面向对象的航天器遥测元数据信息交换技术 .pdfVIP

面向对象的航天器遥测元数据信息交换技术

董房;杨同智;周汝志;盛开明

【期刊名称】《《航天器工程》》

【年(卷),期】2019(005)005

【总页数】8页(P46-53)

【关键词】面向对象;元数据;分层结构;序列容器;继承

【作者】董房;杨同智;周汝志;盛开明

【作者单位】上海卫星工程研究所上海201109

【正文语种】中文

【中图分类】V556.1

元数据是描述数据的数据，是关于数据的组织、数据域及其关系的信息[1]，元数

据广泛应用于网络资源、文献资料、人文社科、博物艺术品、数字图像、技术报告

等各种场合，用于辅助用户管理、维护与应用数据，同时元数据技术是下一代互联

网-语义网的核心技术之一[2]。遥测元数据是描述遥测数据的数据，用于指导遥测

数据的解析与处理。

标准高效的遥测元数据在国外已展开应用，美国对象管理组织(Object

ManagementGroup，OMG)的空间领域任务工作组(SpaceDomainTask

Force，STDF)、空间数据系统咨询委员会(CCSDS)制定了一系列航天领域标准，

旨在通过标准规范提升空间应用的互操作性，降低空间系统任务的风险与开销[3]。

OMG-STDF与CCSDS协调一致，2007年发布了用于描述测控数据的元数据样

式规范XTCE1.1[4]，2019年发布了XTCE1.2规范[5]，根据XTCE实际应用反

馈，修正了标准附录XMLSchemaDefinition中的数据格式、报警重构、索引等

近90项细节问题，标准正文的总体结构未更改。XTCE应用于詹姆斯-韦伯空间望

远镜(JWST)、罗塞塔(Rosetta)号探测器、“冷卫星”(Cryosat)、“气象业务卫

星”(Metop)、普朗克卫星(Herschel-Planck)等的数据库系统，如JWST是多国

合作的下一代大型红外线空间望远镜项目，共有24个单位参与，每个单位拥有一

个数据库，并且这些数据库都会与JWST的主数据库进行数据交换，按照XTCE

标准对这些数据库进行整合，统一数据交换接口，使得测控数据在不同单位间更容

易交互[6]。法国国家太空研究中心(CNES)、美国Harris公司开发了BEST、

OS/COMETXTCEingesttool等面向对象的测控数据定义描述软件工具[7]。此

外，ESA的SCOS2000MIB、NASA的GovSat/AMMOS、开源YAMCS数据

系统也均采用面向对象的遥测元数据设计模式[8-10]，服务于多个航天器。

目前，国内卫星总体设计与总体测试人员之间、卫星总体集成单位与单机研制单位

之间、卫星研制单位与用户之间大部分还是使用自己独有的格式规范进行遥测元数

据描述，当需要进行数据交换时，基本都是通过Word文档、纸质文档采用自然

语言的方式进行描述[11]。当数据导入之后，还需要进行信息的集成、整合和校验，

非常繁琐,而且这些工作大多依靠人工完成，既浪费工作人员的时间、精力，又容

易因人为原因出错。因此，标准高效的遥测元数据设计模式是当前必要的、急需的。

本文通过分析现有遥测元数据模式的不足，设计了面向对象的分层的遥测元数据组

织模式，并应用于航天器研制的测控信息管理平台，实现了从系统设计到集成测试

的遥测信息一体化管控，减少了人工重复配置的开销与错误，提升了整体研制效率。

1现有遥测元数据模式分析

遥测数据处理通过软件与配置文件完成，目前国内主流的做法是：遥测处理软件通

用化设计，常规处理通过遥测配置文件(遥测元数据文件)描述，特殊处理通过专用

软件模块实现。现有的遥测元数据文件主要采用Excel和XML，典型示例如下。

(1)Excel描述方法示例见表1，一行为一个遥测参数，包含处理方式及序列信息。

表1遥测处理配置表Table1Telemetryprocessingconfiguration遥测位置位

宽位序遥测名称遥测代号处理公式公式系数(k/b)小数位数单位预警值报警值

F38[0]12HtoL单体1电压LAV00151.01/-

0.073V[3.5,4.2][3.2,4.5]……………F51[0]12HtoL单体n电压

LAV01451.02/-0.053V[3.5,4.2][3.2,4.5]

注：位序中H表示高位序，L表示低位序；处理公式中的“5”