本發(fā)明涉及衛(wèi)星控制系統(tǒng)單機(jī)故障的模擬方法，具體涉及一種利用udp協(xié)議傳輸實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星控制系統(tǒng)單機(jī)故障的模擬方法。

背景技術(shù)：

衛(wèi)星控制系統(tǒng)的故障模擬是通過搭建單機(jī)模型，模擬真實(shí)單機(jī)與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，通過選擇單機(jī)模型的不同故障類型對單機(jī)設(shè)置故障，監(jiān)測系統(tǒng)對單機(jī)故障的響應(yīng)情況，是檢驗(yàn)衛(wèi)星控制系統(tǒng)自主診斷及系統(tǒng)重構(gòu)的有效手段，在完成衛(wèi)星設(shè)計(jì)和研制過程中都有著非常重要的作用。

傳統(tǒng)的故障模擬方法具有一定的局限性，如下所示：

1、傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法故障模擬過程中，數(shù)據(jù)包的傳輸方式，以及不同數(shù)據(jù)包的包頭的類型與格式均無約定，不具有通用性。

2、傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法無法對設(shè)置的單機(jī)數(shù)據(jù)包類型和數(shù)據(jù)流向進(jìn)行直觀辨識，不利于設(shè)計(jì)以及故障模擬設(shè)計(jì)初期問題排查。

3、傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法控制故障模型的數(shù)據(jù)包只有一個(gè)，包含所有單機(jī)的故障設(shè)置信息，無法實(shí)現(xiàn)不同單機(jī)的故障模式的分離，即無法實(shí)現(xiàn)模擬不同時(shí)間點(diǎn)的系統(tǒng)雙重或多重故障，故障設(shè)置過程可操作性差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種利用udp協(xié)議傳輸實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星控制系統(tǒng)單機(jī)故障的模擬方法，解決了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法控制故障模型的數(shù)據(jù)包包頭不具有通用性，且僅能發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)包的問題，該方法能夠?qū)崿F(xiàn)雙重或多重故障的模擬，提高了故障模擬的真實(shí)性與可操作性。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種利用udp協(xié)議傳輸實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星控制系統(tǒng)單機(jī)故障的模擬方法，該方法采用故障模擬系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)模擬衛(wèi)星控制系統(tǒng)單機(jī)故障，所述的故障模擬系統(tǒng)包含：故障模擬目標(biāo)機(jī)、故障模擬控制機(jī)和故障遠(yuǎn)控軟件；所述的故障模擬目標(biāo)機(jī)包含：若干用于模擬星上產(chǎn)品故障的單機(jī)模型。該方法包含：

步驟1：基于udp協(xié)議設(shè)計(jì)故障模擬系統(tǒng)在傳輸過程中的數(shù)據(jù)包協(xié)議，對故障模擬系統(tǒng)的發(fā)送端口號、接收端口和故障類型數(shù)據(jù)包的包頭進(jìn)行約定；

步驟2：通過故障遠(yuǎn)控軟件，選擇與星上計(jì)算機(jī)通信的對象為單機(jī)模型或真實(shí)單機(jī)，實(shí)現(xiàn)單機(jī)模型和真實(shí)單機(jī)的切換，在進(jìn)行故障模擬時(shí)，設(shè)置故障類型數(shù)據(jù)包，并通過udp協(xié)議發(fā)送故障類型數(shù)據(jù)包給對應(yīng)的單機(jī)模型；

步驟3：在故障模擬目標(biāo)機(jī)中，各單機(jī)模型之間相互獨(dú)立，每個(gè)單機(jī)模型擁有一個(gè)獨(dú)立的對外接口模塊和與該模塊對應(yīng)的端口號，通過該對外接口模塊，需要故障模擬的單機(jī)模型將接收故障類型數(shù)據(jù)包，并設(shè)置相應(yīng)故障；

步驟4：對已經(jīng)響應(yīng)故障模擬的單機(jī)模型通過終端顯示器進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示并監(jiān)控。

所述的故障類型數(shù)據(jù)包包含：故障類型和故障拍數(shù)；所述的故障類型包含：正常模式和若干異常模式。

所述的故障類型數(shù)據(jù)包的包頭設(shè)計(jì)與故障模擬系統(tǒng)的端口號的設(shè)計(jì)相關(guān)聯(lián)，能夠根據(jù)故障類型數(shù)據(jù)包的包頭或者故障模擬系統(tǒng)的端口識別數(shù)據(jù)包的類型和流向。

在所述的故障遠(yuǎn)控軟件中能夠設(shè)置一個(gè)或同時(shí)設(shè)置若干單機(jī)模型發(fā)生故障。

所述的故障模擬目標(biāo)機(jī)、故障遠(yuǎn)控軟件和動(dòng)力學(xué)仿真機(jī)之間相互進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；所述的單機(jī)模型包括：執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)品模型和敏感器產(chǎn)品模型。

其中，所述的故障遠(yuǎn)控軟件發(fā)送所述的故障類型數(shù)據(jù)包給所述的故障模擬目標(biāo)機(jī)，實(shí)現(xiàn)對單機(jī)故障類型的設(shè)置。

其中，所述的故障模擬目標(biāo)機(jī)發(fā)送執(zhí)行情況數(shù)據(jù)包給所述的故障遠(yuǎn)控軟件，實(shí)現(xiàn)對單機(jī)模型響應(yīng)情況的監(jiān)控。

其中，所述的故障模擬目標(biāo)機(jī)發(fā)送執(zhí)行機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)包給所述的動(dòng)力學(xué)仿真機(jī)，該執(zhí)行機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)包含：執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)品模型的轉(zhuǎn)速和位置信息。

其中，所述的動(dòng)力學(xué)仿真機(jī)發(fā)送姿態(tài)信息數(shù)據(jù)包給所述的故障模擬目標(biāo)機(jī)，該姿態(tài)信息數(shù)據(jù)包包含：敏感器產(chǎn)品模型所需的實(shí)時(shí)姿態(tài)信息。

其中，所述的故障遠(yuǎn)控軟件發(fā)送數(shù)據(jù)包給所述的動(dòng)力學(xué)仿真機(jī)，反饋當(dāng)前真實(shí)單機(jī)與故障模型的接入狀態(tài)。

本發(fā)明提供的利用udp協(xié)議傳輸實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星控制系統(tǒng)單機(jī)故障的模擬方法，解決了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法控制故障模型的數(shù)據(jù)包包頭不具有通用性，且僅能發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)包的問題，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）本發(fā)明的方法對故障模擬有明確的設(shè)計(jì)規(guī)范，數(shù)據(jù)包的傳輸方式，以及不同數(shù)據(jù)包的類型與格式均有固定設(shè)計(jì)方法，具有通用性；

（2）本發(fā)明的方法的故障類型數(shù)據(jù)包的包頭設(shè)計(jì)與故障模擬系統(tǒng)的端口號的設(shè)計(jì)相關(guān)聯(lián)，從故障模擬系統(tǒng)的端口號能直接識別出傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包的類型與數(shù)據(jù)包傳輸流向，減小了故障模擬系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性；

（3）本發(fā)明的方法對獨(dú)立的單機(jī)模型分開進(jìn)行故障模式設(shè)置，可以根據(jù)實(shí)際需求發(fā)送任意的單機(jī)故障設(shè)置包，實(shí)現(xiàn)雙重或多重故障的模擬，提高了故障模擬的真實(shí)性與可操作性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的利用udp協(xié)議傳輸實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星控制系統(tǒng)單機(jī)故障的模擬系統(tǒng)的示意圖。

圖2為本發(fā)明的故障遠(yuǎn)控軟件的功能示意圖。

圖3為本發(fā)明的故障模擬系統(tǒng)相關(guān)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧鞒虉D。

圖4為本發(fā)明的故障模擬系統(tǒng)數(shù)據(jù)包包頭的定義圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的說明。

如圖1所示，為本發(fā)明的利用udp協(xié)議傳輸實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星控制系統(tǒng)單機(jī)故障的模擬系統(tǒng)的示意圖，該系統(tǒng)包含：星上產(chǎn)品，其包含：敏感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)；故障模擬目標(biāo)機(jī)，其包含若干模擬星上產(chǎn)品故障的單機(jī)模型，用于實(shí)現(xiàn)星上產(chǎn)品的故障模擬，該單機(jī)模型包括（但不限于）：執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)品模型和敏感器產(chǎn)品模型；動(dòng)力學(xué)仿真機(jī)，其實(shí)現(xiàn)：采集星上執(zhí)行機(jī)構(gòu)相關(guān)單機(jī)的數(shù)據(jù)，模擬衛(wèi)星在軌的姿態(tài)軌道動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)，輸出相應(yīng)的激勵(lì)信號給敏感器；故障模擬控制機(jī)，其與星上計(jì)算機(jī)、故障模擬目標(biāo)機(jī)和星上單機(jī)連接，用于實(shí)現(xiàn)故障模擬目標(biāo)機(jī)和星上單機(jī)的切換；故障遠(yuǎn)控軟件，其與故障模擬控制機(jī)、故障模擬目標(biāo)機(jī)和動(dòng)力學(xué)仿真機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的連接端口連接，并且進(jìn)行數(shù)據(jù)交互傳輸；終端顯示器，其與故障模擬控制機(jī)、故障模擬目標(biāo)機(jī)和動(dòng)力學(xué)仿真機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的連接端口連接，下載數(shù)據(jù)并進(jìn)行監(jiān)控。

上述故障模擬目標(biāo)機(jī)、故障模擬控制機(jī)和故障遠(yuǎn)控軟件屬于故障模擬系統(tǒng)。

本發(fā)明的利用udp協(xié)議傳輸實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星控制系統(tǒng)單機(jī)故障的模擬方法，采用上述衛(wèi)星控制系統(tǒng)，該方法包含：

步驟1：基于udp協(xié)議設(shè)計(jì)故障模擬系統(tǒng)在傳輸過程中的數(shù)據(jù)包協(xié)議，對故障模擬系統(tǒng)的發(fā)送端口號、接收端口和故障類型數(shù)據(jù)包的包頭進(jìn)行約定；

步驟2：通過故障遠(yuǎn)控軟件，選擇與星上計(jì)算機(jī)通信的對象為單機(jī)模型或真實(shí)單機(jī)，實(shí)現(xiàn)單機(jī)模型和真實(shí)單機(jī)的切換，在進(jìn)行故障模擬時(shí)，設(shè)置故障類型數(shù)據(jù)包，并通過udp協(xié)議發(fā)送故障類型數(shù)據(jù)包給對應(yīng)的單機(jī)模型；

步驟3：在故障模擬目標(biāo)機(jī)中，各單機(jī)模型之間相互獨(dú)立，每個(gè)單機(jī)模型擁有一個(gè)獨(dú)立的對外接口模塊和與該模塊對應(yīng)的端口號，通過該對外接口模塊，需要故障模擬的單機(jī)模型將接收故障類型數(shù)據(jù)包，并設(shè)置相應(yīng)故障；

步驟4：對已經(jīng)響應(yīng)故障模擬的單機(jī)模型通過終端顯示器進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示并監(jiān)控。

如圖2所示，為本發(fā)明的故障遠(yuǎn)控軟件的功能示意圖，在步驟2中，故障類型數(shù)據(jù)包包含：故障類型和故障拍數(shù)。故障拍數(shù)是指需要設(shè)置的故障發(fā)生的次數(shù)。故障類型包括：正常模式和若干異常模式，在進(jìn)行故障模擬時(shí)，根據(jù)星上產(chǎn)品的實(shí)際故障狀況設(shè)計(jì)異常模式，如異常模式可以包含（但不限于）：執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)品故障、敏感器產(chǎn)品故障等。

在步驟2中，進(jìn)行故障模擬時(shí)，在故障遠(yuǎn)控軟件中可以一個(gè)或者同時(shí)選擇兩個(gè)以上（包含兩個(gè)）的單機(jī)模型，根據(jù)選擇的單機(jī)模型，對每個(gè)單機(jī)模型設(shè)置對應(yīng)的異常模式，并設(shè)置其故障拍數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)了雙重或多重故障的模擬，提高了故障模擬的真實(shí)性與可操作性。

如圖3所示，為本發(fā)明的故障模擬系統(tǒng)相關(guān)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧鞒虉D，上述故障遠(yuǎn)控軟件發(fā)送故障類型數(shù)據(jù)包給所述的故障模擬目標(biāo)機(jī)，實(shí)現(xiàn)對單機(jī)故障類型的設(shè)置；故障模擬目標(biāo)機(jī)發(fā)送執(zhí)行情況數(shù)據(jù)包給故障遠(yuǎn)控軟件，實(shí)現(xiàn)對單機(jī)模型響應(yīng)情況的監(jiān)控；故障模擬目標(biāo)機(jī)發(fā)送執(zhí)行機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)包給動(dòng)力學(xué)仿真機(jī)，該執(zhí)行機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)包含（但不限于）：執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)品模型的轉(zhuǎn)速和位置信息；動(dòng)力學(xué)仿真機(jī)發(fā)送姿態(tài)信息數(shù)據(jù)包給故障模擬目標(biāo)機(jī)，該姿態(tài)信息數(shù)據(jù)包包含：敏感器產(chǎn)品模型所需的實(shí)時(shí)姿態(tài)信息；故障遠(yuǎn)控軟件發(fā)送數(shù)據(jù)包給動(dòng)力學(xué)仿真機(jī)，反饋當(dāng)前真實(shí)單機(jī)與故障模型的接入狀態(tài)。

如圖4所示，為本發(fā)明的故障模擬系統(tǒng)數(shù)據(jù)包包頭的定義圖，數(shù)據(jù)包的包頭長度固定為3個(gè)字節(jié)，用0xabcdef表示（此時(shí)abcdef均為十六進(jìn)制數(shù)），a和b表示信號流向，c表示單機(jī)名稱，d表示單機(jī)種類（按型譜劃分），e表示單機(jī)序號，f表示單機(jī)主備份。同時(shí)，也用于對故障模擬系統(tǒng)的每個(gè)發(fā)送端口和接收端口進(jìn)行定義，故障類型數(shù)據(jù)包的發(fā)送端口的端口號與所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包的包頭相關(guān)聯(lián)，為數(shù)據(jù)包包頭（0xabcdef）的后五位bcdef的十進(jìn)制數(shù)值，從故障類型數(shù)據(jù)包的發(fā)送端口的端口號能直接識別出傳輸數(shù)據(jù)的類型與數(shù)據(jù)傳輸流向，減小了故障模擬系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。

上述設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)包有明確的設(shè)計(jì)規(guī)范，數(shù)據(jù)包的傳輸方式，以及不同數(shù)據(jù)包的類型與格式均有固定設(shè)計(jì)方法，具有通用性。

綜上所述，本發(fā)明的利用udp協(xié)議傳輸實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星控制系統(tǒng)單機(jī)故障的模擬方法，該方法的故障類型數(shù)據(jù)包的包頭設(shè)計(jì)與故障模擬系統(tǒng)的端口號的設(shè)計(jì)相關(guān)聯(lián)，減小了故障模擬系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，而且對獨(dú)立的單機(jī)模型分開進(jìn)行故障模式設(shè)置，可以實(shí)現(xiàn)雙重或多重故障的模擬，提高了故障模擬的真實(shí)性與可操作性。

盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。