷的屬性，將測(cè)試儀器或衛(wèi)星有效載荷的屬性劃分為不同的工作狀態(tài)，同一臺(tái)測(cè)試儀器或者衛(wèi)星有效載荷的所有工作狀態(tài)形成一個(gè)節(jié)點(diǎn)；進(jìn)程設(shè)計(jì)單元采用有限狀態(tài)機(jī)來描述測(cè)試儀器或衛(wèi)星有效載荷的不同工作狀態(tài)，每一個(gè)工作狀態(tài)對(duì)應(yīng)一個(gè)進(jìn)程；事件隊(duì)列列表存儲(chǔ)仿真核心模塊要執(zhí)行的所有事件及事件對(duì)應(yīng)的預(yù)定執(zhí)行時(shí)間，事件是整個(gè)仿真過程向前推進(jìn)的基本組成單元，每一個(gè)事件完成了一定的操作，由一定的事件隊(duì)列組成了衛(wèi)星載荷項(xiàng)目測(cè)試的過程；數(shù)據(jù)采集模塊接收仿真核心模塊中數(shù)據(jù)讀寫單元送來的仿真過程中某些節(jié)點(diǎn)或者進(jìn)程中所生成的數(shù)據(jù)，并根據(jù)測(cè)試規(guī)則模塊中的測(cè)試規(guī)則對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類并轉(zhuǎn)發(fā)給數(shù)據(jù)分析模塊；數(shù)據(jù)分析模塊接收數(shù)據(jù)采集模塊轉(zhuǎn)發(fā)來的反映仿真狀態(tài)的數(shù)據(jù)，同時(shí)從測(cè)試規(guī)則模塊中獲取與當(dāng)前測(cè)試項(xiàng)目相對(duì)應(yīng)的測(cè)試規(guī)則判據(jù)，根據(jù)測(cè)試規(guī)則判據(jù)對(duì)接收到的狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行判讀，判讀結(jié)果發(fā)送至仿真核心模塊。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于(1)本發(fā)明通信衛(wèi)星載荷測(cè)試系統(tǒng)的通用仿真平臺(tái)，可以在其上對(duì)通信衛(wèi)星有效載荷系統(tǒng)級(jí)測(cè)試方案進(jìn)行仿真建模，預(yù)先對(duì)測(cè)試方案進(jìn)行仿真，在具體方案實(shí)施之前對(duì)測(cè)試方案進(jìn)行可行性分析，盡可能完善的對(duì)測(cè)試方案的可實(shí)施性提供依據(jù)，對(duì)測(cè)試能力進(jìn)行可預(yù)見評(píng)估，及時(shí)發(fā)現(xiàn)方案的瓶頸并做出相應(yīng)調(diào)整，以降低測(cè)試成本，提高測(cè)試效率；(2)仿真平臺(tái)提供場(chǎng)景，節(jié)點(diǎn)，進(jìn)程三層建模機(jī)制，三層模型和實(shí)際的系統(tǒng)，設(shè)備， 協(xié)議三層完全對(duì)應(yīng)，全面反映了測(cè)試系統(tǒng)的相關(guān)特性；(3)采用離散事件驅(qū)動(dòng)的仿真機(jī)理，其中“事件”是指測(cè)試系統(tǒng)模型狀態(tài)的變化，只有測(cè)試系統(tǒng)模型狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，仿真平臺(tái)才進(jìn)行仿真，測(cè)試系統(tǒng)模型狀態(tài)不發(fā)生變化的時(shí)間段不進(jìn)行仿真計(jì)算，被跳過，即仿真時(shí)間是離散的，每當(dāng)有一個(gè)事件出現(xiàn)后時(shí)間往前推進(jìn)，也就是時(shí)間是跳躍前進(jìn)的，一個(gè)仿真時(shí)間點(diǎn)上可以同時(shí)出現(xiàn)多個(gè)事件(通過事件的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行先后執(zhí)行)，事件的發(fā)生可以有疏密的區(qū)別，在離散事件驅(qū)動(dòng)的仿真機(jī)理中，仿真核心不必每時(shí)每刻都去查詢系統(tǒng)模型的狀態(tài)，因?yàn)闇y(cè)試系統(tǒng)模型狀態(tài)改變時(shí)，就會(huì)有事件發(fā)生，事件的發(fā)生會(huì)通知仿真核心進(jìn)行處理，與時(shí)間驅(qū)動(dòng)相比，計(jì)算效率得到很大提高；(4)仿真平臺(tái)創(chuàng)建的所有系統(tǒng)模型都由一系列屬性可配置的設(shè)備模型組成。設(shè)備模型屬于某個(gè)類，類以行為和屬性的方式描述對(duì)象的特征，面向過程的仿真平臺(tái)相比，面向?qū)ο蟮姆抡嫫脚_(tái)更利于數(shù)據(jù)的維護(hù)和繼承。
圖1為本發(fā)明通信衛(wèi)星有效載荷測(cè)試系統(tǒng)仿真平臺(tái)結(jié)構(gòu)圖；圖2為本發(fā)明仿真核心模塊組成框圖；圖3為本發(fā)明仿真設(shè)計(jì)模塊組成框圖；圖4為本發(fā)明仿真設(shè)計(jì)模塊的工作流程圖；圖5為本發(fā)明事件隊(duì)列列表結(jié)構(gòu)圖；圖6為數(shù)據(jù)采集模塊結(jié)構(gòu)圖；圖7為數(shù)據(jù)分析模塊結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明通信衛(wèi)星有效載荷測(cè)試系統(tǒng)仿真平臺(tái)包括測(cè)試規(guī)則模塊、仿真核心模塊、仿真設(shè)計(jì)模塊、事件隊(duì)列列表、數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)分析模塊。測(cè)試規(guī)則模塊中存儲(chǔ)了整個(gè)仿真過程中與通信衛(wèi)星有效載荷測(cè)試有關(guān)的測(cè)試規(guī)則。仿真核心模塊讀取數(shù)據(jù)分析模塊的數(shù)據(jù)判讀結(jié)果，同時(shí)提供與數(shù)據(jù)采集單元的數(shù)據(jù)交互接口 ；以數(shù)據(jù)判讀結(jié)果為依據(jù)，采用離散事件驅(qū)動(dòng)機(jī)理確定事件的執(zhí)行時(shí)間并執(zhí)行事件。仿真設(shè)計(jì)模塊反映了衛(wèi)星有效載荷測(cè)試系統(tǒng)的組成和狀態(tài)，仿真實(shí)施者通過仿真設(shè)計(jì)模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)試系統(tǒng)的仿真平臺(tái)搭建。事件隊(duì)列列表存儲(chǔ)了仿真核心模塊要執(zhí)行的所有事件及事件對(duì)應(yīng)的預(yù)定執(zhí)行時(shí)間，仿真核心從該列表中提取將要執(zhí)行的事件，通過執(zhí)行具有一定關(guān)聯(lián)的離散事件可完成對(duì)測(cè)試項(xiàng)目的測(cè)試過程。數(shù)據(jù)采集模塊接收仿真核心送來的仿真過程中所生成的狀態(tài)數(shù)據(jù)，并對(duì)這些狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類存儲(chǔ)管理和轉(zhuǎn)發(fā)。數(shù)據(jù)分析模塊接收數(shù)據(jù)采集模塊轉(zhuǎn)發(fā)過來的反映仿真狀態(tài)的數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行分析和轉(zhuǎn)發(fā)。事件是組成測(cè)試項(xiàng)目的單元，也即在進(jìn)行測(cè)試項(xiàng)目的測(cè)試時(shí)，由若干個(gè)事件組成了測(cè)試過程，例如測(cè)試功率這個(gè)項(xiàng)目，需要信號(hào)發(fā)生器發(fā)生數(shù)據(jù)事件，數(shù)據(jù)進(jìn)入被測(cè)系統(tǒng)事件，被測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行響應(yīng)事件，響應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)入功率計(jì)或頻譜儀事件。整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)中的每一個(gè)狀態(tài)的改變都是由響應(yīng)時(shí)間觸發(fā)的，不同的事件按照時(shí)間先后順序進(jìn)行觸發(fā)，組成了一定的測(cè)試項(xiàng)目的完成。如圖2所示，為仿真核心模塊組成框圖。包括數(shù)據(jù)讀寫單元、事件調(diào)度器和事件執(zhí)行單元。數(shù)據(jù)讀寫單元讀取數(shù)據(jù)分析模塊的數(shù)據(jù)判讀結(jié)果，由此作為仿真核心模塊下一步操作的依據(jù)，例如是讓事件調(diào)度器繼續(xù)工作還是結(jié)束仿真并報(bào)警。事件調(diào)度器對(duì)所有進(jìn)程模塊希望完成的事件和計(jì)劃該事件發(fā)生的時(shí)間進(jìn)行列表和維護(hù)。事件調(diào)度器采用的離散事件(其中“事件”是指仿真環(huán)境狀態(tài)的變化，也就是說，只有測(cè)試系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，仿真核心模塊才工作，測(cè)試系統(tǒng)狀態(tài)不發(fā)生變化的時(shí)間段不執(zhí)行任何仿真計(jì)算，即被跳過)驅(qū)動(dòng)機(jī)理決定了其時(shí)間推進(jìn)機(jī)制執(zhí)行事件部分處理完當(dāng)前事件后，事件調(diào)度器把該事件從事件列表中刪除，并獲得下一事件，作為將要執(zhí)行事件。如果將要執(zhí)行事件希望發(fā)生的時(shí)間晚于當(dāng)前仿真時(shí)間，仿真核心模塊將仿真時(shí)間推到將要執(zhí)行事件的希望發(fā)生時(shí)間，并且事件調(diào)度器會(huì)把將要執(zhí)行事件交給執(zhí)行事件部分執(zhí)行；如果將要執(zhí)行事件的希望執(zhí)行時(shí)間等于當(dāng)前仿真時(shí)間，仿真時(shí)間將不推進(jìn)，直接把將要執(zhí)行事件交給執(zhí)行事件部分執(zhí)行；事件執(zhí)行單元?jiǎng)t是根據(jù)仿真核心模塊下一步操作的結(jié)果進(jìn)行相關(guān)事件的操作。如圖3所示，為仿真設(shè)計(jì)模塊組成框圖。包含了場(chǎng)景設(shè)計(jì)單元，節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)單元和進(jìn)程設(shè)計(jì)單元，分別和實(shí)際衛(wèi)星有效載荷測(cè)試系統(tǒng)的系統(tǒng)，設(shè)備和協(xié)議操作一一對(duì)應(yīng)，全面反映了測(cè)試系統(tǒng)的相關(guān)特性。場(chǎng)景設(shè)計(jì)單元反映了測(cè)試系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)組成及其連接方式，采用通用測(cè)試儀器，專用測(cè)試儀器及通信鏈路等建立測(cè)試場(chǎng)景模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)試環(huán)境的形象化映射。節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)單元抽象了具體節(jié)點(diǎn)的屬性，也就是測(cè)試儀器或衛(wèi)星有效載荷的整體屬性，節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)基于節(jié)點(diǎn)模塊，每個(gè)節(jié)點(diǎn)模塊實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)行為的某一方面，諸如數(shù)據(jù)生成，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)的處理和數(shù)據(jù)的傳輸?shù)?。多個(gè)節(jié)點(diǎn)模塊的集合構(gòu)成功能完整的節(jié)點(diǎn)。單個(gè)節(jié)點(diǎn)內(nèi)部的節(jié)點(diǎn)模塊可能是幾十個(gè)甚至是上百個(gè)。進(jìn)程設(shè)計(jì)單元?jiǎng)t是節(jié)點(diǎn)的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)抽象，使用有限狀態(tài)機(jī)來描述進(jìn)程的邏輯，主要用來刻畫節(jié)點(diǎn)模型內(nèi)不同功能模塊內(nèi)的實(shí)現(xiàn)，可以模擬大多數(shù)軟件或者硬件系統(tǒng)，包括通信協(xié)議，算法，排隊(duì)策略，共享資源，特殊的業(yè)務(wù)源等。最底層為進(jìn)程設(shè)計(jì)單元，其以狀態(tài)機(jī)來描述協(xié)議操作；其次為節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)單元，由相應(yīng)的協(xié)議模型構(gòu)成，反映了設(shè)備的特性；最上層為場(chǎng)景設(shè)計(jì)單元。這種分層建模的方式和單一層次的對(duì)系統(tǒng)中所有層面進(jìn)行統(tǒng)一建模相比，有很多的優(yōu)點(diǎn)，它給仿真實(shí)施者提供了一個(gè)直觀的建模環(huán)境，最大限度地貼近實(shí)際測(cè)試系統(tǒng)。場(chǎng)景設(shè)計(jì)單元的主要功能是從高層設(shè)備對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)范，高層設(shè)備也就是節(jié)點(diǎn)和通信鏈路。節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)測(cè)試設(shè)備，也包括一些業(yè)務(wù)配置模塊；通信鏈路對(duì)應(yīng)于現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)中的連接鏈路，也包括邏輯鏈路。節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)單元的主要功能是從應(yīng)用，進(jìn)程，隊(duì)列和通信接口等功能模塊對(duì)節(jié)點(diǎn)的功能進(jìn)行規(guī)范。節(jié)點(diǎn)包含通用測(cè)試儀器和專用測(cè)試儀器。通用測(cè)試儀器包含示波器，信號(hào)源，頻譜儀等由通用儀器生廠商生產(chǎn)的儀器，仿真平臺(tái)有專門的通用儀表庫(kù)，專用測(cè)試儀器則是根據(jù)具體測(cè)試方案抽象出的專用測(cè)試儀器，仿真平臺(tái)可通過節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)部分對(duì)專用儀器儀表進(jìn)行設(shè)計(jì)。這些設(shè)備與現(xiàn)實(shí)中所使用的設(shè)備具有相同的功能。因此，節(jié)點(diǎn)的屬性與設(shè)備功能密切相關(guān)。進(jìn)程設(shè)計(jì)單元的主要功能是對(duì)系統(tǒng)內(nèi)節(jié)點(diǎn)所含進(jìn)程的行為進(jìn)行規(guī)范，包括決策進(jìn)程和算法。在進(jìn)行進(jìn)程建模時(shí)，最重要的工作就是設(shè)計(jì)進(jìn)程組，使其中的各個(gè)進(jìn)程能夠各盡其職并且協(xié)調(diào)運(yùn)作。有限狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)采用圖形和代碼相結(jié)合的方式創(chuàng)建進(jìn)程模型，有限狀態(tài)機(jī)采用狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖(State Transition Diagram，STD)來描述狀態(tài)的轉(zhuǎn)移，進(jìn)程模型所執(zhí)行的操作用C或C++語(yǔ)言來描述。狀態(tài)和狀態(tài)之間是通過狀態(tài)轉(zhuǎn)移線相連，轉(zhuǎn)移線可以是帶條件的(必須滿足條件才能轉(zhuǎn)移)或者是無條件的(直接轉(zhuǎn)移)。狀態(tài)的上半部分可以關(guān)聯(lián)狀態(tài)入口代碼，狀態(tài)的下半部分可以關(guān)聯(lián)狀態(tài)出口代碼，當(dāng)仿真核心進(jìn)入有限狀態(tài)機(jī)的某個(gè)狀態(tài)時(shí)，入口代碼將被執(zhí)行，當(dāng)仿真核心離開有限狀態(tài)機(jī)的某個(gè)狀態(tài)時(shí)，出口代碼將被執(zhí)行。有限狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)有強(qiáng)制狀態(tài)和非強(qiáng)制狀態(tài)兩種，有限狀態(tài)機(jī)進(jìn)入強(qiáng)制狀態(tài)時(shí)，依次執(zhí)行入口代碼和出口代碼，然后將控制權(quán)交給下一個(gè)狀態(tài)；有限狀態(tài)機(jī)進(jìn)入非強(qiáng)制狀態(tài)時(shí)，在執(zhí)行完入口代碼后暫停，將控制權(quán)交給仿真核心，仿真核心開始查找下一個(gè)事件隊(duì)列列表中的事件并執(zhí)行，直到相應(yīng)的事件觸發(fā)了該有限狀態(tài)機(jī)從非強(qiáng)制狀態(tài)中離開，才執(zhí)行出口代碼。在進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)測(cè)試方案使用場(chǎng)景設(shè)計(jì)單元進(jìn)行場(chǎng)景設(shè)計(jì)，即根據(jù)衛(wèi)星有效載荷測(cè)試方案確定測(cè)試項(xiàng)目，據(jù)此確定衛(wèi)星有效載荷測(cè)試系統(tǒng)的組成及連接方式，測(cè)試系統(tǒng)(場(chǎng)景)由不同的測(cè)試儀器(節(jié)點(diǎn))和被測(cè)衛(wèi)星有效載荷連接而成，測(cè)試儀器優(yōu)先使用平臺(tái)所提供設(shè)備庫(kù)中的設(shè)備模型，如果設(shè)備庫(kù)中沒有相應(yīng)設(shè)備模型，需要使用節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)單元進(jìn)行設(shè)備模型搭建。設(shè)備由不同的功能模塊組成，通常由配置模塊，計(jì)算處理模塊， 輸入輸出模塊，通信模塊和存儲(chǔ)模塊構(gòu)成(不同設(shè)備可能全部或部分覆蓋這五個(gè)模塊)，每個(gè)功能模塊完成設(shè)備一定的功能。配置模塊負(fù)責(zé)仿真平臺(tái)初始化時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行初始化，是對(duì)設(shè)備軟件硬件的配置進(jìn)行抽象，仿真(測(cè)試)開始時(shí)要根據(jù)測(cè)試項(xiàng)目對(duì)測(cè)試設(shè)備的工作模式和配置進(jìn)行設(shè)置；計(jì)算處理模塊負(fù)責(zé)設(shè)備的計(jì)算和處理部分，是對(duì)設(shè)備的核心處理器進(jìn)行抽象，仿真(測(cè)試)過程中測(cè)試設(shè)備要根據(jù)測(cè)試項(xiàng)目對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)處理；輸入輸出模塊負(fù)責(zé)設(shè)備的人機(jī)交互，是對(duì)設(shè)備同人交互進(jìn)行抽象，仿真(測(cè)試)過程中，操作人員需要通過軟件或者設(shè)備面板對(duì)設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)操作，設(shè)備則需要進(jìn)行相應(yīng)操作和反饋; 通信模塊負(fù)責(zé)設(shè)備間的信息交互，是對(duì)設(shè)備間數(shù)據(jù)交互進(jìn)行抽象，仿真(測(cè)試)過程中不同設(shè)備相互配合，通過數(shù)據(jù)交互共同完成相關(guān)測(cè)試項(xiàng)目；存儲(chǔ)模塊負(fù)責(zé)將測(cè)試過程中仿真實(shí)施者感興趣的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，是對(duì)本地?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)的抽象，仿真(測(cè)試)過程中，衛(wèi)星有效載荷出現(xiàn)異常，通過存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)可以方便的進(jìn)行仿真(測(cè)試)過程重現(xiàn)，利于問題排查與定位。仿真實(shí)施者使用進(jìn)程設(shè)計(jì)單元完成不同功能模塊的設(shè)計(jì)，進(jìn)而完成與設(shè)備相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)。仿真(測(cè)試)開始時(shí)，所有設(shè)備的不同功能模塊首先通過狀態(tài)機(jī)的“開始”狀態(tài)進(jìn)行初始化，然后進(jìn)入“等待”狀態(tài)，等待與之相關(guān)的事件的發(fā)生，在仿真(測(cè)試)過程中，如果仿真核心執(zhí)行的事件列表中的事件和某設(shè)備中的某模塊相關(guān)，仿真核心會(huì)對(duì)該模塊的狀態(tài)機(jī)進(jìn)行事件中斷，使?fàn)顟B(tài)機(jī)進(jìn)入“處理”狀態(tài)，進(jìn)入“處理”狀態(tài)之前，首先執(zhí)行“處理”狀態(tài)的入口代碼，當(dāng)相應(yīng)操作(即執(zhí)行“處理”狀態(tài)中的相應(yīng)代碼)完成之后，執(zhí)行“處理”狀態(tài)的出口代碼，然后狀態(tài)機(jī)又回到“等待”狀態(tài)，再次等待與之相關(guān)的事件發(fā)生。所有事件的執(zhí)行不會(huì)向前推進(jìn)仿真時(shí)間，只消耗電腦的執(zhí)行時(shí)間，仿真核心執(zhí)行完事件后會(huì)根據(jù)下一事件希望執(zhí)行的時(shí)間來推進(jìn)仿真時(shí)間。通過有限狀態(tài)機(jī)的創(chuàng)建，完成不同功能模塊的設(shè)計(jì)， 進(jìn)而完成測(cè)試儀器(節(jié)點(diǎn))設(shè)計(jì)，最終由不同的測(cè)試儀器(節(jié)點(diǎn))共同組成測(cè)試系統(tǒng)(場(chǎng)景)ο圖4是使用仿真設(shè)計(jì)模塊進(jìn)行仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本流程。該基本流程包含了開始場(chǎng)景設(shè)計(jì)，是否有模型庫(kù)中不覆蓋的設(shè)備，開始節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，節(jié)點(diǎn)內(nèi)不同模塊的設(shè)計(jì)，開始進(jìn)程設(shè)計(jì)，進(jìn)程中有限狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)，狀態(tài)機(jī)功能是否滿足進(jìn)程設(shè)計(jì)，所有模塊的進(jìn)程設(shè)計(jì)完備，節(jié)點(diǎn)功能是否滿足設(shè)計(jì)，使用設(shè)備模型進(jìn)行場(chǎng)景設(shè)計(jì)，運(yùn)行仿真，場(chǎng)景設(shè)計(jì)是否與預(yù)期相同。開始場(chǎng)景設(shè)計(jì)。是整個(gè)仿真開始的第一步，也就是根據(jù)測(cè)試系統(tǒng)方案進(jìn)行測(cè)試系統(tǒng)的搭建。是否有模型庫(kù)中不覆蓋的設(shè)備。測(cè)試系統(tǒng)是由測(cè)試設(shè)備組成，同樣，仿真場(chǎng)景是由仿真節(jié)點(diǎn)組成。仿真平臺(tái)為設(shè)備的詳細(xì)建模提供了豐富的模型庫(kù)，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備庫(kù)包含了數(shù)百個(gè)制造商的特殊模型和通用模型，包括頻譜儀，矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀等。在進(jìn)行仿真場(chǎng)景搭建時(shí)，首先要對(duì)測(cè)試方案中涉及到的測(cè)試設(shè)備進(jìn)行清點(diǎn)，查看仿真平臺(tái)設(shè)備庫(kù)中的設(shè)備模型是否覆蓋了所有的測(cè)試設(shè)備，如果沒有覆蓋，則需要對(duì)測(cè)試設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)建模，即需要進(jìn)行節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，進(jìn)入節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)；如果仿真平臺(tái)模型庫(kù)中的模型可以覆蓋測(cè)試方案中的所有測(cè)試設(shè)備，則可以進(jìn)行場(chǎng)景搭建，進(jìn)入使用設(shè)備模型進(jìn)行場(chǎng)景設(shè)計(jì)。開始節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)。如果仿真平臺(tái)庫(kù)中沒有測(cè)試方案涉及的設(shè)備，則需要對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)建模，即開始節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)。節(jié)點(diǎn)內(nèi)不同模塊設(shè)計(jì)。每臺(tái)設(shè)備都由不同的功能模塊組成，同樣，作為設(shè)備抽象的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，首先要進(jìn)行的就是不同功能模塊的規(guī)劃與設(shè)計(jì)。開始進(jìn)程設(shè)計(jì)。不同的模塊設(shè)計(jì)就是通過不同的進(jìn)程設(shè)計(jì)來完成的。進(jìn)程中有限狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)。在進(jìn)行進(jìn)程設(shè)計(jì)時(shí)，首先要對(duì)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖進(jìn)行設(shè)計(jì)，即確定進(jìn)程有哪幾種狀態(tài)，并且其中有幾種是強(qiáng)制狀態(tài)，幾種是非強(qiáng)制狀態(tài)，然后再確定狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移條件，最后在狀態(tài)入口出口處添加代碼，完成整個(gè)進(jìn)程設(shè)計(jì)。狀態(tài)機(jī)功能是否滿足進(jìn)程設(shè)計(jì)。進(jìn)程中的有限狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)完成后，檢驗(yàn)其功能是否滿足進(jìn)程設(shè)計(jì)要求，如過不滿足，返回重新進(jìn)行有限狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)，如果滿足，進(jìn)入下一步。所有模塊的進(jìn)程設(shè)計(jì)完成。節(jié)點(diǎn)由多個(gè)具有不同功能的模塊組成，模塊功能由進(jìn)程即有限狀態(tài)機(jī)實(shí)現(xiàn)。檢驗(yàn)是否所有的模塊設(shè)計(jì)完成，如果沒完成，則進(jìn)入開始節(jié)點(diǎn)內(nèi)不同模塊的進(jìn)程設(shè)計(jì)；如果完成，進(jìn)入下一步。
節(jié)點(diǎn)功能是否滿足設(shè)計(jì)。節(jié)點(diǎn)內(nèi)具有不同功能的模塊設(shè)計(jì)完成后，節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)完畢， 檢驗(yàn)該節(jié)點(diǎn)的功能是否滿足設(shè)計(jì)要求，即模塊的屬性和功能是否能真實(shí)的反應(yīng)測(cè)試設(shè)備的屬性和功能。如果不能，返回重新開始節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)；如果能則返回檢驗(yàn)是否還有模型庫(kù)不覆蓋的設(shè)備。使用設(shè)備模型進(jìn)行場(chǎng)景設(shè)計(jì)。如果方案中所涉及到的設(shè)備均被模型庫(kù)中的設(shè)備模型覆蓋或通過節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)完成了相應(yīng)模型的建模，則可以開始使用設(shè)備模型進(jìn)行場(chǎng)景設(shè)計(jì)， 使用通信連路將各個(gè)設(shè)備模型連接起來，準(zhǔn)備開始仿真。運(yùn)行仿真。在場(chǎng)景模型搭建好之后，測(cè)試系統(tǒng)的仿真平臺(tái)搭建完成，此時(shí)運(yùn)行仿真以檢驗(yàn)場(chǎng)景模型，運(yùn)行仿真前需要進(jìn)行仿真環(huán)境配置，仿真運(yùn)行中需要對(duì)運(yùn)行過程進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，仿真運(yùn)行完之后要進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。場(chǎng)景設(shè)計(jì)是否與預(yù)期相同。仿真運(yùn)行完之后，查看仿真的運(yùn)行結(jié)果是否與預(yù)期相同，如果相同，從仿真角度上看方案具有一定的可行性，結(jié)束仿真環(huán)境搭建；如果不同，一般有兩方面的原因，一是由于模型中的流程沒有嚴(yán)格地按照系統(tǒng)規(guī)定的方案來執(zhí)行，此時(shí)返回“開始場(chǎng)景設(shè)計(jì)”，重新檢驗(yàn)或者設(shè)計(jì)仿真；二是本身系統(tǒng)的方案存在問題，如果是系統(tǒng)的方案本身存在問題，那么仿真的目的之一，驗(yàn)證方案的不可實(shí)施性已經(jīng)達(dá)到，此時(shí)應(yīng)該修改方案，然后返回“開始場(chǎng)景設(shè)計(jì)”，重新開始仿真設(shè)計(jì)。圖5為事件隊(duì)列列表結(jié)構(gòu)圖，事件隊(duì)列列表由離散事件節(jié)點(diǎn)前后連接而成，當(dāng)仿真實(shí)施者用仿真設(shè)計(jì)模塊完成了測(cè)試方案的仿真建模之后，仿真平臺(tái)根據(jù)所建模型中離散事件希望執(zhí)行時(shí)間的先后順序自動(dòng)生成事件隊(duì)列列表。仿真核心通過對(duì)一定數(shù)量的離散事件的執(zhí)行，完成衛(wèi)星有效載荷相關(guān)測(cè)試項(xiàng)目的測(cè)試過程。離散事件節(jié)點(diǎn)包含了前一個(gè)事件指針，后一個(gè)事件指針，執(zhí)行事件指針和希望執(zhí)行時(shí)間。前一事件指針指向仿真核心模塊前一個(gè)已經(jīng)執(zhí)行完的事件，仿真實(shí)施者可以通過其向前追溯事件；后一事件指針指向仿真核心模塊在執(zhí)行完當(dāng)前事件后，希望執(zhí)行的下一事件，仿真實(shí)施者可以通過其向后查詢事件; 執(zhí)行事件指針指向當(dāng)前事件在執(zhí)行時(shí)，仿真核心模塊需要執(zhí)行的具體邏輯，即將計(jì)算機(jī)跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)代碼的入口，執(zhí)行事件指針就指向了該入口，相應(yīng)的事件也就是代碼結(jié)束之后，根據(jù)下一事件節(jié)點(diǎn)的希望執(zhí)行時(shí)間屬性決定仿真時(shí)間的改變；希望執(zhí)行時(shí)間是當(dāng)前執(zhí)行事件希望執(zhí)行的時(shí)間。如圖6所示，為數(shù)據(jù)采集模塊結(jié)構(gòu)圖，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)采集的衛(wèi)星狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行管理和發(fā)送。包括數(shù)據(jù)接收單元，數(shù)據(jù)管理單元和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)單元。數(shù)據(jù)接收單元接收來自仿真核心模塊的仿真過程中某些節(jié)點(diǎn)或者進(jìn)程中所生成的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)管理單元根據(jù)測(cè)試規(guī)則模塊中的測(cè)試規(guī)則對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)單元將采集的數(shù)據(jù)送至數(shù)據(jù)分析模塊。如圖7所示，為數(shù)據(jù)分析模塊結(jié)構(gòu)圖，主要根據(jù)測(cè)試規(guī)則數(shù)據(jù)庫(kù)中的測(cè)試規(guī)則，對(duì)數(shù)據(jù)采集模塊送來的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，形成各種判據(jù)。包括數(shù)據(jù)接收單元、測(cè)試規(guī)則判據(jù)解析單元和數(shù)據(jù)判讀單元三個(gè)部分。數(shù)據(jù)接收單元主要是從數(shù)據(jù)采集模塊接收衛(wèi)星有效載荷測(cè)試仿真環(huán)境中的測(cè)試數(shù)據(jù)，并交給測(cè)試規(guī)則判據(jù)解析單元進(jìn)行處理；測(cè)試規(guī)則判據(jù)解析單元是數(shù)據(jù)分析模塊的核心，其從測(cè)試規(guī)則模塊中讀取相應(yīng)規(guī)則，對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)解析， 為數(shù)據(jù)判讀部分提供判讀依據(jù)；數(shù)據(jù)判讀單元根據(jù)數(shù)據(jù)規(guī)則判據(jù)解析的結(jié)果形成數(shù)據(jù)判讀規(guī)則，進(jìn)而對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行判讀，當(dāng)數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時(shí)進(jìn)行報(bào)警或進(jìn)行日志記錄，并且將判讀結(jié)果轉(zhuǎn)送給仿真核心模塊，為其下一步操作提供必要依據(jù)。 本發(fā)明說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。
權(quán)利要求
1.通信衛(wèi)星有效載荷測(cè)試系統(tǒng)仿真平臺(tái)，其特征在于包括測(cè)試規(guī)則模塊、仿真核心模塊、仿真設(shè)計(jì)模塊、事件隊(duì)列列表、數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)分析模塊，其中測(cè)試規(guī)則模塊存儲(chǔ)整個(gè)仿真過程中與通信衛(wèi)星有效載荷測(cè)試有關(guān)的測(cè)試規(guī)則； 仿真核心模塊包括數(shù)據(jù)讀寫單元、事件調(diào)度器和事件執(zhí)行單元；數(shù)據(jù)讀寫單元讀取數(shù)據(jù)分析模塊的數(shù)據(jù)判讀結(jié)果，同時(shí)提供與數(shù)據(jù)采集單元的數(shù)據(jù)交互接口 ；事件調(diào)度器以數(shù)據(jù)判讀結(jié)果為依據(jù)，采用離散事件驅(qū)動(dòng)機(jī)理確定事件的執(zhí)行時(shí)間，事件執(zhí)行單元處理完當(dāng)前事件后，事件調(diào)度器將該當(dāng)前事件從事件隊(duì)列列表中刪除，并獲得下一事件作為將要執(zhí)行事件；如果將要執(zhí)行事件的預(yù)設(shè)執(zhí)行時(shí)間晚于當(dāng)前仿真時(shí)間，則事件調(diào)度器將當(dāng)前仿真時(shí)間修改為將要執(zhí)行事件的預(yù)設(shè)發(fā)生時(shí)間并將該將要執(zhí)行事件交給事件執(zhí)行單元執(zhí)行； 如果將要執(zhí)行事件的預(yù)設(shè)執(zhí)行時(shí)間等于當(dāng)前仿真時(shí)間，則事件調(diào)度器直接將該將要執(zhí)行事件交給事件執(zhí)行單元執(zhí)行；仿真設(shè)計(jì)模塊包括場(chǎng)景設(shè)計(jì)單元、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)單元和進(jìn)程設(shè)計(jì)單元，場(chǎng)景設(shè)計(jì)單元建立測(cè)試系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)組成及其連接方式；節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)單元定義測(cè)試儀器或衛(wèi)星有效載荷的屬性， 將測(cè)試儀器或衛(wèi)星有效載荷的屬性劃分為不同的工作狀態(tài)，同一臺(tái)測(cè)試儀器或者衛(wèi)星有效載荷的所有工作狀態(tài)形成一個(gè)節(jié)點(diǎn)；進(jìn)程設(shè)計(jì)單元采用有限狀態(tài)機(jī)來描述測(cè)試儀器或衛(wèi)星有效載荷的不同工作狀態(tài)，每一個(gè)工作狀態(tài)對(duì)應(yīng)一個(gè)進(jìn)程；事件隊(duì)列列表存儲(chǔ)仿真核心模塊要執(zhí)行的所有事件及事件對(duì)應(yīng)的預(yù)定執(zhí)行時(shí)間，事件是整個(gè)仿真過程向前推進(jìn)的基本組成單元，每一個(gè)事件完成了一定的操作，由一定的事件隊(duì)列組成了衛(wèi)星載荷項(xiàng)目測(cè)試的過程；數(shù)據(jù)采集模塊接收仿真核心模塊中數(shù)據(jù)讀寫單元送來的仿真過程中某些節(jié)點(diǎn)或者進(jìn)程中所生成的數(shù)據(jù)，并根據(jù)測(cè)試規(guī)則模塊中的測(cè)試規(guī)則對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類并轉(zhuǎn)發(fā)給數(shù)據(jù)分析模塊；數(shù)據(jù)分析模塊接收數(shù)據(jù)采集模塊轉(zhuǎn)發(fā)來的反映仿真狀態(tài)的數(shù)據(jù)，同時(shí)從測(cè)試規(guī)則模塊中獲取與當(dāng)前測(cè)試項(xiàng)目相對(duì)應(yīng)的測(cè)試規(guī)則判據(jù)，根據(jù)測(cè)試規(guī)則判據(jù)對(duì)接收到的狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行判讀，判讀結(jié)果發(fā)送至仿真核心模塊。
全文摘要
通信衛(wèi)星有效載荷測(cè)試系統(tǒng)仿真平臺(tái)，測(cè)試規(guī)則模塊存儲(chǔ)測(cè)試規(guī)則。仿真核心模塊讀取數(shù)據(jù)分析模塊的數(shù)據(jù)判讀結(jié)果，采用離散事件驅(qū)動(dòng)機(jī)理確定事件的執(zhí)行時(shí)間并執(zhí)行相應(yīng)事件。仿真設(shè)計(jì)模塊建立測(cè)試系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)組成及連接，建立時(shí)將衛(wèi)星有效載荷的屬性劃分為不同工作狀態(tài)，每一個(gè)工作狀態(tài)對(duì)應(yīng)一個(gè)進(jìn)程，同一衛(wèi)星有效載荷的所有工作狀態(tài)形成一個(gè)節(jié)點(diǎn)。事件隊(duì)列列表存儲(chǔ)仿真事件及對(duì)應(yīng)的執(zhí)行時(shí)間。數(shù)據(jù)采集模塊接收仿真時(shí)某些節(jié)點(diǎn)或者進(jìn)程中生成的數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)分類并轉(zhuǎn)發(fā)給數(shù)據(jù)分析模塊。數(shù)據(jù)分析模塊接收反映仿真狀態(tài)的數(shù)據(jù)，同時(shí)獲取與當(dāng)前測(cè)試項(xiàng)目相對(duì)應(yīng)的測(cè)試規(guī)則判據(jù)，根據(jù)測(cè)試規(guī)則判據(jù)對(duì)接收到的狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行判讀，判讀結(jié)果發(fā)送至仿真核心模塊。
文檔編號(hào)H04B7/185GK102523030SQ20111038185
公開日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月25日
發(fā)明者劉萬(wàn)富, 張勇, 謝華 申請(qǐng)人:中國(guó)空間技術(shù)研究院