本發(fā)明屬于航天測控通信系統(tǒng)領(lǐng)域，具體地，涉及一種用于航天測控的綜合基帶設(shè)備軟件、運行方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、綜合基帶設(shè)備是將航天測控通信系統(tǒng)中的遙控、遙測、測距、測速、數(shù)傳等多項功能有機地綜合在一起的終端設(shè)備，是衛(wèi)星tt&c(telemetry,tracking?and?command)任務(wù)的關(guān)鍵組成部分。綜合基帶設(shè)備能夠完成航天usb模式、擴頻模式、bpsk模式和qpsk模式測控信號的基帶處理，遙測、遙控、數(shù)傳信號的調(diào)制解調(diào)。它不但包括常規(guī)的遙控指令發(fā)送、遙測數(shù)據(jù)接收和測距功能，還包括遙控指令接收、遙測信號模擬、信道模擬等功能。

2、目前綜合基帶設(shè)備軟件多采用一種測控模式構(gòu)建為一個獨立的軟件，也就是說，在傳統(tǒng)的測控基帶軟件開發(fā)中，往往將一種調(diào)制解調(diào)體制構(gòu)建為一個軟件，用于實現(xiàn)遙控、遙測、測速測距、數(shù)傳等測控業(yè)務(wù)功能。傳統(tǒng)軟件通常由3至4個軟件實現(xiàn)多模式下的遙控、遙測、測速測距、數(shù)傳等測控功能，每個軟件的開發(fā)人員往往需要從頭開始構(gòu)建和實現(xiàn)常見的功能模塊，雖然能夠滿足測控業(yè)務(wù)功能需求，但多個軟件之間存在相同功能模塊，造成重復(fù)工作。這種重復(fù)勞動浪費了時間和資源，缺乏模塊復(fù)用和共享，往往一個軟件中的某個功能模塊有問題，常常需要排查其他軟件相同功能模塊是否有問題，增加了軟件的維護難度，不利于軟件的可擴展性。

3、專利文獻《一種應(yīng)用于航天測控軟件的分布式調(diào)控方法及裝置》(cn112631756a)提供了一種能夠通過簡單的函數(shù)調(diào)用就可以拓展集群化處理能力的分布式軟件協(xié)調(diào)服務(wù)，雖然實現(xiàn)了軟件集群化，但依舊使用多個航天測控軟件，存在重復(fù)工作。

4、專利文獻《航天測控綜合測試軟件框架系統(tǒng)及運行方法》(cn202210782266)雖然通過網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議實現(xiàn)多模式測控功能，但采用udp網(wǎng)絡(luò)類以及tcp網(wǎng)絡(luò)類實現(xiàn)，易受到tcp和udp網(wǎng)絡(luò)通信通信速率和傳輸延遲性的約束，對于上下行速率比較高或?qū)崟r性要求比較高的測控業(yè)務(wù)會受到影響。另外，也增加了協(xié)議解析模塊，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度。

5、本發(fā)明采用可復(fù)用的功能模塊構(gòu)建思路和抽象工廠設(shè)計模式，實現(xiàn)一套軟件完成多模式測控，減少了重復(fù)勞動，提高軟件可維護性和可擴展性。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種用于航天測控的綜合基帶設(shè)備軟件、構(gòu)建方法及系統(tǒng)。

2、根據(jù)本發(fā)明提供的一種用于航天測控的綜合基帶設(shè)備軟件，包括：初始化模塊、功能接口驅(qū)動模塊、人機交互模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊、數(shù)據(jù)存儲管理模塊。

3、初始化模塊加載軟件上次退出時系統(tǒng)參數(shù)和工作模式參數(shù)；

4、初始化模塊將系統(tǒng)參數(shù)和工作模式參數(shù)通過功能接口驅(qū)動模塊傳輸至硬件板卡；

5、功能接口驅(qū)動模塊采集硬件板卡調(diào)制解調(diào)工作狀態(tài)信息和采集數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)處理模塊；

6、數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)工作狀態(tài)信息解析采集數(shù)據(jù)，得到處理后的數(shù)據(jù)，傳輸至人機交互模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊；

7、人機交互模塊接收處理后的數(shù)據(jù)，輸出并顯示；

8、數(shù)據(jù)存儲模塊接受處理后的數(shù)據(jù)并儲存；

9、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊接收處理后的數(shù)據(jù)，進行通訊傳輸；

10、人機交互模塊設(shè)置工作參數(shù)，發(fā)送高速上注文件、遙控指令和遙測模擬數(shù)據(jù)至數(shù)據(jù)處理模塊；

11、數(shù)據(jù)處理模塊進行數(shù)據(jù)組織，獲得操作信息，傳輸至功能接口驅(qū)動模塊；

12、功能接口驅(qū)動模塊將操作信息傳輸至硬件板卡執(zhí)行。

13、所述采集數(shù)據(jù)包括遙測數(shù)據(jù)、小環(huán)數(shù)據(jù)、頻譜數(shù)據(jù)和測速測距數(shù)據(jù)。

14、優(yōu)選地，所述功能接口驅(qū)動模塊包括操作接口，通過cpci總線進行數(shù)據(jù)交互。

15、操作接口適配所述硬件板卡的其它模塊初始化硬件板卡、調(diào)制解調(diào)參數(shù)設(shè)置、狀態(tài)采集、數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)發(fā)送。

16、所述操作接口中對usb模式、擴頻模式、bpsk模式和qpsk模式接口進行二次封裝處理。

17、所述操作接口包括初始化、配置信息加載、參數(shù)配置、調(diào)試信息導(dǎo)出、獲取b碼時間、狀態(tài)采集、參數(shù)設(shè)置、指令發(fā)送、狀態(tài)切換、采集啟動、采集停止和關(guān)閉板卡的功能接口。

18、所述二次封裝方式采用抽象工廠模式。

19、優(yōu)選地，所述初始化模塊包括系統(tǒng)自檢模塊：初始化程序變量，綜合基帶設(shè)備軟件顯示主界面。

20、板卡初始化模塊：調(diào)用功能接口驅(qū)動模塊的初始化接口。

21、宏文件加載模塊：調(diào)用上次程序退出時加載的宏文件，并根據(jù)宏文件內(nèi)的信息獲取板卡工作參數(shù)和調(diào)制解調(diào)模式。

22、系統(tǒng)參數(shù)加載模塊：調(diào)用上次程序退出時的參數(shù)。

23、所述數(shù)據(jù)處理模塊包括參數(shù)合法性判斷模塊：判斷工作參數(shù)有效范圍并輸出對應(yīng)的指令。

24、系統(tǒng)狀態(tài)解析模塊：解析硬件板卡工作狀態(tài)和調(diào)制解調(diào)狀態(tài)。

25、遙測解調(diào)時間解析模塊：按照時間格式反演出上報時間數(shù)據(jù)的解調(diào)時間。

26、遙控組幀模塊：按照遙控幀格式對遙控數(shù)據(jù)進行組幀處理。

27、測速測距解析模塊：按照測量幀信息解析出測速測距相關(guān)信息。

28、上注數(shù)據(jù)組幀模塊：按照上注幀格式對加載的文件數(shù)據(jù)進行組幀處理。

29、網(wǎng)絡(luò)接收數(shù)據(jù)解析模塊：接收并按照測控基帶協(xié)議解析網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包。

30、網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)打包模塊：按照測控基帶協(xié)議打包處理需要轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)。

31、所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊包括tcp/ip網(wǎng)絡(luò)和測控基帶通信協(xié)議。

32、所述數(shù)據(jù)存儲管理模塊包括數(shù)據(jù)存儲模塊：存儲測試過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。

33、所述產(chǎn)生的數(shù)據(jù)包括解調(diào)狀態(tài)、解調(diào)數(shù)據(jù)、調(diào)制狀態(tài)、調(diào)制數(shù)據(jù)、工作狀態(tài)和操作日志。

34、數(shù)據(jù)檢索模塊：按照查詢條件檢索輸出測試過程中的數(shù)據(jù)。

35、數(shù)據(jù)導(dǎo)出模塊：按照查詢條件導(dǎo)出測試過程中的數(shù)據(jù)。

36、所述導(dǎo)出的格式為二進制格式、文本文件格式即txt文件格式或excel文件格式。

37、數(shù)據(jù)刪除模塊：按照查詢條件刪除處理測試過程中的數(shù)據(jù)。

38、優(yōu)選地，所述人機交互模塊包括宏文件編輯管理模塊：新建宏文件、編輯宏文件和加載宏文件。

39、測控模式切換模塊：進行usb模式、擴頻模式、bpsk模式和qpsk模式之間的選擇。

40、基帶參數(shù)設(shè)置模塊：對上下行參數(shù)、總調(diào)制參數(shù)、遙控調(diào)制參數(shù)、測距測速調(diào)制參數(shù)、中頻接收參數(shù)、遙測解調(diào)參數(shù)、測距測速解調(diào)參數(shù)和遙測模擬參數(shù)進行設(shè)置。

41、網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)置模塊：對本機ip地址、網(wǎng)絡(luò)端口和端口最大連接個數(shù)進行設(shè)置。

42、系統(tǒng)狀態(tài)展示模塊：輸出硬件板卡工作狀態(tài)、調(diào)制狀態(tài)、解調(diào)狀態(tài)。

43、頻譜展示模塊：輸出頻譜數(shù)據(jù)。

44、遙測展示模塊：實時輸出解調(diào)后的遙測數(shù)據(jù)。

45、遙測誤碼率統(tǒng)計模塊：采集當(dāng)前的遙測數(shù)據(jù)或裝載文件和遙測數(shù)據(jù)按設(shè)置的波道進行比對，統(tǒng)計錯誤位數(shù)，計算遙測誤碼率，輸出接收幀數(shù)、統(tǒng)計位數(shù)、誤碼位數(shù)和誤碼率。

46、所述遙測誤碼率統(tǒng)計包括實時誤碼率統(tǒng)計和事后誤碼率統(tǒng)計。

47、載波捕獲時間測試模塊：對遙測載波捕獲時間進行測試和時間統(tǒng)計。

48、遙控發(fā)令模塊：將指令調(diào)入遙控發(fā)令序列，啟動遙控發(fā)令處理，生成遙控測試指令，組幀后經(jīng)過解調(diào)，采集遙控自環(huán)數(shù)據(jù)和小環(huán)數(shù)據(jù)進行比對，輸出統(tǒng)計結(jié)果。

49、遙控時延測試模塊：對遙控指令發(fā)送到開始調(diào)制時間進行測試。

50、測速測距展示模塊：解析信息根據(jù)界面或遠程控制要求扣除的設(shè)備零值和應(yīng)答機零值后得到的測量信號，實時輸出測量信號。

51、所述解析信息包括根據(jù)上報的測距信息解析出的距離值、速度值、星地頻差和時差或根據(jù)參數(shù)設(shè)置進行距離解模糊的信息。

52、距離校零模塊：統(tǒng)計測距信息并計算零值，測距信息減去零值完成校零。

53、誤差統(tǒng)計模塊：統(tǒng)計計算測速信息和測距信息的均值和方差信息。

54、高速上注模塊：編輯和發(fā)送小數(shù)傳高速數(shù)據(jù)幀。

55、根據(jù)本發(fā)明提供的一種用于航天測控的綜合基帶設(shè)備軟件運行方法，包括：

56、初始化步驟：調(diào)用初始化模塊加載軟件上次退出時系統(tǒng)參數(shù)和工作模式參數(shù)；

57、令初始化模塊將系統(tǒng)參數(shù)和工作模式參數(shù)通過功能接口驅(qū)動模塊傳輸至硬件板卡。

58、數(shù)據(jù)傳輸步驟：令功能接口驅(qū)動模塊采集硬件板卡調(diào)制解調(diào)狀態(tài)、工作狀態(tài)和采集數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)處理模塊；

59、令數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)工作狀態(tài)信息解析采集數(shù)據(jù)，得到處理后的數(shù)據(jù)，傳輸至人機交互模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊；

60、令人機交互模塊接收處理后的數(shù)據(jù)，輸出并顯示；

61、令數(shù)據(jù)存儲模塊接受處理后的數(shù)據(jù)并儲存；

62、令數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊接收處理后的數(shù)據(jù)，進行通訊傳輸。

63、和/或，包括：

64、執(zhí)行步驟：通過人機交互模塊設(shè)置工作參數(shù)，發(fā)送高速上注文件、遙控指令和遙測模擬數(shù)據(jù)至數(shù)據(jù)處理模塊；

65、令數(shù)據(jù)處理模塊進行數(shù)據(jù)組織，獲得操作信息，傳輸至功能接口驅(qū)動模塊；

66、令功能接口驅(qū)動模塊將操作信息傳輸至硬件板卡執(zhí)行；

67、所述采集數(shù)據(jù)包括遙測數(shù)據(jù)、小環(huán)數(shù)據(jù)、頻譜數(shù)據(jù)和測速測距數(shù)據(jù)。

68、優(yōu)選地，所述功能接口驅(qū)動模塊包括操作接口，通過cpci總線進行數(shù)據(jù)交互。

69、操作接口適配所述硬件板卡的其它模塊執(zhí)行硬件板卡初始化、調(diào)制解調(diào)參數(shù)設(shè)置、狀態(tài)采集、數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)發(fā)送。

70、所述操作接口中對usb模式、擴頻模式、bpsk模式和qpsk模式接口進行二次封裝處理。

71、所述操作接口包括初始化、配置信息加載、參數(shù)配置、調(diào)試信息導(dǎo)出、獲取b碼時間、狀態(tài)采集、參數(shù)設(shè)置、指令發(fā)送、狀態(tài)切換、采集啟動、采集停止和關(guān)閉板卡的功能接口。

72、所述二次封裝方式采用抽象工廠模式。

73、優(yōu)選地，所述初始化步驟包括：

74、步驟s1.1：令初始化模塊初始化程序變量，綜合基帶設(shè)備軟件顯示主界面；

75、步驟s1.2：調(diào)用功能接口驅(qū)動模塊的初始化接口，完成硬件板卡的初始化操作；

76、步驟s1.3：令初始化模塊調(diào)用上次程序退出時的參數(shù)和加載的宏文件，并根據(jù)宏文件內(nèi)的信息獲取板卡工作參數(shù)和調(diào)制解調(diào)模式，通過調(diào)用功能接口驅(qū)動模塊的參數(shù)設(shè)置接口，完成硬件板卡的工作參數(shù)設(shè)置操作。

77、所述數(shù)據(jù)傳輸步驟包括：

78、步驟s2.1：令數(shù)據(jù)處理模塊解析功能接口驅(qū)動模塊采集的硬件板卡工作狀態(tài)和調(diào)制解調(diào)狀態(tài)或采集數(shù)據(jù)，判斷工作參數(shù)有效范圍并輸出對應(yīng)的指令，獲得處理后的數(shù)據(jù)，按照測控基帶協(xié)議打包處理需要轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)；

79、步驟s2.2：分別將處理后的數(shù)據(jù)、需要轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)傳輸至人機交互模塊和數(shù)據(jù)存儲模塊、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊；

80、步驟s2.3：令數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊根據(jù)tcp/ip網(wǎng)絡(luò)和測控基帶通信協(xié)議進行通訊傳輸；數(shù)據(jù)存儲管理模塊存儲測試過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，按照查詢條件檢索輸出、導(dǎo)出或刪除測試過程中的數(shù)據(jù)；人機交互模塊輸出顯示硬件板卡工作狀態(tài)、調(diào)制狀態(tài)、解調(diào)狀態(tài)、采集數(shù)據(jù)。

81、所述產(chǎn)生的數(shù)據(jù)包括解調(diào)狀態(tài)、解調(diào)數(shù)據(jù)、調(diào)制狀態(tài)、調(diào)制數(shù)據(jù)、工作狀態(tài)和操作日志。

82、所述導(dǎo)出的格式為二進制格式、文本文件格式即txt文件格式或excel文件格式。

83、優(yōu)選地，所述執(zhí)行步驟包括：

84、步驟s3.1：通過人機交互模塊新建、編輯和加載宏文件，進行工作模式的選擇，對工作參數(shù)進行設(shè)置；

85、步驟s3.2：令人機交互模塊根據(jù)不同數(shù)據(jù)內(nèi)容進行處理，編輯和發(fā)送小數(shù)傳高速數(shù)據(jù)幀，所有處理后的內(nèi)容傳輸數(shù)據(jù)處理模塊；

86、步驟s3.3：令數(shù)據(jù)處理模塊按照時間格式反演出上報時間數(shù)據(jù)的解調(diào)時間、按照遙控幀格式對遙控數(shù)據(jù)進行組幀處理、按照測量幀信息解析出測速測距相關(guān)信息、按照上注幀格式對加載的文件數(shù)據(jù)進行組幀處理、接收并按照測控基帶協(xié)議解析網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包，獲得操作信息；

87、步驟s3.4：將操作信息通過功能接口驅(qū)動模塊傳輸至硬件板卡執(zhí)行。

88、所述步驟s3.2中人機交互模塊采集當(dāng)前的遙測數(shù)據(jù)或裝載文件和遙測數(shù)據(jù)按設(shè)置的波道進行比對，統(tǒng)計錯誤位數(shù)，計算遙測誤碼率，輸出接收幀數(shù)、統(tǒng)計位數(shù)、誤碼位數(shù)和誤碼率；將指令調(diào)入遙控發(fā)令序列，啟動遙控發(fā)令處理，生成遙控測試指令，組幀后經(jīng)過解調(diào)，采集遙控自環(huán)數(shù)據(jù)和小環(huán)數(shù)據(jù)進行比對，輸出統(tǒng)計結(jié)果；對遙測載波捕獲時間進行測試和時間統(tǒng)計；對遙控指令發(fā)送到開始調(diào)制時間進行測試；解析信息根據(jù)界面或遠程控制要求扣除的設(shè)備零值和應(yīng)答機零值后得到的測量信號，實時輸出測量信號；統(tǒng)計測距信息并計算零值，測距信息減去零值完成校零；統(tǒng)計計算測速信息和測距信息的均值和方差信息。

89、所述工作模式包括usb模式、擴頻模式、bpsk模式和qpsk模式。

90、所述工作參數(shù)包括上下行參數(shù)、總調(diào)制參數(shù)、遙控調(diào)制參數(shù)、測距測速調(diào)制參數(shù)、中頻接收參數(shù)、遙測解調(diào)參數(shù)、測距測速解調(diào)參數(shù)、遙測模擬參數(shù)、本機ip地址、網(wǎng)絡(luò)端口和端口最大連接個數(shù)。

91、所述遙測誤碼率統(tǒng)計包括實時誤碼率統(tǒng)計和事后誤碼率統(tǒng)計。

92、所述解析信息包括根據(jù)上報的測距信息解析出的距離值、速度值、星地頻差和時差或根據(jù)參數(shù)設(shè)置進行距離解模糊的信息。

93、根據(jù)本發(fā)明提供的一種用于航天測控的綜合基帶設(shè)備軟件系統(tǒng)，采用根據(jù)本發(fā)明提供的一種用于航天測控的綜合基帶設(shè)備軟件進行構(gòu)建。

94、根據(jù)本發(fā)明提供的一種衛(wèi)星系統(tǒng)，包括根據(jù)本發(fā)明提供的用于航天測控的綜合基帶設(shè)備軟件系統(tǒng)，或者根據(jù)本發(fā)明提供的用于航天測控的綜合基帶設(shè)備軟件。

95、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

96、1、本發(fā)明通過采用可復(fù)用的功能模塊構(gòu)建思路和抽象工廠設(shè)計模式，將不同測控模式下的遙控、遙測、測速測距、數(shù)傳等測控業(yè)務(wù)功能進行分析挖掘，形成通用共享的功能模塊，減少了重復(fù)勞動，提高軟件可維護性和可擴展性。

97、2、本發(fā)明通過采用抽象工廠模式，將測控基帶硬件板卡功能接口封裝成抽象類，不同測控模式具體實現(xiàn)該抽象類，抽象類對應(yīng)于上層邏輯提供簡化的接口函數(shù)，上層邏輯開發(fā)人員無需關(guān)心它具體的實現(xiàn)，真正實現(xiàn)了軟件模塊之間的高內(nèi)聚低耦合。

98、3、本發(fā)明能夠自動化配置測控基帶板卡工作參數(shù)，實現(xiàn)各種測控模式一鍵切換，實現(xiàn)一套軟件完成多模式測控并與其他系統(tǒng)進行遠程控制和數(shù)據(jù)交互的功能。