數(shù)字化星載姿控軟件測(cè)試平臺(tái)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種數(shù)字化星載姿控軟件測(cè)試平臺(tái)，包括星載姿控軟件端和動(dòng)力學(xué)端；所述星載姿控軟件端和所述動(dòng)力學(xué)端通過TCP/IP接口實(shí)現(xiàn)敏感器數(shù)據(jù)包和控制指令包的數(shù)據(jù)交互；所述星載姿控軟件端受所述敏感器數(shù)據(jù)包激勵(lì)運(yùn)行，并采用非實(shí)時(shí)PC機(jī)周期運(yùn)行姿控軟件，所述星載姿控軟件端內(nèi)設(shè)有一段映射星載計(jì)算機(jī)RAM空間的內(nèi)存，實(shí)現(xiàn)姿控軟件全局變量定義以及姿控軟件與其他模塊的數(shù)據(jù)交互。本發(fā)明將現(xiàn)有測(cè)試環(huán)境硬件進(jìn)行數(shù)字化，在對(duì)姿控軟件改動(dòng)最小的情形下，將姿控軟件運(yùn)行環(huán)境移植至非實(shí)時(shí)的PC機(jī)，保留原有的數(shù)據(jù)流，并通過TCP/IP數(shù)據(jù)接口，構(gòu)成閉環(huán)測(cè)試平臺(tái)，解決了硬件和實(shí)時(shí)約束的弊端。
【專利說明】數(shù)字化星載姿控軟件測(cè)試平臺(tái)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及航空、航天測(cè)試領(lǐng)域，尤其涉及一種數(shù)字化星載姿控軟件測(cè)試平臺(tái)。
【背景技術(shù)】
[0002]星載軟件研制主要分為需求分析、設(shè)計(jì)和測(cè)試三個(gè)階段，其中測(cè)試約占整個(gè)研制過程50%時(shí)間，特別是對(duì)于規(guī)模、邏輯、計(jì)算量等較大的星載姿控軟件，其測(cè)試的工作量更大。但由于星載軟件是運(yùn)行在專用的硬件環(huán)境下的嵌入式軟件，其測(cè)試過程還受硬件平臺(tái)限制，導(dǎo)致星載姿控軟件測(cè)試容易成為星載軟件研制的短板，甚至?xí)绊懻麄€(gè)衛(wèi)星研制過程的進(jìn)度。
[0003]針對(duì)星載姿控軟件具有與硬件環(huán)境關(guān)聯(lián)較小的特性，現(xiàn)有技術(shù)提出一種數(shù)字化的星載姿控軟件測(cè)試平臺(tái)方案，采用硬件引入閉環(huán)方式進(jìn)行星載姿控軟件測(cè)試。參見附圖1，現(xiàn)有星載姿控軟件測(cè)試環(huán)境示意圖。姿控軟件10運(yùn)行于實(shí)時(shí)嵌入式硬件環(huán)境(即星載計(jì)算機(jī)11)中，其采集敏感器12的數(shù)據(jù)并進(jìn)行計(jì)算和處理，得到控制指令，輸出至執(zhí)行機(jī)構(gòu)13 ；同時(shí)姿控仿真機(jī)14采集執(zhí)行機(jī)構(gòu)13控制量，利用執(zhí)行機(jī)構(gòu)13控制量進(jìn)行遞推，得到當(dāng)前衛(wèi)星姿態(tài)，進(jìn)而反算出敏感器12預(yù)期值，將值輸出至敏感器12，通過此種方式實(shí)現(xiàn)閉環(huán)運(yùn)行。該方案可快捷建立測(cè)試平臺(tái)并將其用于姿控軟件調(diào)試、測(cè)試，規(guī)避硬件約束的同時(shí)，大大提高軟件測(cè)試效率。
[0004]上述測(cè)試環(huán)境中，星載計(jì)算機(jī)11、敏感器12、執(zhí)行機(jī)構(gòu)13均為星上單機(jī)，姿控仿真機(jī)14 一般采用PC機(jī)+接口板卡的形式搭建，也即測(cè)試需要硬件支持；同時(shí)該測(cè)試環(huán)境為實(shí)時(shí)系統(tǒng)，則測(cè)試所需時(shí)間與真實(shí)時(shí)間一致，導(dǎo)致測(cè)試方法受硬件約束同時(shí)效率較低，造成軟件研制往往落后于硬件，且軟件測(cè)試無法與硬件研制同步，從而拉長了整個(gè)衛(wèi)星型號(hào)研制的周期。
[0005]因此，需要提供一種新的星載姿控軟件測(cè)試平臺(tái)，以解決現(xiàn)有測(cè)試平臺(tái)受硬件和實(shí)時(shí)約束的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中現(xiàn)有測(cè)試平臺(tái)受硬件和實(shí)時(shí)約束的問題，提供一種數(shù)字化星載姿控軟件測(cè)試平臺(tái)，將姿控軟件運(yùn)行環(huán)境移植至非實(shí)時(shí)的PC機(jī)，并通過TCP/IP數(shù)據(jù)接口構(gòu)成閉環(huán)測(cè)試平臺(tái)，解決了硬件和實(shí)時(shí)約束的弊端。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種數(shù)字化星載姿控軟件測(cè)試平臺(tái)，包括星載姿控軟件端和動(dòng)力學(xué)端；所述星載姿控軟件端和所述動(dòng)力學(xué)端通過TCP/IP接口實(shí)現(xiàn)敏感器數(shù)據(jù)包和控制指令包的數(shù)據(jù)交互；所述星載姿控軟件端受所述敏感器數(shù)據(jù)包激勵(lì)運(yùn)行，并采用非實(shí)時(shí)PC機(jī)周期運(yùn)行姿控軟件，所述星載姿控軟件端內(nèi)設(shè)有一段映射星載計(jì)算機(jī)RAM空間的內(nèi)存，實(shí)現(xiàn)姿控軟件全局變量定義以及姿控軟件與其他模塊的數(shù)據(jù)交互。
[0008]進(jìn)一步，所述敏感器數(shù)據(jù)包由動(dòng)力學(xué)端發(fā)送至星載姿控軟件端，所述敏感器數(shù)據(jù)包由固定數(shù)據(jù)幀頭、星上時(shí)間和各單機(jī)數(shù)據(jù)組成。各單機(jī)數(shù)據(jù)中模擬量采用轉(zhuǎn)換之后的數(shù)字量輸出。
[0009]進(jìn)一步，所述控制指令包由星載姿控軟件端發(fā)送至動(dòng)力學(xué)端，所述控制指令包由固定數(shù)據(jù)幀頭以及動(dòng)力學(xué)端所需執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制指令數(shù)據(jù)組成。
[0010]所述星載姿控軟件端進(jìn)一步包括輸入數(shù)據(jù)處理模塊、姿控軟件運(yùn)行模塊以及輸出數(shù)據(jù)處理模塊；所述輸入數(shù)據(jù)處理模塊用于將接收到的敏感器數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析處理，并存至所述星載姿控軟件端內(nèi)存中指定位置，作為姿控單機(jī)采樣數(shù)據(jù)；所述姿控軟件運(yùn)行模塊讀取相應(yīng)姿控單機(jī)采樣數(shù)據(jù)作為采樣值，直接調(diào)用姿控主函數(shù)并周期運(yùn)行；所述輸出數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)所述姿控軟件運(yùn)行模塊處理結(jié)果以及控制指令包進(jìn)行組包，通過所述TCP/IP接口發(fā)送至所述動(dòng)力學(xué)端。
[0011]所述動(dòng)力學(xué)端進(jìn)一步包括動(dòng)力學(xué)模型、TCP/IP接收模塊、解幀模塊、單位延遲模塊、組幀模塊以及TCP/IP發(fā)送模塊；所述TCP/IP接收模塊用于進(jìn)行控制指令包的數(shù)據(jù)接收；所述解幀模塊分別與所述TCP/IP接收模塊以及動(dòng)力學(xué)模型相連，用于對(duì)所述TCP/IP接收模塊所接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行解幀并輸入動(dòng)力學(xué)模型；所述單位延遲模塊與所述動(dòng)力學(xué)模型相連，用于對(duì)動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行周期采樣實(shí)現(xiàn)動(dòng)力學(xué)模型遞推步長和姿控軟件周期的匹配；所述組幀模塊分別與所述單位延遲模塊以及TCP/IP發(fā)送模塊相連，用于對(duì)敏感器數(shù)據(jù)包進(jìn)行組幀；所述TCP/IP發(fā)送模塊用于將所述組幀模塊組幀后的數(shù)據(jù)發(fā)送至所述星載姿控軟件立而。
[0012]進(jìn)一步，所述TCP/IP接收模塊以及TCP/IP發(fā)送模塊參數(shù)設(shè)置均為所述星載姿控軟件端的IP地址和端口。所述單位延遲模塊采樣時(shí)間為姿控軟件的運(yùn)行周期。
[0013]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:本發(fā)明將現(xiàn)有測(cè)試環(huán)境硬件進(jìn)行數(shù)字化，在對(duì)姿控軟件改動(dòng)最小的情形下，將姿控軟件運(yùn)行環(huán)境移植至非實(shí)時(shí)的PC機(jī)，保留原有的數(shù)據(jù)流，并通過TCP/IP數(shù)據(jù)接口，構(gòu)成閉環(huán)測(cè)試平臺(tái)，解決了硬件和實(shí)時(shí)約束的弊端。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1，現(xiàn)有星載姿控軟件測(cè)試環(huán)境示意圖；
[0015]圖2，本發(fā)明所述的數(shù)字化星載姿控軟件測(cè)試平臺(tái)的架構(gòu)示意圖；
[0016]圖3，本發(fā)明所述的星載姿控軟件端運(yùn)行流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明提供的數(shù)字化星載姿控軟件測(cè)試平臺(tái)的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)說明。
[0018]參考圖2，本發(fā)明所述的數(shù)字化星載姿控軟件測(cè)試平臺(tái)的架構(gòu)示意圖，所述測(cè)試平臺(tái)包括星載姿控軟件端21和動(dòng)力學(xué)端22，星載姿控軟件端21和動(dòng)力學(xué)端22通過TCP/IP接口 23實(shí)現(xiàn)敏感器數(shù)據(jù)包和控制指令包的數(shù)據(jù)交互。其中，所述星載姿控軟件端21受所述敏感器數(shù)據(jù)包激勵(lì)運(yùn)行，并采用非實(shí)時(shí)PC機(jī)周期運(yùn)行姿控軟件；所述星載姿控軟件端21內(nèi)同時(shí)設(shè)有一段映射星載計(jì)算機(jī)RAM空間的內(nèi)存，實(shí)現(xiàn)姿控軟件全局變量定義以及姿控軟件與其他模塊的數(shù)據(jù)交互。本發(fā)明通過將姿控軟件運(yùn)行環(huán)境移植至非實(shí)時(shí)的PC機(jī)(星載姿控軟件端21)，并將星載姿控軟件端21和動(dòng)力學(xué)端22兩者間的硬件接口轉(zhuǎn)換為TCP/IP接口 23，而保留原有的數(shù)據(jù)流，通過此方式構(gòu)成閉環(huán)測(cè)試平臺(tái)，解決了硬件和實(shí)時(shí)的約束弊端。
[0019]所述敏感器數(shù)據(jù)包由動(dòng)力學(xué)端22發(fā)送至星載姿控軟件端21，所述敏感器數(shù)據(jù)包由固定數(shù)據(jù)幀頭(0xEB905716)、星上時(shí)間和各單機(jī)數(shù)據(jù)組成。由于需要與真實(shí)單機(jī)接口匹配，其中對(duì)于串口、CAN等數(shù)字接口的單機(jī)，其數(shù)據(jù)與真實(shí)單機(jī)遙測(cè)數(shù)據(jù)格式一致；對(duì)于各單機(jī)數(shù)據(jù)中模擬量采用轉(zhuǎn)換之后的數(shù)字量輸出，如輸出OV則對(duì)應(yīng)0x800。
[0020]以包括星敏A、星敏B、陀螺1、陀螺2、數(shù)字太敏以及反作用輪均為串口，模擬太敏為模擬量的衛(wèi)星為例，其敏感器數(shù)據(jù)包格式如下表1所示。
[0021]
【權(quán)利要求】
1.一種數(shù)字化星載姿控軟件測(cè)試平臺(tái)，其特征在于，包括星載姿控軟件端和動(dòng)力學(xué)端; 所述星載姿控軟件端和所述動(dòng)力學(xué)端通過TCP/IP接口實(shí)現(xiàn)敏感器數(shù)據(jù)包和控制指令包的數(shù)據(jù)交互； 所述星載姿控軟件端受所述敏感器數(shù)據(jù)包激勵(lì)運(yùn)行，并采用非實(shí)時(shí)PC機(jī)周期運(yùn)行姿控軟件，所述星載姿控軟件端內(nèi)設(shè)有一段映射星載計(jì)算機(jī)RAM空間的內(nèi)存，實(shí)現(xiàn)姿控軟件全局變量定義以及姿控軟件與其他模塊的數(shù)據(jù)交互。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字化星載姿控軟件測(cè)試平臺(tái)，其特征在于，所述敏感器數(shù)據(jù)包由動(dòng)力學(xué)端發(fā)送至星載姿控軟件端，所述敏感器數(shù)據(jù)包由固定數(shù)據(jù)幀頭、星上時(shí)間和各單機(jī)數(shù)據(jù)組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)字化星載姿控軟件測(cè)試平臺(tái)，其特征在于，進(jìn)一步各單機(jī)數(shù)據(jù)中模擬量采用轉(zhuǎn)換之后的數(shù)字量輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字化星載姿控軟件測(cè)試平臺(tái)，其特征在于，所述控制指令包由星載姿控軟件端發(fā)送至動(dòng)力學(xué)端，所述控制指令包由固定數(shù)據(jù)幀頭以及動(dòng)力學(xué)端所需執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制指令數(shù)據(jù)組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字化星載姿控軟件測(cè)試平臺(tái)，其特征在于，所述星載姿控軟件端進(jìn)一步包括輸入數(shù)據(jù)處理模塊、姿控軟件運(yùn)行模塊以及輸出數(shù)據(jù)處理模塊； 所述輸入數(shù)據(jù)處理模塊用于將接收到的敏感器數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析處理，并存至所述星載姿控軟件端內(nèi)存中指定位置，作為姿控單機(jī)采樣數(shù)據(jù)； 所述姿控軟件運(yùn)行模塊讀取相應(yīng)姿控單機(jī)采樣數(shù)據(jù)作為采樣值，直接調(diào)用姿控主函數(shù)并周期運(yùn)行； 所述輸出數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)所述姿控軟件運(yùn)行模塊處理結(jié)果以及控制指令包進(jìn)行組包，通過所述TCP/IP接口發(fā)送至所述動(dòng)力學(xué)端。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字化星載姿控軟件測(cè)試平臺(tái)，其特征在于，所述動(dòng)力學(xué)端進(jìn)一步包括動(dòng)力學(xué)模型、TCP/IP接收模塊、解幀模塊、單位延遲模塊、組幀模塊以及TCP/IP發(fā)送模塊； 所述TCP/IP接收模塊用于進(jìn)行控制指令包的數(shù)據(jù)接收； 所述解幀模塊分別與所述TCP/IP接收模塊以及動(dòng)力學(xué)模型相連，用于對(duì)所述TCP/IP接收模塊所接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行解幀并輸入動(dòng)力學(xué)模型； 所述單位延遲模塊與所述動(dòng)力學(xué)模型相連，用于對(duì)動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行周期采樣實(shí)現(xiàn)動(dòng)力學(xué)模型遞推步長和姿控軟件周期的匹配； 所述組幀模塊分別與所述單位延遲模塊以及TCP/IP發(fā)送模塊相連，用于對(duì)敏感器數(shù)據(jù)包進(jìn)行組幀； 所述TCP/IP發(fā)送模塊用于將所述組幀模塊組幀后的數(shù)據(jù)發(fā)送至所述星載姿控軟件端。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的數(shù)字化星載姿控軟件測(cè)試平臺(tái)，其特征在于，所述TCP/IP接收模塊以及TCP/IP發(fā)送模塊參數(shù)設(shè)置均為所述星載姿控軟件端的IP地址和端口。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的數(shù)字化星載姿控軟件測(cè)試平臺(tái)，其特征在于，所述單位延遲模塊采樣時(shí)間為姿控軟件的運(yùn)行周期。
【文檔編號(hào)】G06F11/36GK103914378SQ201410109989
【公開日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2014年3月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月21日
【發(fā)明者】徐文明, 陳宏宇, 吳子軼, 武國強(qiáng), 黃志偉, 包海超, 白雪柏, 陳蕞, 常亮, 吳志華 申請(qǐng)人:上海微小衛(wèi)星工程中心