一、背景
1.1、目标在航空、航天器飞行试验中,测控网担负对相关目标的测量与控制任务。测控站是构成测控网的基本单元,从站址活动性的角度可以将它们分为固定测控站、机动测控站、移动测控站等类型。其中机动测控站可以在任务前可机动到预设的点位上,展开调试后加入测控网。移动测控站则是基于舰船、飞机等移动平台,在航行中完成测控任务。移动测控站是扩大对试验目标飞行期间的测控覆盖的重要手段,监控系统是移动测控站的主要分系统之一,本课题主要目标是针对基于分布式系统结构思想实现移动测控站监控系统的方案,研究系统的实时性、可靠性及相关实现技术。
1.2、监控系统的地位和任务移动测控系统有两个主要特点:一是由于平台的移动特征使得对平台的实时测量和相关的数据处理具有非常重要的意义;二是移动平台的限制,要求系统很好的环境适应性。对于监控系统而言就需要强于一般测控站数备的实时处理能力和较高的集成度。一个较完整的移动测控系统主要包括以下几类分系统:无线电测量系统、遥控系统、光学测量系统、移动平台测量系统、移动平台辅助导航系统、时间统一系统、通信系统等。监控系统处于测控系统的核心位置,起到把以上这些分系统连接起来,并且协同工作的作用。监控系统担负移动测控系统的实时信息处理和站级辅助指挥两个方面的任务,主要功能包括实时信息汇集、实时处理、跟踪引导数据生成、控制命令生成、辅助指令生成、辅助指挥信息显示和设备状态监控、任务指挥控制中心进行实时信息交换等功能。
1.3、课题的意义本课题的成果将用于指导监控系统的工程立项,总体设计、实施和验收等工作过程,并作为对监控系统各类部件(硬件、软件)的开发和系统集成提出详细要求的依据。本项目涉及的在测控站监控系统中拟采用双机管理与分布处理相结合的模式,并采用通用化的异步串口为主实现实时测控信息通信和时间同步功能,对今后测控计算机的发展将产生重要的影响。监控系统无线电测量系统遥控系统光学测量系统平台测量系统辅助导航系统时间统一系统通信系统
二、主要内容
2.1、建立系统的应用需求模型系统的功能分析系统的实时性要求分析建立系统的功能模型外部的信息与控制关联
2.2、建立系统的实现模型建立系统基于分布式结构思想的组成结构。系统内各硬件部件、软件部件之间的控制和信息传递关系。系统的功能、性能要求分解。典型的运行及任务调度过程及系统的实时性要素分析。
2.3、关键部件实现方案系统对外通信接口、协议的设计与实现。通信接口有关的性能测试与评价。系统的时间同步接口分析、设计、测试、评价。
2.4、系统性能预测分析对系统的实时处理相关性能进行预测分析。建立系统的可靠性模型,分析实现系统可靠性指标的可行性。
三、功能、性能要求
3.1、系统主要的功能要求实时信息汇集:监控系统的实时汇集各信息源发送的信息,是进行实时信息处理的基础,监控系统需要实时汇集的信息包括以下几类:
(1)测控站的遥测、外测分系统的测量数据;
(2)指挥控制中心发送的综合信息;
(3)移动平台测量分系统的测量数据;
(4)平台系统的航行、环境数据;
(5)各类测量、控制设备状态信息;
(6)操作员的操作命令。
实时信息处理:主要包括以下五个部分:
(1)目标遥测、外测信息处理;
(2)移动平台测量信息处理;
(3)移动平台导航处理;
(4)目标控制的决策与时机选择;
(5)跟踪引导处理。
信息记录、综合、上报:
(1)实时记录系统接收、发送的所有信息及重要的中间结果,用于事后分析;
(2)对实时信息处理的结果进行综合;
(3)向指挥控制中心发送综合信息。
控制信息数据生成与发送:
(1)引导信息源选优、引导数据生成与发送;
(2)目标控制指令生成与发送;
(3)移动平台辅助导航指令生成与发送。辅助指挥:为了在测控任务中给指挥员、操作员采取正确的行为提供依据,系统必须实时显示以下几类信息:(1)重要的原始测量信息;(2)重要的处理结果;(3)实际测量信息及与理论数据的对比信息;
(4)各分系统状态信息;
(5)系统的判断与操作选项,操作的执行情况。
3.2、系统主要的性能要求对外I/O性能:系统的实时接收信息方向不大于20个,输入信息总流量不超过30KB/s,各方向信息输入最小周期50ms,单方向信息流量不超过10KB/s。发送信息最多不超过16个方向,输出信息总流量不超过10KB/s。各方向信息输出最小周期50ms,单方向信息流量不大于2KB/s。实时处理性能:系统的实时数据处理任务主要包括五大部分,每个部分的处理量不超过2MFPS,每部分的内存开销不大于20MB。各部分的实时数据处理周期不超过50ms,主要包括50ms、100ms、200ms、500ms、1000ms、2000ms等定长处理周期,并包括少量突发处理任务。系统的实时处理延迟系统从接收信息到输出信息发出之间的延迟不大于300ms。实时记录信息流量不大于50KB/s,一次任务记录信息量不大于1GB。辅助指挥信息显示性能:任务信息交互画面(包括二维图形、曲线和字符等内容)不少于6个,画面的内容更新周期不大于50ms,画面更换延迟不大于500ms。时间同步性能:系统内部时间与标准时间对准误差和对时间信号响应时延均不大于0.5ms。可靠性:平均无故障时间不小于1000小时。
四、技术关键
对监控系统的应用需求模型和实现模型进行便于系统实时性分析的抽象和描述。通用性与实时性兼顾的外部、内部实时传输规程研究。系统的时间与同步实现方案及其对系统实时性影响的评价。
五、研究方案
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5.2、xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
5.4、xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
六、研究进展计划
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七、研究条件
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7.3、xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
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