基于XTCE标准的通用型航天器系统数据处理方法研究

command(元指令集)，如图3所示。

ArgumentType(判据类型集)：判据类型集与参数类型集十分相似，区别是判据类型实例化后通常与特定的遥控数据绑定。该集合包含的信息包括：数据类型、文本描述、正常值范围、工程单元等。Metacommand(元指令集)：用于描述遥控指令。通过描述指令名称、指令参数、指令间约束关系、指令序列、指令容器、指令验证集等内容定义遥控指令。

2 XTCE数据处理模型以及XTCE文件设计

2.1 Space System的设计

构造XTCE数据模型时，首先要对顶层的航天器结构进行定义，表示出XTCE所代表的航天器或子系统的框架结构。对于每个分系统或载荷，可以进行相应的工程状态参数设定，用以表示数据信息所对应的工程周期。以树状结构表示了XTCE文件所代表的载荷系统及其所包含的单机。Space system以分级的形式表示出了航天器的系统结构，航天器所包含的分系统、载荷以及单机设备级的子结构都可以利用XTCE进行相应的工程描述。以树状结构表示了XTCE文件所代表的载荷系统及其所包含的载荷和单机。该模型对应的XTCE文件代码示例如下：

2.2 遥测遥控数据处理模型设计

定义好Space System数据模型之后，就可以根据遥测遥控的数据格式来定义其数据模型。定义时，使用自上而下的设计方法，先把数据框架设计好，然后再根据载荷或分系统的命令或数据信息将数据模块“搭建”到数据框架中。根据遥测遥控包的共性和区别，设计了如图4的测控统一XTCE数据模型。

以分包遥测的遥测数据定义为例，可以先定义一个包结构，然后列出包头、包数据域、校验数据域等主要框架，再细化各部分内容。如包头内的包版本号、类型、应用过程识别符、包顺序控制等，最后填入实际数据信息。下面以遥测包中APID的定义为例来说明参数各部分的设计方法。

遥控指令部分的定义包括遥控指令集和遥控封装集的定义，与遥测部分的定义类似。

2.3 XTCE文件设计

将设计好的space system，遥测遥控模型定义好后组成一个完整的XTCE数据模型，针对同一XTCE数据模型可开发相关的解析软件将模型中的信息转化为符合XTCEschema的XTCE数据文件，此时XTCE文件中已经包含了全部的卫星数据格式信息。

随着数据文件的验证或检验，XTCE文件可能需要相应的修改或调整。对于数据定义中插入，删减或修改比较多的部分，可先在XTCE模型中进行修改，再转换成XTCE文件，避免复杂的修改工作和出错;如果只是极少的修改内容，如数据内容或类型等，也可在XML编辑工具中直接修改。

3 应用实例

上述理论和方法已经应用于某型号航天器的地面系统数据管理软件中。下面举例说明如何用XTCE定义航天器遥测数据，图5所示为帧序号是0和1的两个遥测数据子帧。

ASM=fa表示帧头为“fa”。MFCtr=0/1表示序号为0/1的子帧，子帧0的第16—24位表示参数Bat1V，子帧1的第16—24位表示参数Beacon Status。用自然语言对子帧0的这2个参数进行描述：Bat1V表示电池1的电压，编码为8位无符号整形数，高位在前，校准至1个1～32 V电压曲线，位于第1子帧第16—32Byte。Beacon Status表示照明状态，编码为8位无符号整形数，高位在前，只用到第1位，‘1’表示on，‘2’表示off，位于第1子帧第24-32Byte。这样的描述不利于计算机处理，没有特定的规范，在实际处理时需要大量的人工转换，不但费时费力，且很容易出错，极易带来工程风险。如果用XTCE格式的 XML对其进行描述，则可以转化为如图6所示的形式。

这样的描述可以通过优化工具的人机交互可以使定义的过程变得很容易，而且有了XTCE标准架构的支持，描述语法的正确性可以及时获得验证。可以很好的解决不同航天器系统数据统一定义和描述的问题。

4 结束语

本文详细说明了XTCE中对于航天器系统数据的定义，分析了用XTCE描述航天器系统数据的优点，并设计了基于XTCE的通用型航天器系统数据处理模型以及XTCE文件。并通过在成熟航天器型号中的应用证明，XTCE能够满足航天器系统数据描述需求，能够支持不同航天器的异构任务，为描述各类航天器系统数据提供了标准的模型文件，以XML架构的形式清晰完整地定义了航天器系统数据处理所需要的信息。推广使用XTCE标准不仅是航天科技与世界接轨的需要，更是减少任务成本和工期，降低任务风险的需要。