一种基于任务链编排的航天测控设备数据采集调度方法和系统与流程

本发明涉及航天测运控，尤其涉及一种基于任务链编排的航天测控设备数据采集调度方法和系统。

背景技术：

1、目前，在航天测运控系统中，地面测控站部署有十余类分机设备，在执行航天测运控任务过程中需对各分机的运行状态、链路状态及任务执行情况进行实时数据采集。一次典型测控任务包含任务准备、启动、跟踪、遥控、上行控制、数传、收尾等多个执行阶段，不同阶段涉及不同分机组合，同一分机在不同阶段可能需要采集不同类型的数据。例如，监控服务器在任务准备阶段重点采集各分机上电自检状态，在任务阶段则需追加服务器性能采集；天线在启动阶段采集位置和伺服状态，进入跟踪阶段后需切换为角误差和指向角采集。此外，部分分机（如监控服务器、时频分机、智能pdu、矩阵开关）需在整个任务周期内持续运行，而部分分机（如跟踪基带、数传基带、功放分机）仅在特定阶段内运行。

2、现有技术中的数据采集调度方式主要存在以下不足：

3、（1）固定周期采集方式。 通过设定固定时间间隔对各分机进行轮询采集，无法根据任务阶段动态调整采集策略，关键阶段数据密度不足而空闲阶段资源浪费；所有分机采用统一采集周期，无法满足差异化需求。

4、（2）人工配置采集方式。 由运维人员手动配置各分机的采集任务及起止时间，在多站型、多任务类型的复杂场景下工作量大、易出错，配置一致性和可复制性难以保证；任务计划变化时需重新人工干预；无法根据分机实时状态动态调整采集策略。

5、（3）简单时间触发采集方式。 根据预设时间节点触发采集任务，实现了基本的自动化，但仍存在以下缺陷：第一，缺乏对完整任务阶段的统一抽象与建模，节点间的关联关系、嵌套关系、并行关系难以表达和利用；第二，各分机采集任务独立配置、独立执行，无法在统一调度框架下对多分机进行协同编排；第三，采集内容固化在触发规则中，无法根据分机实时上报的关键运行状态动态控制采集指令的启停，导致预设前置条件未满足时采集的无效数据占用存储传输资源；第四，调度逻辑与设备类型紧耦合，新增设备类型或新格式工作计划时需修改调度执行代码，扩展性差。

6、因此，亟需一种能够支持多阶段任务链编排、多分机协同调度、采集指令动态调整且具有良好设备类型普适性的数据采集调度方法。综合现有技术，存在以下亟待解决的问题：（1）缺乏统一的任务阶段模型，无法表达阶段间的嵌套、并行及从属关系；（2）缺乏多分机协同调度机制，各分机采集任务彼此孤立；（3）采集指令静态固化，无法根据分机实时上报的锁定/失锁等关键状态动态控制采集启停，导致无效数据采集；（4）调度逻辑与设备类型紧耦合，新增设备类型需修改代码，扩展性差。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于任务链编排的航天测控设备数据采集调度方法和系统，能够乏统一任务阶段模型、无法实现多分机协同调度、采集指令静态固化以及系统扩展性差的问题。

2、本发明采用的技术方案为：

3、一种基于任务链编排的航天测控设备数据采集调度方法，包括以下步骤：

4、步骤s1：构建调度配置中心，所述调度配置中心用于对不同类型设备统一定义和管理解析规则、阶段生成规则以及调度策略库；

5、步骤s2：接收不同类型设备工作计划文件；

6、步骤s3：基于所述解析规则对所述设备工作计划文件进行解析，生成有序时间节点集合；

7、步骤s4：根据所述阶段生成规则生成工作阶段集合；

8、步骤s5：基于所述调度策略库为每个工作阶段匹配对应的调度策略；

9、步骤s6：构建任务链状态机模型，将每个工作阶段提升为具有完整生命周期和迁移能力的动态状态节点；

10、步骤s7：运行所述任务链状态机并实施采集指令的规则触发控制；

11、所述规则触发控制具体为：在任务执行过程中，各分机将关键运行状态数据实时推送至规则评估引擎，所述规则评估引擎依据预设触发规则进行条件判断，当条件表达式被满足时触发相关采集指令的开始执行，当条件不再满足时触发对应采集指令的停止执行；所述规则触发控制不改变任务链状态机的状态迁移路径，仅在当前运行中的工作阶段内控制特定采集指令的执行与否；

12、其中，所述解析规则包括字段映射规则、时间格式转换规则和节点校验规则；所述字段映射规则用于将不同设备工作计划中的异构字段映射为统一的标准时间节点名称；所述时间格式转换规则用于将不同格式的时间表达转换为统一时间格式；所述节点校验规则用于校验时间节点完整性及时间逻辑有效性；

13、所述阶段生成规则用于定义时间节点之间的组合关系以生成工作阶段，采用基于区间的生成规则，通过定义起始时间节点与结束时间节点之间的对应关系生成工作阶段，支持多条规则并存、规则优先级配置以及阶段嵌套关系定义；

14、所述调度策略库用于定义在不同工作阶段下对各分机上部署的采集模块的调度行为，包含阶段名称与执行模式、调度动作列表之间的绑定关系，调度列表中包含多个调度动作；

15、所述任务链状态机模型为每个状态节点定义生命周期属性，至少包括未激活状态、运行状态、完成状态和中断状态，并建立状态节点之间的状态迁移关系，所述状态迁移关系由时间触发条件和/或状态触发条件驱动。

16、所述调度动作包括以下特征：

17、每个调度动作指定目标分机及其上部署的采集模块，并包含至少一条采集指令，所述采集指令用于指示采集模块执行相应类型的数据采集；

18、每个调度动作包括生命周期属性，所述生命周期属性包括任务级和阶段级；所述任务级动作首次激活后持续运行至任务结束，阶段切换时不重复调度；所述阶段级动作在进入阶段时激活、离开阶段时释放；

19、对于所述任务级动作，进一步包括指令模式属性，所述指令模式属性包括追加模式和替换模式，用于在阶段切换时更新采集指令；所述追加模式在当前指令集基础上新增指令，所述替换模式用新指令集替代当前指令集。

20、所述执行模式包括并行执行模式、串行执行模式和条件执行模式；所述并行执行模式同时下发所有调度动作；所述串行执行模式按预定义顺序依次下发，等待前一动作完成后再下发后续动作；所述条件执行模式先评估预设前置条件表达式，条件满足时才下发调度动作；所述条件执行模式所依据的规则表达式基于设备运行状态、信号质量参数或任务执行状态中的至少一种构建。

21、所述状态节点的生命周期属性中：所述未激活状态表示状态节点已创建但尚未满足激活条件，对应的调度动作未执行；所述运行状态表示状态节点的激活条件已满足，正在按照绑定策略执行调度动作；所述完成状态表示状态节点对应的调度动作已全部执行完毕，能够触发向下一状态节点的迁移；所述中断状态表示状态节点在执行过程中因满足预设中断条件而被提前终止。

22、所述状态节点的状态迁移关系中：所述时间触发条件包括当系统时间达到当前状态节点对应的阶段结束时间时驱动状态迁移，和/或当系统时间达到下一状态节点的阶段开始时间时驱动状态迁移；所述状态触发条件包括当前一状态节点或子状态节点进入完成状态时，产生完成事件驱动状态迁移。

23、所述任务链状态机模型支持以下执行控制能力中的至少一种：多状态并行执行，允许多个状态节点同时处于运行状态；状态嵌套结构，允许父状态节点内部包含多个子状态节点，所述父状态节点的生命周期覆盖所有子状态节点；状态重入，允许已进入完成状态的状态节点在满足特定条件时被重新激活；状态跳转控制，允许状态节点之间的迁移不限于预设的线性顺序，根据触发条件跳转到任务链中任意合法的状态节点。

24、所述规则触发控制中：采集指令的默认执行不受影响，若未针对某条采集指令配置触发规则，则该采集指令照常按照阶段策略执行；全量采集数据直接发送下游数据中心，仅关键触发状态信号上报规则评估引擎形成控制闭环；当状态节点的所有调度动作执行完毕或满足预设的完成条件后，该状态节点进入完成状态，释放该状态节点对应的阶段级动作，任务级动作保持运行，并根据状态迁移关系驱动迁移至下一状态节点，直至任务链的最后一个状态节点完成。

25、所述调度配置中心将规则配置与调度执行逻辑在设计层面解耦，新增设备类型时仅需修改规则配置，无需改动任务调度执行器的核心代码；所述设备工作计划文件由航天测控系统根据任务计划自动生成，不同设备类型、不同站型产生的文件在数据格式、字段命名及时间表达方式上存在差异；所述设备工作计划文件中包含任务标识、任务类型、任务优先级、多个关键时间节点的名称及对应时刻，以及设备互斥关系和阶段间冷却间隙约束信息。

26、一种基于任务链状态机的航天测控数据采集调度系统，包括：

27、调度配置中心，用于对不同设备类型统一定义和管理解析规则、阶段生成规则以及调度策略库；

28、解析模块，用于接收设备工作计划文件，基于所述解析规则对所述设备工作计划文件进行解析，生成有序时间节点集合；

29、阶段生成模块，用于根据所述阶段生成规则生成工作阶段集合；

30、策略匹配模块，用于基于所述调度策略库为每个工作阶段匹配对应的调度策略；

31、状态机构建模块，用于构建任务链状态机模型，将每个工作阶段提升为具有完整生命周期和迁移能力的动态状态节点；

32、任务调度执行器，用于运行所述任务链状态机并实施采集指令的规则触发控制；

33、规则评估引擎，用于接收各分机实时推送的关键运行状态数据，依据预设触发规则进行条件判断，当条件表达式被满足时触发相关采集指令的开始执行，当条件不再满足时触发对应采集指令的停止执行；

34、其中，所述解析规则包括字段映射规则、时间格式转换规则和节点校验规则；所述阶段生成规则用于定义时间节点之间的组合关系以生成工作阶段，采用基于区间的生成规则，支持多条规则并存、规则优先级配置以及阶段嵌套关系定义；所述调度策略库用于定义在不同工作阶段下对各分机上部署的采集模块的调度行为，包含阶段名称与执行模式、调度动作列表之间的绑定关系；所述任务链状态机模型为每个状态节点定义生命周期属性，至少包括未激活状态、运行状态、完成状态和中断状态，并建立状态节点之间的状态迁移关系。

35、所述任务调度执行器还用于：

36、当满足触发条件时，确定需要激活的目标状态节点，将该状态节点从所述未激活状态切换为所述运行状态；

37、在状态节点激活后，读取该状态节点绑定的调度策略，逐一遍历其中的调度动作；

38、对于每个调度动作，检查生命周期属性：若为任务级且该动作对应的采集模块已处于运行状态，则跳过激活操作；若为任务级但该动作尚未被激活，则执行首次激活；若为阶段级，则执行激活操作；

39、若调度动作的执行模式为条件执行，则先评估预设前置条件表达式，仅当条件满足时才下发采集指令；

40、当状态节点的所有调度动作执行完毕或满足预设的完成条件后，将该状态节点切换为所述完成状态，释放该状态节点对应的阶段级动作，任务级动作保持运行，并根据状态迁移关系驱动迁移至下一状态节点。

41、本发明通过构建规则驱动的调度配置中心、任务链状态机模型以及可配置的实时规则触发机制，实现数据采集任务的自动化调度和多分机协同执行。进一步的，通过调度配置中心将解析规则、阶段生成规则及调度策略外置，实现规则与执行逻辑解耦。新增设备类型仅需新增或修改xml配置，调度执行器无需代码变更，适配周期从开发测试部署的软件工程周期缩短为配置验证的运维操作周期。此外，由于规则配置以结构化数据形式存储和管理，配置的可审计性、可版本管理和可复制部署能力显著优于代码级的适配方式。

42、进一步的，任务链状态机统一建模， 将工作阶段提升为具有完整生命周期（未激活、运行、完成、中断）的状态节点并构建状态机模型，支持嵌套、并行、重入、跳转等复杂执行语义，解决了现有技术中缺乏统一任务阶段模型、调度逻辑零散的问题。基于状态机模型的调度方式也便于进行任务执行过程的追溯、回放和异常分析。

43、进一步的，多分机协同调度，采集指令动态调整， 在同一调度框架下对11类分机的采集模块统一下发采集指令，通过生命周期属性区分任务级和阶段级动作，避免任务级模块在阶段切换时的无效重调；通过指令追加/替换机制实现阶段切换时采集内容的灵活调整。

44、本发明通过实时规则触发控制采集启停，避免无效数据；通过可配置的触发规则，根据分机实时上报的关键状态信号（如天线锁定/失锁、载波锁定/失锁等）动态控制特定采集指令的启停，确保仅在预设前置条件满足时采集有效数据。例如，天线未锁定时采集的俯仰角、方位角及agc电压不具备工程意义，通过规则触发机制在天线锁定后才开始采集这些数据，失锁后则停止，避免了无效数据的存储和传输开销。若未配置规则则不干预默认调度，兼具灵活性和易用性。