本發(fā)明涉及航天器SpaceFiber/SpaceWire網(wǎng)絡(luò)模型的描述方法，提出了切實(shí)可行的有向圖描述方法和鄰接矩陣記錄方法，為航天器統(tǒng)一信息SpaceFiber/SpaceWire智能網(wǎng)絡(luò)的模型建立、仿真分析、自主配置與維護(hù)等奠定了基礎(chǔ)。

背景技術(shù)：

航天技術(shù)的快速發(fā)展對(duì)航天器的自主配置、自主管理、自主維護(hù)等提出了越來(lái)越高的需求，航天器統(tǒng)一信息智能網(wǎng)絡(luò)為該問(wèn)題提供了良好的解決思路。為實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一信息智能網(wǎng)絡(luò)，需要采用統(tǒng)一的航天器總線統(tǒng)一接口，需要在網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置網(wǎng)絡(luò)管理器進(jìn)行統(tǒng)一管理，需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)組成信息進(jìn)行記錄存儲(chǔ)。因此有必要根據(jù)本發(fā)明提出的SpaceFiber/SpaceWire網(wǎng)絡(luò)模型的描述方法對(duì)航天器統(tǒng)一信息智能網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模。

目前沒(méi)有發(fā)現(xiàn)同本發(fā)明類(lèi)似技術(shù)的說(shuō)明或報(bào)道，也尚未收集到國(guó)內(nèi)外類(lèi)似的資料。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺失，本發(fā)明的目的是提供一種SpaceFiber/SpaceWire網(wǎng)絡(luò)模型的描述方法，該方法根據(jù)SpaceFiber/SpaceWire總線的組網(wǎng)與數(shù)據(jù)傳輸特點(diǎn)，提出了一種有效的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Ｋ惴?，為航天器統(tǒng)一信息網(wǎng)絡(luò)的模型建立與仿真分析提供了解決思路。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種SpaceFiber/SpaceWire網(wǎng)絡(luò)模型的描述方法，包括如下六個(gè)步驟：

(1)在SpaceFiber/SpaceWire網(wǎng)絡(luò)中包含有一個(gè)網(wǎng)絡(luò)管理器；

(2)所述SpaceFiber/SpaceWire節(jié)點(diǎn)設(shè)備均通過(guò)SpaceFiber/SpaceWire路由器相連；

(3)所述網(wǎng)絡(luò)管理器采用路徑尋址的方式通過(guò)數(shù)據(jù)包服務(wù)依次向網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備發(fā)送設(shè)備信息查詢包；

(4)所述SpaceFiber/SpaceWire節(jié)點(diǎn)和SpaceFiber/SpaceWire路由器接收到設(shè)備信 息查詢包后，將自己的設(shè)備信息以及收到該查詢包的端口號(hào)反饋給所述網(wǎng)絡(luò)管理器；

(5)所述網(wǎng)絡(luò)管理器收到各個(gè)設(shè)備反饋的信息后，依據(jù)收到各設(shè)備應(yīng)答的先后順序依次對(duì)各個(gè)設(shè)備進(jìn)行編號(hào)，并通過(guò)數(shù)學(xué)建模將網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)模型化為有向圖；

(6)所述網(wǎng)絡(luò)管理器將有向圖數(shù)學(xué)化，采用鄰接矩陣的方式記錄存儲(chǔ)下來(lái)。

優(yōu)選地，所述第(5)步中的數(shù)學(xué)建模，是將SpaceFiber/SpaceWire網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備模型化為有向圖中的節(jié)點(diǎn)；設(shè)備間的鏈路連接模型化為一對(duì)有方向有權(quán)值的邊，設(shè)定從第i個(gè)節(jié)點(diǎn)的k號(hào)端口到第j個(gè)節(jié)點(diǎn)的邊的權(quán)值W_i,j為k。

優(yōu)選地，所述第(6)步中的鄰接矩陣是一個(gè)n×n的方陣，n為有向圖中的設(shè)備個(gè)數(shù)，其第i行、第i列對(duì)應(yīng)于第i個(gè)節(jié)點(diǎn)，所述鄰接矩陣中的元素A[i,j]為W_i,j。

本發(fā)明具有如下意義：

本發(fā)明根據(jù)SpaceFiber/SpaceWire總線的組網(wǎng)與數(shù)據(jù)傳輸特點(diǎn)，提出了切實(shí)有效的SpaceFiber/SpaceWire網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋽?shù)學(xué)描述方法，為航天器統(tǒng)一信息SpaceFiber/SpaceWire智能網(wǎng)絡(luò)的模型建立、仿真分析、自主配置與維護(hù)等奠定了基礎(chǔ)，具有良好的工程應(yīng)用價(jià)值。

附圖說(shuō)明

通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：

圖1為本發(fā)明中的實(shí)施例：SpaceFiber/SpaceWire網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明中實(shí)施例SpaceFiber/SpaceWire網(wǎng)絡(luò)編號(hào)結(jié)果示意圖；

圖3為本發(fā)明中實(shí)施例SpaceFiber/SpaceWire網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的有向圖模型。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變化和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

本發(fā)明公開(kāi)了一種SpaceFiber/SpaceWire網(wǎng)絡(luò)模型描述方法，要求網(wǎng)絡(luò)中有用于統(tǒng)籌管理的網(wǎng)絡(luò)管理器，節(jié)點(diǎn)設(shè)備之間通過(guò)路由器進(jìn)行互連。圖1即為按照該約束條件建立的SpaceFiber/SpaceWire網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖。

圖1中包含有四個(gè)節(jié)點(diǎn)N1、N2、N3、N4，兩個(gè)路由器R1、R2，所有設(shè)備通過(guò)鏈路互連，各設(shè)備內(nèi)的小方框內(nèi)顯示的是設(shè)備的端口號(hào)。不妨假設(shè)節(jié)點(diǎn)N1是該網(wǎng)絡(luò)中的 網(wǎng)絡(luò)管理器，為網(wǎng)絡(luò)中的零號(hào)設(shè)備，由其通過(guò)依次發(fā)送設(shè)備查詢包獲得網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湫畔?，且根?jù)收到應(yīng)答包的先后順序?qū)W(wǎng)絡(luò)中遍歷到的設(shè)備依次進(jìn)行編號(hào)。若網(wǎng)絡(luò)管理器采用寬度優(yōu)先的網(wǎng)絡(luò)遍歷算法，且優(yōu)先遍歷路由器的小號(hào)端口，則遍歷到的設(shè)備依次為：R1、N2、R2、N3、N2、N4，依次對(duì)各設(shè)備進(jìn)行編號(hào)，編號(hào)后的網(wǎng)絡(luò)如圖2所示。

為了對(duì)SpaceFiber/SpaceWire網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥M(jìn)行描述，本發(fā)明采用一種非線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)“有向圖”來(lái)描述網(wǎng)絡(luò)設(shè)備間復(fù)雜的互連關(guān)系。有向圖(G)是一種非線性結(jié)構(gòu)，它由頂點(diǎn)集V(G)和邊集E(G)組成，記為G＝(V，E)。其中V(G)是圖的頂點(diǎn)組成的非空有限集合，即網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的集合，而E(G)是V(G)中任意兩個(gè)頂點(diǎn)之間的關(guān)系集合，即網(wǎng)絡(luò)設(shè)備間的連接狀態(tài)的集合。為了將網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)完整地記錄下來(lái)，需要將每個(gè)節(jié)點(diǎn)與其他節(jié)點(diǎn)連接時(shí)的端口信息都存儲(chǔ)下來(lái)，即任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的連接都需要記錄兩個(gè)端口號(hào)，圖1中的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)所對(duì)應(yīng)的有向圖模型如圖3所示。

可見(jiàn)，網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備都模型化為有向圖G中的頂點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備間的每條連接都模型化為有向圖G中的一對(duì)有方向的邊，每條邊的權(quán)值W_i,j表示從第i個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)備流向第j個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)備的數(shù)據(jù)流流自第i個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)備的W_i,j號(hào)端口，如W_0,1＝1即表明從節(jié)點(diǎn)N1流向節(jié)點(diǎn)R1的數(shù)據(jù)流是從N1的一號(hào)端口流出。從圖3中可以看出，有向圖G的頂點(diǎn)集V(G)和邊集E(G)分別為：

有向圖的存儲(chǔ)不僅需要記錄下圖中各個(gè)頂點(diǎn)本身的信息，還要記錄下頂點(diǎn)與頂點(diǎn)之間的關(guān)系，因此本文采用鄰接矩陣的方式對(duì)圖進(jìn)行存儲(chǔ)。鄰接矩陣是表示圖中頂點(diǎn)之間相鄰關(guān)系的矩陣，對(duì)于一個(gè)包含有n個(gè)頂點(diǎn)的有向圖G，其鄰接矩陣A是一個(gè)n×n的方陣，矩陣的每一行和每一列都與圖中的一個(gè)頂點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)，矩陣中的元素A[i,j]按照式(3)所示規(guī)則進(jìn)行取值。

顯然，鄰接矩陣具有以下五個(gè)性質(zhì)：

(1)任一設(shè)備i與自身均沒(méi)有回路，即A[i,i]＝0；

(2)根據(jù)定義，A[i,j]表明設(shè)備j掛接在設(shè)備i的第A[i,j]個(gè)端口上，而A[j,i]表明設(shè)備i掛接在設(shè)備j的第A[j,i]個(gè)端口上，顯然，二者不一定相同，所以鄰接矩陣A不是 一個(gè)對(duì)稱矩陣，即A≠A^T；

(3)矩陣A的第i行中非零元素的個(gè)數(shù)即為第i個(gè)設(shè)備的出度(以設(shè)備i為終點(diǎn)的連接數(shù)目)，矩陣A的第i列中非零元素的個(gè)數(shù)即為第i個(gè)設(shè)備的入度(以設(shè)備i為起點(diǎn)的連接數(shù)目)；

(4)任一設(shè)備i可以與多個(gè)設(shè)備相連，但是設(shè)備都是掛接在設(shè)備i的不同端口上，因此，若m≠n，則A[i,m]≠A[i,n]；

(5)每存在一個(gè)設(shè)備連接，便有兩個(gè)有向邊，因此圖中的邊總是成對(duì)出現(xiàn)，即若A[i,j]≠0，則A[j,i]≠0；若A[m,n]＝0，則A[n,m]＝0。

對(duì)于圖1所示網(wǎng)絡(luò)，其該網(wǎng)絡(luò)的鄰接矩陣便為

因此，本發(fā)明采用以下步驟對(duì)SpaceFiber/SpaceWire網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行建模描述：

(1)SpaceFiber/SpaceWire網(wǎng)絡(luò)中包含有一個(gè)網(wǎng)絡(luò)管理器；

(2)SpaceFiber/SpaceWire節(jié)點(diǎn)均通過(guò)SpaceFiber/SpaceWire路由器相連；

(3)SpaceFiber/SpaceWire網(wǎng)絡(luò)管理器采用路徑尋址的方式通過(guò)數(shù)據(jù)包服務(wù)(Packet Service)依次向網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備發(fā)送設(shè)備信息查詢包；

(4)SpaceFiber/SpaceWire節(jié)點(diǎn)和SpaceFiber/SpaceWire路由器接收到設(shè)備信息查詢包后，將自己的設(shè)備信息以及收到該查詢包的端口號(hào)反饋給網(wǎng)絡(luò)管理器；

(5)SpaceFiber/SpaceWire網(wǎng)絡(luò)管理器收到各個(gè)設(shè)備反饋的信息后，依據(jù)收到各設(shè)備應(yīng)答的先后順序依次對(duì)各個(gè)設(shè)備進(jìn)行編號(hào)，并通過(guò)數(shù)學(xué)建模將網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)模型化為有向圖；

(6)SpaceFiber/SpaceWire網(wǎng)絡(luò)管理器將有向圖數(shù)學(xué)化，采用鄰接矩陣的方式記錄存儲(chǔ)下來(lái)。

以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變化或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。