遥测数据解析方法及系统

本发明涉及航空航天，特别涉及一种遥测数据解析方法及系统。

背景技术：

1、传统在轨故障诊断载荷通常采用硬解码方式处理卫星平台遥测数据，即在诊断载荷软件内部预先固化apid、遥测参数位置、数据类型、工程值计算关系和输出格式。当星务计算机代码重构、平台单机更换、新增外部载荷、任务组合模式变化或遥测结构调整后，原硬解码逻辑无法自动适配新的遥测数据结构，容易导致诊断载荷无法继续正确解析平台遥测量。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种遥测数据解析方法及系统，以解决现有的解码方式无法自动适配变构航天器新的遥测数据结构的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供一种遥测数据解析方法，包括：

3、使用与地面测试系统同源的结构化遥测配置文件；

4、调整所述结构化遥测配置文件；以及

5、基于所述结构化遥测配置文件，建立遥测解析能力模型。

6、可选的，在所述的遥测数据解析方法中，还包括：

7、变构航天器和/或卫星平台全量接收遥测数据、在轨故障诊断载荷、以及星载智能载荷数据并进行数据处理、地面测试与在轨同源配置复用；

8、在轨故障诊断载荷内部构建和重建面向诊断模型的数据供给；

9、变构航天器包括星务软件重构、平台单机换装、外部载荷接入、任务组合模式变化、遥测 apid 或参数结构调整；

10、故障诊断载荷核心代码固定，恢复或更新诊断载荷对平台遥测的解析、质量标注和标准化分发。

11、可选的，在所述的遥测数据解析方法中，其中所述遥测解析能力模型的参数包括apid集合、遥测包集合、参数集合、参数位置、输入类型、工程值解算规则、参数依赖关系、质量规则和/或标准化输出映射。

12、可选的，在所述的遥测数据解析方法中，所述使用与地面测试系统同源的结构化遥测配置文件包括：

13、通过上注配置、预置配置切换或应用重拉起方式加载更新后的配置文件；以及

14、在新配置生效后，新增apid或遥测量被纳入解析和输出范围，被删除的apid或遥测量停止解析和输出，以修改遥测解析能力模型的参数；以及

15、所述基于所述结构化遥测配置文件，建立遥测解析能力模型包括：

16、修改后的遥测解析能力模型的参数按新位置、新类型或新公式规则执行解析，以重建针对当前诊断载荷生效的遥测解析能力模型。

17、可选的，在所述的遥测数据解析方法中，还包括：

18、通过对结构化遥测配置文件提取原始字节、解释类型，以及进行公式链解算相分离，调整解析主流程具体型号或单机的参数类型解释逻辑，以适配多种构型、单机以及遥测布局；

19、通过参数级异常隔离与质量标注机制，在单个遥测量出现越界、坏值、依赖异常或解算异常时，记录该遥测量的质量状态和错误信息，同时继续输出同包其他可用遥测量，以连续供给在轨故障诊断数据；以及

20、通过统一标准化遥测数据对象和本地进程间分发接口，为多个上层诊断应用、诊断模型或脚本化诊断引擎提供统一输入，以使在轨故障诊断模型与底层遥测格式解耦合。

21、可选的，在所述的遥测数据解析方法中，还包括：

22、遥测接收与帧同步预处理单元通过外部通信接口接收卫星平台发送的全量遥测数据，并执行同步头查找、长度校验、帧类型校验和完整帧提取；

23、同源配置加载模块加载与地面测试系统同源的结构化遥测配置文件，所述结构化遥测配置文件描述apid、遥测包、参数编码、参数字节或比特位（字节byte位置与位bit位置）、输入类型、字节序、公式链、条件表达式、参数依赖关系、输出单位及质量规则；

24、遥测解析能力模型构建模块将所述结构化遥测配置文件解析为当前可执行的遥测解析能力模型，所述遥测解析能力模型包括apid映射表、遥测包定义表、参数提取表、输入类型表、公式链执行表、参数依赖上下文和标准化输出描述；

25、apid与参数映射模块根据完整遥测帧中的apid匹配对应遥测包，并确定待解析的遥测参数集合；

26、原始字节提取模块根据结构化遥测配置文件中描述的字节或比特位，从遥测载荷数据中抽取目标参数涉及的原始字节或位段；

27、类型解释与公式链解算模块依据输入类型、字节序、公式链、条件表达式和参数依赖上下文，将原始字节或中间值转换为工程值；

28、参数级异常隔离与质量标注模块在单个遥测量发生越界、坏值、依赖缺失、公式异常或局部解析失败时，对该遥测量写入质量字段和错误信息，并保持其他遥测量继续解析；

29、标准化输出模块将解析结果组织为统一数据对象，所述统一数据对象包括包级元数据、参数编码、参数名称、原始字节、工程值、单位、质量字段和错误信息；

30、诊断应用分发接口模块通过本地进程间通信接口向多个上层诊断应用、诊断模型或脚本化诊断引擎分发标准化遥测数据对象。

31、可选的，在所述的遥测数据解析方法中，还包括：

32、当航天器发生单机换装、外部载荷接入、组合模式变化或星务软件重构时，地面测试系统更新并验证同源配置文件，通过上行遥控链路将新配置上注至在轨故障诊断载荷，或由在轨侧按指令选择预置配置；

33、根据工程约束，暂停当前实时业务流，在载荷不断电条件下重拉起遥测适配解析应用，或重新加载目标配置；

34、配置生效后，基于新配置重新构建apid映射表、参数提取表、公式链执行表、参数依赖上下文和输出描述，以重建当前遥测解析能力。

35、可选的，在所述的遥测数据解析方法中，还包括：

36、对于新增apid或新增遥测量，新配置生效后，建立对应解析和输出关系；

37、对于删除apid或删除遥测量，停止生成解析结果，停止向上层诊断应用分发对应数据；

38、对于参数位置、输入类型、公式链或依赖关系发生变化的遥测量，按新配置执行解析。

39、可选的，在所述的遥测数据解析方法中，还包括：

40、比较当前生效配置与待生效配置，识别新增项、删除项和变更项，并生成配置变化记录；所述配置变化记录识别辅助地面回溯。

41、可选的，在所述的遥测数据解析方法中，还包括：

42、保留上一版稳定配置；

43、当待生效配置文件不存在、结构化解析失败或与当前软件能力不兼容时，拒绝使用该配置，并保留上一版稳定配置以支持故障诊断载荷继续运行。

44、本发明还包括一种遥测数据解析系统，包括：

45、参数配置与调整单元，被配置为重复使用与地面测试系统同源的结构化遥测配置文件；以及

46、调整所述与地面测试系统同源的结构化遥测配置文件；

47、遥测解析能力构建单元，被配置为维持在轨故障诊断载荷的原始核心代码；以及

48、基于所述与地面测试系统同源的结构化遥测配置文件，多次建立遥测解析能力模型。

49、在本发明提供的遥测数据解析方法及系统中，通过参数配置与调整单元重复使用与地面测试系统同源的结构化遥测配置文件以及调整所述与地面测试系统同源的结构化遥测配置文件，遥测解析能力构建单元维持在轨故障诊断载荷的原始核心代码的情况下，基于所述与地面测试系统同源的结构化遥测配置文件，多次建立遥测解析能力模型，实现了通过复用与地面测试系统同源的结构化遥测配置文件，使在轨故障诊断载荷能够在不修改核心代码的情况下，基于配置文件构建和重建遥测解析能力模型。

50、本发明的发明人经过研究发现，现有的解码方式无法自动适配变构航天器新的遥测数据结构具体表现在：

51、现有配置驱动解析方案多数面向地面测试、离线解遥测软件、通用显示软件或单一业务应用，通常以配置文件加载、字段提取、解析显示为主。该类方案虽然能够降低地面软件修改量，但没有把在轨故障诊断载荷当前“能够解析哪些 apid、哪些参数、如何解算、如何标注质量、如何输出给诊断模型”建模为可生效、可切换、可回退的解析能力状态。

52、部分星地一体化遥测配置管理方案侧重星务组帧配置、地面解析帧表、在轨编程注数和星地闭环比对，其主要解决星上组帧配置与地面解析配置的一致性问题。该类方案不以故障诊断载荷内部的解析能力模型、参数级质量标注和诊断数据对象分发作为核心对象。

53、部分多源遥测处理或下行数据融合方案侧重将地测、测控、数传等不同来源的数据转换为通用格式或转发到地面服务端，解决的是地面系统兼容不同通道、不同格式的问题。该类方案没有解决在轨诊断载荷在构型变化后如何重建解析能力并持续向多个诊断模型提供可信数据的问题。

54、部分载荷状态判别方案侧重遥测特征筛选、机器学习模型训练或状态分类输出，其核心在诊断判别算法本身。本方案的核心不在训练或限定某一种诊断模型，而在为不同诊断模型提供一致、可标注质量、可持续供给的标准化遥测数据对象。

55、现有方案在配置更新过程中通常缺少面向在轨运行约束的生效控制和回退机制。一旦待生效配置文件不存在、结构化解析失败或与当前软件能力不匹配，容易导致解析程序启动失败、错误配置生效或诊断数据供给中断。

56、现有方案在坏值、字节越界、公式异常、依赖缺失等异常情况下，常以整包失败、流程中断或仅作错误报警处理，难以在同一遥测包内隔离单个异常参数，并保持其他正常参数继续输出给上层诊断模型。

57、现有多个诊断模型往往分别适配底层遥测帧格式、apid 布局和参数字段，导致诊断模型与底层遥测结构耦合度高。航天器遥测结构变化后，各诊断模型需要重复修改数据接入逻辑，扩展和维护成本较高。

58、本发明的目的在于提供一种面向变构航天器在轨故障诊断载荷的遥测解析能力模型构建与重建方法及系统，解决传统硬解码故障诊断载荷无法适应航天器在轨变构、单机换装、外部载荷接入、星务软件重构以及遥测量结构动态变化的问题。

59、本发明通过复用与地面测试系统同源的结构化遥测配置文件，使在轨故障诊断载荷能够在不修改核心代码的情况下，基于配置文件构建当前生效的遥测解析能力模型，并在配置更新、预置配置切换或应用重拉起后重建该能力模型。

60、本发明将“遥测解析能力”定义为由apid集合、遥测包集合、参数集合、参数位置、输入类型、工程值解算规则、参数依赖关系、质量规则和标准化输出映射共同构成的能力集合；进一步的，通过支持配置上注、预置配置切换或应用重拉起方式加载更新后的配置文件，新配置生效后新增apid或遥测量被纳入解析和输出范围，被删除apid或遥测量停止解析和输出，修改后的参数按新位置、新类型或新公式规则执行解析，可以得出本发明提供的配置变化不是单纯修改参数表，而是实现了使诊断载荷当前生效的遥测解析能力发生重建。

61、本发明采用原始字节提取与类型解释、公式链解算相分离的方式，使解析主流程不固化具体型号或单机的参数类型解释逻辑，从而增强对不同构型、不同单机、不同遥测布局的适配能力。

62、本发明通过参数级异常隔离与质量标注机制，在单个遥测量出现越界、坏值、依赖异常或解算异常时，记录该遥测量的质量状态和错误信息，同时继续输出同包其他可用遥测量，提高在轨故障诊断数据供给的连续性。

63、本发明通过统一标准化遥测数据对象和本地进程间分发接口，为多个上层诊断应用、诊断模型或脚本化诊断引擎提供统一输入，降低诊断模型对底层遥测格式的耦合。

64、本发明适用于变构航天器在轨故障诊断载荷，实现在航天器发生星务软件重构、单机换装、外部载荷接入、任务组合模式变化或遥测结构变化后，故障诊断载荷如何在不修改核心代码的情况下恢复或重建遥测解析能力，并持续向诊断模型提供可用数据。

65、本发明中的配置文件并非普通协议配置表、显示配置表或星务帧表生成依据，而是用于构建当前生效的遥测解析能力模型。遥测解析能力模型至少包括 apid 映射表、遥测包定义表、参数提取表、输入类型表、公式链执行表、参数依赖上下文、质量规则和标准化输出描述。也就是说，本发明提供了诊断载荷“当前能解析什么、如何解算、如何标注质量、如何输出给诊断模型”的能力状态，而不是单纯读取配置后完成字段解析或界面显示。

66、本发明提出的遥测数据解析方法核心处理链条是：同源结构化配置加载、配置生效校验、解析能力模型构建、apid 与参数映射、原始字节或位段提取、类型解释、参数依赖解析与公式链计算、参数级异常隔离、质量标注、标准化遥测数据对象输出和本地诊断分发。该链条不同于现有技术中常见的星务帧表/地面帧表一体化生成、在轨编程注数修改星务帧表、地面层次化大表解析、星地闭环比对、全周期多源遥测格式统一、vcdu/bpdu/mpdu数据重组、b/s 服务端中转或机器学习状态判别。

67、现有技术中通用解析类方案通常输出解析结果、显示界面、结果文件或通用遥测格式数据；星地配置管理类方案输出星务组帧配置、地面解析配置、在轨注数或闭环验证结果；状态判别类方案输出载荷状态分类结果。本发明输出的是面向多个故障诊断应用或诊断模型的标准化遥测数据对象，该对象携带包级元数据、参数编码、原始值、工程值、单位、质量字段和错误信息，用于为规则诊断、趋势分析、脚本化诊断或 ai 诊断持续提供统一输入。

68、另外，本发明的遥测数据解析方法的技术效果在于参数级异常隔离与数据供给连续性。当单个遥测量发生字节越界、坏值、依赖缺失、公式异常或局部解析失败时，本发明中的遥测数据解析方法不终止同一遥测包的整体解析，而是对异常参数写入质量字段和错误信息，同时继续输出同包其他可用参数。该机制区别于普通错误检测、报警或野值剔除，其作用是保障在轨故障诊断载荷在异常数据场景下仍可向诊断模型提供可用输入。

69、本发明还提出了一种配置失败回退机制：对待生效配置进行文件存在性、结构化解析和软件能力兼容性检查；当配置加载失败、解析失败或与当前软件能力不兼容时，拒绝启用错误配置并保留上一版稳定配置，以避免错误配置导致在轨诊断数据供给中断。该点进一步区别于普通配置文件校验或地面软件提示错误，体现了在轨诊断载荷运行可靠性的工程约束。

70、综上所述，本发明提供了一种面向变构航天器在轨故障诊断载荷的遥测解析能力模型构建与重建方法及系统，通过同源结构化遥测配置构建当前生效的解析能力模型，在配置变化后重建该模型，并通过参数级异常隔离、质量标注、标准化遥测数据对象和本地诊断分发机制，保障多个诊断应用持续获得可信遥测输入。