魏冬冬，胡逸琳，叶竹，刘叶盛，李芳芳

（上海航天电子技术研究所，上海，201109）

0 引言

姿轨控系统[1]是卫星的重要组成部分，全面实现卫星的姿态轨道控制，确保卫星满足指向精度、稳定度及卫星轨道等性能指标。姿轨控软件仿真测试平台用于构建姿轨控软件的测试环境，通过纯软件模拟的方式完成姿轨控软件的闭环仿真运行。姿轨控软件仿真测试平台对于完成姿轨控软件的第三方配置项测试[2]具有重要意义。

遥测解析软件是姿轨控软件仿真测试平台的重要组成部分，它用于建立闭环仿真测试的下行数据通道，实现下行数据的显示、记录以及回放，完成正常和异常测试用例的执行和结果观测功能。

1 遥测解析软件设计

为了适应第三方测试需求，遥测解析软件需要实时解析显示各个通道的遥测数据，在姿姿轨控软件仿真测试平台中，共有数千个不同的数据通道，遥测解析软件接收到的数据帧有数百种不同的类型，对数据处理的实时性和正确性要求较高。此外，遥测解析软件还需要有记录波道历史数据曲线的功能，可以用于在配置项测试中分析当前姿态数据等变化曲线是否正确合理。

针对课题遥测数据接口种类丰富、数据交互性强、对时序要求高的特点，遥测解析软件采用分层设计结构，如图1所示。遥测解析软件分为三个处理层：

◎ 数据驱动层实现接收底层的网络报文数据、加载配置文件等功能，并将数据交给数据处理层；

◎ 数据处理层完成数据校验和计算、遥测数据查询和解析，并将结果交给数据显示层；

◎ 数据显示层主要用于和用户交互，完成遥测数据对测试人员的呈现。

图1 遥测解析软件结构图

结合姿轨控软件仿真测试平台的数据流程，本课题设计的遥测解析软件数据处理流程如下。

（1）程序初始时加载初始信息，主要有：

◎ 波道表配置信息，包括各个波道号、波道显示内容、波道数据类型长度、数据单位、数据量纲等信息；

◎ 数据单机配置信息；

◎ 不同数据字节的处理信息；

◎ 所有数据帧类型及数据格式信息等；

（2）遥测解析软件通过独立的TCP线程接收遥测数据，按照不同的数据帧类型得到不同的波道原始数据；

（3）将波道原始数据按照字节类型得到转换后数据，再按照量纲计算要显示的最终结果；

图2 遥测解析软件流程示意图

（4）将波道数据最终结果显示到界面。

遥测解析软件处理流程示意图如图2所示。

遥测解析软件数据处理的关键在于接收到遥测数据后，在波道表配置信息中快速检索并计算数据，每次接收的遥测数据格式为[帧头，<数据1，标志1>, <数据2，标志2>, ...,<数据n，标志n> ]。假设需要处理的不同数据帧是M帧，包含的数据通道信息共有N个,若不进行数据结构优化，按照顺序遍历的方式判断比较数据，则每次收到数据帧时数据检索的时间复杂度[3]为O(M+N*n)。

为了提高计算效率，遥测解析软件引入字典树[4]的数据结构，增加了帧头数据标识和对应处理帧的字典树映射，帧头检索的时间复杂度优化为O(log M);增加了遥测接收通道数据和配置信息波道数据之间的字典树映射，数据检索的时间复杂度优化为O(n*log N)。于是，遥测解析软件收到每帧数据的计算处理时间复杂度优化为O(logM+n*logN), 计算效率得到明显改善。

遥测解析软件在设计时增加了用户可配置的数据显示界面，用户既可以配置页面实时显示多路通道数据；也可以配置界面显示多个通道数据的数据变化趋势。

为了利于在观测到异常测试用例时进行测试过程回放，遥测解析软件在数据处理过程中将收到的数据写入文件，用户可以选择保存数据文件，在下次运行软件时加载数据文件，完成异常测试用例的精确复现。

2 遥测解析软件实现

本课题在Windows 7操作系统上，使用Visual Studio 2010作为开发工具，使用C#语言进行程序设计与实现，遥测解析软件主界面如图3所示。

在图3中显示了遥测解析软件数据加载页面，用户可以浏览加载自定义的波道数据初·始配置文件。

图3 遥测解析软件主界面

用户可以根据不同的菜单选择不同的数据解析方式。数据列表显示方式与图4中将特定通道数据被选中以后的历史数据绘制成曲线，并以不同的颜色加以区分，方便测试人员观测遥测数据变化情况。测试人员也可以根据界面提供的按钮定制曲线的横纵坐标范围。

遥测解析软件在接收遥测数据时，会自动将遥测原始数据保存成文件。测试人员可以选择已有的遥测数据文件，按照预定的速度进行回放显示。

图4 遥测解析软件图形数据显示界面

3 遥测解析软件应用

经过大量测试，遥测解析软件处理遥测数据并完成显示更新的平均解算时间为10ms。某型号姿轨控软件要求的遥测数据发送周期为200ms，满足软件测试人员的测试需求。经过多个型号姿轨控软件的配置项测试，遥测解析软件共完成累计460个测试用例执行，所有测试用例均正确完成了遥测数据的解析显示，未出现遥测数据软件的解析异常。

4 总结

姿轨控软件仿真测试平台构建的测试环境，对于航天型号姿轨控软件的第三方配置项测试具有重要意义。遥测解析软件作为姿轨控软件仿真测试平台的重要组成部分，通过运用字典树的数据结构和相关算法优化，高效地实现了遥测数据的解析和显示，为测试人员监控姿轨控软件的内部状态信息提供了良好的观测途径。遥测解析软件经过多个型号姿轨控软件的配置项测试使用，运行实时性和功能正确性得到了验证，它也将会在今后更多型号的姿轨控软件配置项测试中继续发挥作用，为航天型号软件产品质量保驾护航。

参考文献

[1]李恒年.卫星机动轨道确定[M].北京:国防工业出版社,2013.

[2]杨海成,乔永强,许胜,石柱.航天型号软件工程[M].北京:中国宇航出版社,2009.

[3]Thomas H. Cormen,Charles E. Leiserson,Ronald L.Rivest,Clifford Stein著.潘金贵,顾铁成,李成法等译.算法导论[M].北京:机械工业出版社,2011.

[4]吴永辉,王建德.数据结构编程实验[M].北京:机械工业出版社,2012.