[发明专利]条件约束发布订阅模式航天测控数据交换系统

说明书

本发明涉及一种基于条件约束发布订阅模式的航天测控数据交换系统，其特征在于它包括测控应用程序、数据交换软件和传输网络三个部分，测控应用程序为应用层测控数据处理程序，用于实现航天器外测、遥测和遥控类型测控数据的计算与处理功能，部署于测控单元服务器、工作站或工控机中运行；数据交换软件部署于测控应用程序和传输网络之间，实现测控数据的组帧、收发、订阅和过滤处理功能；传输网络为测控系统数据传输IP网络，完成测控数据的网络传输功能。本发明能够克服现有技术中约束机制欠缺、订阅数据灵活性不足的问题。

技术领域

本发明涉及航天测控数据交换技术领域，特别是指一种基于条件约束发布订阅模式的航天测控数据交换系统，能够确保大量、多源的航天测控数据在航天测控系统分布式测控单元间实现按需、实时、高效的传递。

背景技术

航天测控系统主要由测控中心子系统、测控单元子系统和测控设备子系统等测控单元组成，基于层次拓扑结构构建，呈现以测控中心为核心，连接多个测控单元及所属测控设备所构成的树型架构形态。测控单元完成测控数据处理和交换功能，相互之间通过测控数据交换系统进行数据交换，具有数据类型多、实时性要求高、交换关系复杂等特点。

现有发布订阅技术基于主题订阅实现数据按需传递，没有对交换数据的来源、目标和生成时间进行约束，应用程序只能自行完成数据二次过滤，这种方式增加了应用程序的复杂性，对系统处理的整体效率也产生影响，因此不适宜直接应用于航天测控数据交换场景中。而且，通用的发布订阅技术通常对主题进行固化设置，无法表达航天测控数据类型之间的层级和隶属关系，不能实现航天测控数据模糊订阅，难以满足航天测控数据灵活订阅的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种基于条件约束发布订阅模式的航天测控数据交换系统，能够克服现有技术中约束机制欠缺、订阅数据灵活性不足的问题。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种基于条件约束发布订阅模式的航天测控数据交换系统，它包括测控应用程序、数据交换软件和传输网络三个部分，测控应用程序为应用层测控数据处理程序，用于实现航天器外测、遥测和遥控类型测控数据的计算与处理功能，部署于测控单元服务器、工作站或工控机中运行；数据交换软件部署于测控应用程序和传输网络之间，实现测控数据的组帧、收发、订阅和过滤处理功能；传输网络为测控系统数据传输IP网络，完成测控数据的网络传输功能；

测控应用程序按照约定格式写入数据的信息主题、信源、信宿和信息内容，提交数据交换软件，数据交换软件按照约定格式完成数据组帧，写入时间戳信息，根据信息主题哈希计算生成目标发送地址，然后向传输网络发送；测控应用程序配置所需订阅数据的信息主题、信源、信宿和信息时间，提交数据交换软件；数据交换软件从传输网络接收测控数据，根据测控应用程序配置的约束条件对测控数据进行过滤，将满足约束条件的测控数据推送给测控应用程序。

优选地，所述数据交换软件由数据组帧模块、数据网发模块、数据网收模块、数据过滤引擎、多级主题订阅处理模块和订阅信息库六个部分构成，用于完成分布于传输网络的测控应用程序之间的测控数据传输与分发。

优选地，所述多级主题订阅处理模块提供一种支持模糊匹配的主题表达方法，包括：分级递进式主题描述方法和模糊订阅方法，所述分级递进式主题描述方法即以测控数据一级分类作为信息主题第一字段，以测控数据二级分类作为信息主题第二字段，依此类推，直至定位到具体的测控数据类型；所述模糊订阅方法是指测控应用程序订阅数据时，仅需提交信息主题的任一字段或多个字段，即可订阅与所提交字段相匹配的全部测控数据类型。

优选地，所述数据过滤引擎提供一种基于缓存技术的数据过滤机制及相应的缓存维护算法，利用测控数据收发的局部性原理，加速测控数据帧的过滤匹配速度。

优选地，所述数据过滤机制中数据过滤引擎获得测控数据帧后，首先查询订阅信息缓存池，判断该类测控数据的订阅信息是否存储于缓存中，如不存在，则进一步查询订阅信息库。