真空热试验测控软件系统架构设计

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1、航天器环境工程第27卷第3期324SPACECRAFTENvlRONMENTENGn、JEERrNG2010年6月真空热试验测控软件系统架构设计刘畅，王奕荣(北京卫星环境工程研究所，北京100094)摘要：随着航天器真空热试验的不断增多，对真空热试验热流模拟、温度测量与控制系统的热流模拟精度、速度、模式、测控通道教、系统功能等要求也越来越高。为进一步增强整个测控试验流程的可靠性、安全性、易用性、可扩展性，缩短试验准备时问，文章基于现有硬件系统与测控系统任务要求，提出了一套测控软件系统架构设计，即采用自顶向下逐步细化的分层设计将整个系统软件分层，再根据功能进行模块划分

2、，保证了上层软件的设备无关性与各模块间的独立性，能够作为代码并行开发的基础，为代码开发人员提供指导和限制。关键词：真空热试验：测控系统；软件系统架构；分层设计；模块划分中图分类号：TP206+．1：TP273；TP274文献标识码：A文章编号：1673—1379(2010)03-0324-04DoI：10．3969／j．issn．1673—1379．2010．03．010O前言实现外热流准确模拟是航天器真空热试验中的关键项引11。目前国内主要采用红外热流模拟方法，即采用程控直流电源给红外加热装置供电，通过控制调节电流的大小来模拟卫星表面接收的空间外热流大小，通过测温

3、设备实时监测对应点的温度。测控软件系统主要完成的任务是程控直流电源的驱动控制、数采设备的驱动控制、控制策略的实施、试验相关数据的存储与交互、试验过程数据的监视报警与判读分析等。目前测控软件系统是根据不同类型的硬件设备和测控功能，基于多个语言平台下编写的多个独立的程序，主要存在以下不足：1)软件与设备的相关性强，通用性差；2)功能分散。根据试验的测控工作流程需运行多个程序，存在配置重复，容易出现配置不一致，降低可靠性；3)自动化程度低。控制算法与控制模式及设备驱动没有分模块进行程序设计，导致试验使用不灵活，需做大量的手动工作；4)设备的驱动方式落后，导致控制周期长、精

4、度低，无法实现准确的速率控制，且控制超调量大；5)数据交互与存储模式落后，导致数据的安全性低、判读难度大、通用性差；6)功能不完善。缺少数据发布、报表生成、高级数据判读、试验数据包提取、文件管理等重要功能。为改进上述不足，进一步提高整个试验流程的可靠性、安全性、易用性和可扩展性，拓展试验功能，增强承担复杂真空热试验测控任务的能力，满足未来发展要求，需要对测控软件进行重新设计。随着软件设计工作复杂程度的增加，将架构设计和详细设计分离已成为普遍的做法【2】。本文基于现有硬件系统，以真空热试验测控任务要求为基础，提出了一套软件系统架构设计方案。1测控软件系统功能真空热试验

5、中测控系统主要包括试验准备、试验工况运行、试验状态实时分析以及试验结果分析。针对此流程，软件平台需具有试验配置功能、试验准备功能、试验过程控制功能、数据存储功能和软件维护功能，如图1所示。整个系统运行在冗余以太网上，主服务器与备份服务器、客户端、专用客户端、设备驱动单元通过双网卡接入冗余以太网。试验配置人员、试验准备人员、试验值班人员、系统维护人员与试验客户通过统一的客户端登陆不同的用户进行对应操作。服务器端响应各个用户在客户端进行的操作，并根收稿日期：2009．11-09：修回日期：2009—11—23作者简介：刘畅(1980—)，男，工程师，从事真空热环境试验测

6、控系统设计．E—mail：foreverlc@gmail．COIn．第3期刘畅等：真空热试验测控软件系统架构设计325据试验配置的内容(不同的控制模式与不同的采样周期)将不同任务分配给电源驱动单元和数采驱动单元，完成设备的驱动。试验分析人员通过专用客户端访问服务器完成试验信息判读、试验数据对比、试验数据包提取等工作。领导可通过接入以太网的计算机，采用IE6．0或以上版本的浏览器作为客户端进行试验相关信息浏览。整个软件系统的运行模式如图2所示。图1软件系统功能组成Fig．1Thefunctionalarchitectureofthesot：twaresystem图2软

7、件系统运行模式Fig．2Operatingmodeofthesoftwaresystem2软件系统架构设计2．1软件系统拓扑结构设计根据真空热试验测控系统硬件资源的分布特点和试验过程的管理特点，将整个软件分为3层进行部署，图3为软件总体拓扑图。1)试验设备控制子系统运行在前端的电源驱动单元和数采驱动单元上，按照配置信息与控制参数来控制程控电源和数采设备。设备控制子系统将采集的数据保存到前端的数据库，同时也按照给定的协议实时发送到后端试验数据服务中心。2)试验数据服务中心主要完成前端电源驱动单元和数采驱动单元的注册，根据注册信息将试验配置人员配置的信息以及算法库、