CN110995557B - 一种空间遥感相机总线控制参数指令智能处理系统 - Google Patents

Abstract

一种空间遥感相机总线控制参数指令智能处理系统，用于通过系统通讯总线发送的两个或多个具有相关性约束的参数指令进行指令接收、基于指令类型判断，解码&相关性约束判断进行存储、智能判断、执行，并将实际执行指令状态返回总线。指令接收&遥测发送模块完成总线指令数据接收、遥测数据发送，产生总线读取地址；时序控制模块产生与总线数据交换的读、写使能信号，为其他各模块提供工作控制信号；本发明总线控制参数指令智能处理系统能够实时顺序响应多条复杂指令，该系统具有完整的系统指令判断、系统执行及系统执行反馈功能。本发明能够根据指令类型判断条件、相关性约束判断条件进行执行。实时智能判断执行当前指令，并能够反馈智能处理结果。

Description

一种空间遥感相机总线控制参数指令智能处理系统

技术领域

本发明涉及一种空间遥感相机总线控制参数指令智能处理系统，属于航天遥感器技术领域，特别是在轨指令接收智能判断执行技术领域。

背景技术

随着航天遥感相机向着多功能，全方位探测地物方向发展，对遥感相机的控制领域的自动化、智能化判断提出了更高的要求。

当前遥感器相机随着观测目标的复杂，观测手段的多样，决定了遥感相机的可进行调节的功能大幅增加，相机参数指令集越来越趋于庞大和复杂，指令之间的约束关系也变得更加复杂。单纯依赖约束给相机发送指令阶段的人工判断、筛选和避免极易造成约束条件过多而导致误操作、误执行。

现有航天遥感相机发展需要对卫星平台的可调节参数的遥感相机产品进行指令接收判读智能化，执行优化。根据不同卫星项目要求对相机系统的不同约束指令及约束条件进行独立的智能数据库管理，且该数据库为模块化，参数可变，以提高遥感相机测控执行系统的智能化。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术不足，提出一种空间遥感相机总线控制参数指令智能处理系统，提高自动化、智能化能力，本发明的系统可以根据不同卫星需求，使用不同总线类型实现卫星通讯系统与遥感相机系统进行数据双向传输。

本发明的技术解决方案是：一种空间遥感相机总线控制参数指令智能处理系统，包括：指令接收&遥测发送模块、时序控制模块、指令类型判断模块、待发送数据区、指令执行模块、解码&相关性约束判断模块；

指令接收&遥测发送模块中预先设置的存储区域，并进行了存储区域分区，；

指令接收&遥测发送模块，根据时序控制模块发送的接收控制时序，实时读取外部总线指令内容，总线指令内容，包括：指令代码内容标识和指令参数内容；

根据总线指令内容中的指令代码内容标识，将指令代码内容标识及指令代码内容标识对应的指令参数内容进行分区存储；

指令类型判断模块，根据时序控制模块发送的判断使能信号，从指令接收& 遥测发送模块的存储区域中读取指令代码内容标识，根据预先设定的指令类型判断条件，判断出能够直接执行的指令参数内容，其余为需要进行智能处理的指令参数内容；将能够直接执行的指令参数内容，送至指令执行模块；将需要进行智能处理的指令参数内容送至解码&相关性约束判断模块；

解码&相关性约束判断模块，预先存储了指令相关性的约束条件，对需要进行智能处理的指令参数内容进行解析，根据指令相关性的约束条件，输出满足指令相关性的约束条件的指令代码内容，送至指令执行模块；

指令执行模块，根据能够直接执行的指令参数内容，进行指令执行；并根据解码&相关性约束判断模块送来的满足指令相关性的约束条件的指令代码内容，进行指令执行，并将执行的指令形成指令执行状态遥测数据送至待发送数据区；

待发送数据区，根据时序控制模块送来的发送执行状态信号，将指令执行状态遥测数据发送给指令接收&遥测发送模块；

指令接收&遥测发送模块，根据时序控制模块送来的发送控制时序，将指令执行状态遥测数据送至外部总线。

优选的，时序控制模块能够接收外部复位信号，对时序控制模块进行复位，优选的复位方式为：在系统工作前对时序控制模块的时序信号定义初始时刻、所有包含内部存储器的模块进行复位置零；

优选的，时序控制模块能够接收外部主时钟，根据主时钟，产生外部总线接口芯片总线数据读取时序信号(总线数据读取时序信号功能为控制外部总线接口芯片工作)，外部总线接口芯片在该控制信号控制下，产生数据有效信号，送至时序控制模块，时序控制模块根据数据有效信号(控制时序控制模块输出对指令接收&遥测发送模块、指令类型判断模块、待发送数据区、指令执行模块的控制时序)，产生接收控制时序信号、判断使能信号、发送控制时序信号、发送执行状态信号；

优选的，总线数据读取时序信号能够控制外部总线接口芯片数据传输。

优选的，数据有效信号能够控制控制时序控制模块输出对指令接收&遥测发送模块、指令类型判断模块、待发送数据区、指令执行模块的控制时序。

优选的，总线指令内容，包括多个字节，第一个和第二个字节表示指令代码内容标识，其余字节表示总线指令参数内容。

优选的，指令代码内容标识表示存入的分区的序号。

优选的，总线指令参数内容表示存入指令代码内容标识对应的数据。

优选的，指令接收&遥测发送模块中预先设置的存储区域，在进行了存储区域分区后设置分区号，指令代码内容标识能够对应需要存储区域的分区号。

优选的，预先设定的指令类型判断条件是指：预先设定指令代码内容标识对应的指令参数内容是否为能够直接执行。

优选的，指令相关性的约束条件，有两个：

(1)需要判断的指令代码内容标识；

(2)预先设定指令相关性的约束条件表，表中每个指令代码内容标识对应的总线指令参数内容有一个初值，将需要判断的指令代码内容标识对应的指令参数内容与预先存储的需要对比的指令代码内容标识的初值进行比较，输出满足条件的指令参数内容，并更新预先存储的需要对比的指令代码内容标识的初值。

优选的，指令执行状态遥测数据表示执行的指令的集合。

优选的，发送执行状态信号为时序信号，待发送数据区接收到该信号后发送指令执行状态遥测数据。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明对指令的自动判断机制，可避免人工发送出现违反指令约束，导致系统执行出错的风险。提高系统测控可靠性。

(2)本发明的智能判断条件包括指令类型判断条件、解码&相关性约束判断执行条件，该条件判断依据及判断方法均存储在系统存储器中。根据不同系统要求，可编辑不同的关键指令类型参数条件、关键参数相关性约束判断条件内容。内容可预先存储在系统存储器中。；

(3)本发明的智能判断条件：指令类型判断条件、解码&相关性约束判断执行条件，，可在实际工作时，通过总线进行在线多次重复写入。；

(4)本发明的系统设计构架采用同步时序逻辑实现，各个模块使用统一的主时钟及复位信号，保证相机参数指令智能判断处理系统的同步性设计；

(5)本发明系统采用模块化设计，可以使用三模冗余或模块备份设计对关键模块进行备份，提高系统可靠性。

(6)本发明相机系统中可分别设置指令类型判断指令条件模块中指令类型判断条件，解码&相关性约束判断执行条件模块中的指令间相关性约束判断执行条件。在提高相机系统可靠性方面，因为系统由多个功能模块搭建，可根据需要对关键模块，关键约束条件进行系统备份，以提高星上遥感相机遥控遥测系统高可靠度、自动化、智能化能力。

附图说明

图1为本发明空间遥感相机总线控制参数指令智能处理系统的组成原理图；

图2为本发明空间遥感相机总线控制参数指令智能处理系统流程图；

图3为本发明空间遥感相机总线控制参数指令智能处理系统CAN总线识别待判断指令的过程流程图；

图4为本发明空间遥感相机总线控制参数指令智能处理系统CAN总线 SJA1000系列芯片的读周期时序图；

图5为本发明空间遥感相机总线控制参数指令智能处理系统CAN总线 SJA1000系列芯片的写周期时序图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

本发明的一种空间遥感相机总线控制参数指令智能处理系统，用于通过系统通讯总线发送的两个或多个具有相关性约束的参数指令进行指令接收、基于指令类型判断，解码&相关性约束判断进行存储、智能判断、执行，并将实际执行指令状态返回总线。指令接收&遥测发送模块完成总线指令数据接收、遥测数据发送，产生总线读取地址；时序控制模块产生与总线数据交换的读、写使能信号，为其他各模块提供工作控制信号；

指令类型判断模块、解码/相关性约束判断执行模块内包含系统可自定义的智能判断数据库；指令类型判断条件，解码&相关性约束判断执行条件为本系统可根据需要设置的判断条件，可实时判断并执行设置的关键指令。待发送数据模块完成对接收实际执行指令，根据执行状态控制信号输出指令执行遥测数据；本发明总线控制参数指令智能处理系统能够实时顺序响应多条复杂指令，该系统具有完整的系统指令判断、系统执行及系统执行反馈功能。其中的指令类型判断条件模块、解码&相关性约束判断执行模块可根据实际需要进行初始化设置或在线更新。本发明空间遥感相机总线控制参数指令智能处理系统，能够根据指令类型判断条件、相关性约束判断条件进行执行。实时智能判断执行当前指令，并能够反馈智能处理结果。可根据实际应用需要设置关键指令参数判断条件、相关性约束判断执行条件。

遥感相机随着观测目标的复杂，观测手段的多样，决定了遥感相机的可进行调节的功能大幅增加，相机参数指令集越来越趋于庞大和复杂，指令之间的约束关系也变得更加复杂。单纯依赖约束给相机发送指令阶段的人工判断、筛选和避免极易造成约束条件过多而导致误操作、误执行。

本发明解决现有航天遥感相机需要对卫星平台的可调节参数的遥感相机产品进行指令接收判读智能化，执行优化的需求，根据不同卫星项目要求对相机系统的不同约束指令及约束条件进行独立的智能数据库管理，且该数据库为模块化，参数可变，以提高遥感相机测控执行系统的智能化。

如图1所示，为本发明空间遥感相机总线控制参数指令智能处理系统，该系统用于遥感卫星通过卫星系统通讯总线，发送给遥感相机系统两个或多个具有相关性约束的参数指令时，相机系统进行参数指令接收、基于指令类型判断，解码&相关性约束判断进行存储、智能判断、执行，并将实际执行指令状态返回总线。

优选方案为：遥感相机系统的指令接收&遥测发送模块完成总线指令数据接收、遥测数据发送，产生总线读取地址；时序控制模块产生与总线数据交换的读、写使能信号，为其他各模块提供工作控制信号；指令类型判断模块、解码/相关性约束判断执行模块内包含系统可自定义的智能判断数据库；指令类型判断条件，解码&相关性约束判断执行条件为本系统可根据需要设置的判断条件，可实时判断并执行设置的关键指令。待发送数据模块完成对接收实际执行指令，根据执行状态控制信号输出指令执行遥测数据；具体系统工作流程如图 2所示。

本发明总线控制参数指令智能处理系统优选能够实时顺序响应多条复杂指令，该系统具有完整的系统指令判断、系统执行及系统执行反馈功能。其中的指令类型判断模块、解码&相关性约束判断执行模块可根据实际需要进行初始化设置或在线更新。

本发明的一种空间遥感相机总线控制参数指令智能处理系统，包括：指令接收&遥测发送模块、时序控制模块、指令类型判断模块、待发送数据区、指令执行模块、解码&相关性约束判断模块；

指令接收&遥测发送模块预先设置存储区域，并进行存储区域分区；

指令接收&遥测发送模块，根据时序控制模块发送的接收控制时序，实时读取外部总线指令内容，总线指令内容，包括：指令代码内容标识和指令参数内容；

根据总线指令内容中的指令代码内容标识，将指令代码内容标识及指令代码内容标识对应的指令参数内容进行分区存储；优选使用的总线有CAN总线和MIL-STD-1553B总线等，总线接口时序及地址、数据不完全相同，以CAN 总线为例说明，如图3所示为优选的本发明空间遥感相机总线控制参数指令智能处理系统CAN总线识别待判断指令的过程流程；指令接收&遥测发送模块优选按照图4所示的读周期时序，当时序控制模块发送的接收/读取控制时序信号为高有效电平时(优选高电平有效，默认情况为低电平，优选根据芯片手册有建议最短有效电平持续时间)，指令接收&遥测发送模块发送地址信号 AD7～AD0这8位地址数据，选定需要读取的SJA1000芯片的读取数据地址，持续一段时间后，由时序控制模块发送的总线数据读取时序信号(优选包括接收/读取控制时序信号，芯片标识信号，芯片使能信号，读数据信号，写数据信号)，芯片使能信号低有效，使当前SJA1000芯片可以进行读操作，同时，读数据信号为低时有效，读取SJA1000对应数据地址中的存储数据，读数据信号读取持续一段低电平有效后(优选根据芯片手册有建议最短有效电平持续时间)，系统完成SJA1000芯片的数据读取工作，芯片使能信号回到高电平，完成总线数据接收读取工作。SJA1000芯片返回给时序控制模块一个数据有效信号，标志总线数据读出完成。其中，芯片使能信号有效持续时间要大于读数据信号持续有效时间。按照图5所示的总线数据写周期时序，当时序控制模块发送的接收/读取控制时序信号为有效电平时(优选高电平有效，默认情况为低电平)，发送需要写入的8bit地址信号，同时由时序控制模块发送的总线数据读取时序信号，当芯片标识信号为高有效时，芯片使能信号低有效，使当前 SJA1000芯片可以进行写操作，同时，写数据信号为低时有效，同时指令接收 &遥测发送模块发送需要写入的总线数据DATA7～DATA0这8位数据，在芯片使能信号和写数据信号都有效后，将系统需返回总线的数据发送到SJA1000 对应地址中的存储空间中。写数据信号和芯片使能信号需要持续一段低电平有效后(优选根据芯片手册有建议最短有效电平持续时间)，芯片使能信号回到高电平，完成SJA1000芯片的数据写入工作。至此为系统与总线进行数据的读、写交换操作。

与总线进行数据交换的数据中，地址信号和总线数据通过同一个通路进行传输，接收读取和发送写入的总线数据中包含指令代码内容标识和指令参数内容。

指令类型判断模块，根据时序控制模块发送的判断使能信号，优选有效为高电平，从指令接收&遥测发送模块的存储区域中读取指令代码内容标识部分，根据系统预先设定的需要进行智能处理的指令类型判断条件，将需要进行智能处理的存储的指令代码内容标识和指令参数内容存储分区筛选出。同时也就筛选出能够直接执行的包含指令代码内容标识和指令参数内容的存储分区。将能够直接执行的指令代码内容标识和指令参数内容，送至指令执行模块；将需要进行智能处理的指令代码内容标识和指令参数内容送至解码&相关性约束判断模块；

解码&相关性约束判断模块，优选预先存储了所有需要进行智能处理的指令代码内容标识对应的指令参数内容和有指令相关性的指令代码内容标识的指令参数内容之间的约束条件，对需要进行智能处理的指令代码内容标识的指令参数内容进行解析，根据指令相关性的约束条件，输出满足指令相关性的约束条件的指令代码内容，送至指令执行模块；

表1空间遥感相机总线控制参数指令智能处理系统中解码/相关性约束判断执行条件表

如表1所示，优选根据指令类型判断模块解析的需要进行智能处理的指令代码内容标识和指令参数内容，先识别出有相关性约束关系指令代码内容标识，再对根据预先存储的有指令相关性的指令代码内容标识中指令参数内容之间的约束条件进行当前指令代码内容标识下的指令参数内容进行智能比较处理，生成符合要求的指令参数内容。

待发送数据区，优选根据时序控制模块送来的发送执行状态信号高有效时，将指令执行状态遥测数据发送给指令接收&遥测发送模块；

本发明的系统中所有模块均优选使用同一组系统主时钟及复位信号。主时钟为各个模块进行同步工作的时序生成基准时钟，可保证系统的同步工作。复位信号可在系统工作开始阶段，对所有模块使用的时序信号进行使能，将信号置位为非有效电平。

当本发明的系统有两个或两个以上指令之间有相互约束关系时，优选只需要对指令类型判断模块中的指令代码内容标识进行相应的预先设定进行预先存储。本系统约束指令理论上没有上限，根据卫星平台系统的需求可任意设置。需注意的是随着约束关系的复杂，相应需要的存储空间增大。

本发明的系统可优选进行多层时序约束，优选方案为当接收的指令代码内容标识1做完指令代码内容标识1与预存的指令代码内容标识2的指令参数内容进行判断后输出指令代码内容标识1的指令参数内容后，还需要再对这个结果的指令代码内容标识1的指令参数内容与预存的指令代码内容标识3的指令参数内容进行判断。这种多层模式只需要对指令类型判断条件模块进行需要判断的指令代码内容标识进行更新，并对解码&相关性约束判断执行条件模块中预存的需要进行智能处理的指令代码内容标识对应的指令参数内容和有指令相关性的指令代码内容标识的指令参数内容之间的约束条件进行更新。

本发明的系统可优选进行与总线的单向接收通讯，只需取消待发送数据区模块，时序控制模块不输出发送执行状态信号，不输出发送控制时序，则该系统不再实现对总线的数据写入操作，不再有数据写入总线。此时系统仍能正确响应总线指令并进行智能判断处理。

本系统指令类型判断条件模块和解码&相关性约束判断执行条件模块预存的条件内容为智能判断处理的关键数据，可对该模块的预存储空间进行备份设计；

本系统指令类型判断条件模块和解码&相关性约束判断执行条件模块中的预存的条件内容可由系统预先存储，也可实时由总线设定，并可根据实际指令发送情况进行实时更新；

本系统的主时钟频率范围优选不超过200MHz，主时钟频率范围与实际系统复杂程度相关。系统越复杂，能支持的主时钟频率将降低。主时钟频率的占空比优选为45％～55％，极限情况优选为40％～60％。

本系统的指令代码内容标识优选对应接收的总线数据的第1,2字节，对应的指令参数内容一般对应接收总线数据的第3字节到最后一个字节(总线一组指令最多的字节数不确定，使用过8字节)。指令代码内容标识以及对应的指令参数内容占用的总线数据字节数可根据实际系统需要进行调整。

本系统对指令的自动判断处理机制，可避免人工发送出现违反指令约束，导致系统执行出错的风险。提高系统测控可靠性；

本系统的指令执行后返回指令执行状态遥测数据，可实时输出遥感相机参数指令智能判断处理系统的处理结果。作为工作过程中验证系统是否正确的客观依据，为一个有反馈闭环系统；

本系统已运用到已在轨遥感相机系统，大大减小了在轨指令发送操作人员的操作约束条件，大大简化了遥感相机指令发送系统。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.一种空间遥感相机总线控制参数指令智能处理系统，其特征在于包括：指令接收&遥测发送模块、时序控制模块、指令类型判断模块、待发送数据区、指令执行模块、解码&相关性约束判断模块；

指令接收&遥测发送模块中预先设置存储区域，并进行了存储区域分区；

指令接收&遥测发送模块，根据时序控制模块发送的接收控制时序，实时读取外部总线指令内容，总线指令内容，包括：指令代码内容标识和指令参数内容；

根据总线指令内容中的指令代码内容标识，将指令代码内容标识及指令代码内容标识对应的指令参数内容进行分区存储；

指令类型判断模块，根据时序控制模块发送的判断使能信号，从指令接收&遥测发送模块的存储区域中读取指令代码内容标识，根据预先设定的指令类型判断条件，判断出能够直接执行的指令参数内容，其余为需要进行智能处理的指令参数内容；将能够直接执行的指令参数内容，送至指令执行模块；将需要进行智能处理的指令参数内容送至解码&相关性约束判断模块；

解码&相关性约束判断模块，预先存储了指令相关性的约束条件，对需要进行智能处理的指令参数内容进行解析，根据指令相关性的约束条件，输出满足指令相关性的约束条件的指令代码内容，送至指令执行模块；

指令执行模块，根据能够直接执行的指令参数内容，进行指令执行；并根据解码&相关性约束判断模块送来的满足指令相关性的约束条件的指令代码内容，进行指令执行，并将执行的指令形成指令执行状态遥测数据送至待发送数据区；

待发送数据区，根据时序控制模块送来的发送执行状态信号，将指令执行状态遥测数据发送给指令接收&遥测发送模块；

指令接收&遥测发送模块，根据时序控制模块送来的发送控制时序，将指令执行状态遥测数据送至外部总线。

2.根据权利要求1所述的一种空间遥感相机总线控制参数指令智能处理系统，其特征在于：时序控制模块能够接收外部复位信号，对时序控制模块进行复位。

3.根据权利要求1所述的一种空间遥感相机总线控制参数指令智能处理系统，其特征在于：时序控制模块能够接收外部主时钟，根据主时钟，产生外部总线接口芯片总线数据读取时序信号，外部总线接口芯片在该总线数据读取时序信号控制下，产生数据有效信号，送至时序控制模块，时序控制模块根据数据有效信号，产生接收控制时序信号、判断使能信号、发送控制时序信号、发送执行状态信号。

4.根据权利要求3所述的一种空间遥感相机总线控制参数指令智能处理系统，其特征在于：总线数据读取时序信号能够控制外部总线接口芯片数据传输。

5.根据权利要求3所述的一种空间遥感相机总线控制参数指令智能处理系统，其特征在于：数据有效信号能够控制时序控制模块输出对指令接收&遥测发送模块、指令类型判断模块、待发送数据区、指令执行模块的控制时序。

6.根据权利要求1所述的一种空间遥感相机总线控制参数指令智能处理系统，其特征在于：总线指令内容，包括多个字节，第一个和第二个字节表示指令代码内容标识，其余字节表示总线指令参数内容。

7.根据权利要求1所述的一种空间遥感相机总线控制参数指令智能处理系统，其特征在于：指令代码内容标识表示存入的分区的序号。

8.根据权利要求1所述的一种空间遥感相机总线控制参数指令智能处理系统，其特征在于：总线指令参数内容表示存入指令代码内容标识对应的数据。

9.根据权利要求1所述的一种空间遥感相机总线控制参数指令智能处理系统，其特征在于：指令接收&遥测发送模块中预先设置的存储区域，在进行了存储区域分区后设置分区号，指令代码内容标识能够对应需要存储区域的分区号。

10.根据权利要求6所述的一种空间遥感相机总线控制参数指令智能处理系统，其特征在于：预先设定的指令类型判断条件是指：预先设定指令代码内容标识对应的指令参数内容是否为能够直接执行。

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