张大瑞

实时遥测概述

基本型实时计算机遥测数据系统,是为满足我国直到21世纪初各类新型战略战术武器、空间运载系统及载人空间飞行系统的遥测需求,而研制的新一代通用遥测地面实时数据处理系统。

该系统是可以按用户要求配置的系列化遥测地面设备,它采用集成式、系列化产品设计,功能可配置、可裁剪和可扩充,向上向后兼容;采用开放式设计、标准化接口,利用相互支拼、系统互连。数据解调采集部分采用功滋模块化设计,兼容多种体制遥测数据实时采集,适应广泛的遥测应用系统采用数据流体系结构,实现多个遥侧数据流并行输入、实时并行遥测数据处理和输出。采用优化分配和处理负荷的溢出判别等技术,实现多处理器实时处理任务的自动分配和加载。系统采用多窗口图形工作站、高速实时记录设备、标准网络接口、数据通信接口,以及多种模拟方式、数字方式遥测数据输出通道,为用户提供全面、直观、快捷、灵活的实时遥测数据服务。

实时遥测系统体系结构

1.分布式实时遥测数据处理系统

基本型实时遥测数据系统,采用分布式并行处理机制实现遥测数据的实时管理。系统由两部分组成(如图1):一部分是遥测实时数据采集管理系统(简称遥测前端),这是基于数据流体系结构的遥测专用实时计算机系统;另一部分是由各类通用计算机构成的遥测应用工作站。遥测前端系统实现多数据流的同步解调、信道解码、数据实时存储、记录、处理、输出和分发等功能。遥测应用工作站通过标准局域网与遥测前端连接,完成部分遥测数据或某一类应用遥测数据的实时显示、处理、通讯以及事后遥测参数的处理。

遥测前端系统与遥测应用工作站的配置数目,可依系统规模灵活配置。从单数据流遥测前端加单一遥测工作站的双节点网络系统,到多遥测前端加多工作站的多节点分部式网络系统。遥测前端与遥测工作站之间采用标准以太网连接,采用TCPI/P网络传输协议,以支持异种机之间的网络互连。实时状态下遥测前端将从获取的遥测数据中选择需传送的数据,组成发送信息包,定时通过网络广播式发送,各遥测工作站接收信息包后,对各自需要的遥测数据信息包进行处理和显示。基于该分布式网络系统平台,可以构成采用CCSDS分包遥测协议的分布式实时遥测数据处理系统。

2.数据流体系结构的遥测实时数据系统

在遥测系统中采用数据流体系结构是美国Lroal公司于08年代初在DFL-100的设计中首先提出的。之所以采用数据流体系结构来构造专用遥测计算机系统,是出于对遥测数据实时处理过程如下特点的考虑:

a.遥测数据的定时性与周期性.数字化遥测系统中,任一遥测参数的采集均是以一定周期定时采样的,定时关系不依赖地面遥测计算机系统,而由飞行器测量采集系统决定.因此要求地面遥测系统严格遵循这一定时关系,才能准确恢复被测量参数。

b.多数据流、多参数遥测数据的异步性.在多数据流遥测、嵌入式遥测与多参数遥测中,各遥测参数的采样周期不可能是完全一致的,各参数的定时关系是异步的,从而要求遥测系统对各遥测参数的实时处理过程是异步的,即独立于接收的遥测数据。

c.遥测数据处理形式的多样性这有两个方面的含义一是遥测参数的种类多种多样,决定了各遥测参数操作方法、处理方法和输出方法各不相同;因而基于阵列处理机或向量处理机,采用规则算法实现对数据块的并行操作,不适应遥测数据处理过程的需求。另一方面对遥测参数多种处理、输出方式的要求,如显示、记录仪实时记录、实时处理和实时通讯传输等,要求遥测系统具备分布式并行处理的能力。

d.实时多数据流遥测的支持。系统并行操作部件与并行输出通道支持多数据流的实时处理,多数据流遥测数据可共享系统处理设备和输出通道.这对于基于通用计算机实现的“指令流体系结构”遥测系统很难实现。

e.遥测数据处理的数据结构简单。尽管当高速实时多路遥测数据进入处理系统,各遥测参数的处理过程具有多样性,但就每个参数处理过程本身,一般并不复杂,不存在复杂的数据结构,这也是适应数据流结构的重要特点。