摘要：依据航天器研发进程中需求对不同品种不同格局的体系数据进行共同描绘的意图，选用XTCE树立通用型的航天器体系数据处理办法，经过运用某类型航天器地上体系数据办理软件进行地上实验，得出该体系数据处理办法的运用可以完成航天器体系数据交流格局规范性和通用性的定论。进步航天器体系数据解析和处理的功率和牢靠性，为航天使命中的信息交流处理供给了便当的办法和新的思路。
关键词：XTCE;航天器;体系数据;数据处理
近年来，跟着航天器杂乱度和对牢靠性要求的提高，对航天器体系数据的解析和处理要求也随之不断升高。怎么开宣布一套快速有用的航天器体系数据处理体系已成为航天器规划和研发的重要环节和组成部分。
XTCE(XML Telemetric and Command Exchange)是一套由OMG(Object Management Group)提出的，运用XML言语来描绘航天器体系数据的规范。其意图是提出一种国际化的
新体制与规范，为不同安排和体系在航天使命的各个阶段对航天器体系数据的有用交流供给支撑。现在，XTCE已在欧美的航天器研发中得到了广泛的运用，一些航天器研发安排和厂商还依据本身的规划需求开宣布了相应的XTCE运用软件，用于航天器规划中。本文运用XTCE进行航天器体系数据处理模型规划，并规划了XTCE航天器体系数据交流文件规划，提出了依据XTCE的航天器体系数据处理办法。
1 XTCE安排结构
1.1 面向对象的分层描绘
XTCE为航天器供给了一个面向对象的树状分层描绘结构，结构的根节点是“航天器体系”节点(如图1所示)。XTCE的履行由根节点开端并传播到整个航天器体系的各个层次，在每个层次，每个元素既代表自己又是整个空间体系的一部分(如图1所示)。这种分层办理的办法，便运用户自底向上的描绘航天器遥测遥控数据结构，并在逐渐老练后进行拼装构成逻辑体系，具有杰出的延展性。
如上所述，比较以往的描绘办法，XTCE具有以下长处：
1)XTCE是规范化的描绘办法，CCSDS推荐在航天使命的各个阶段都选用XTCE描绘遥测遥控信息，因而，选用XTCE描绘遥测信息在数据交流方面具有便利精确的优势;
2)XTCE在规划之初就考虑到了对异构使命的支撑，这与航天器体系数据处理软件支撑多使命的需求是彻底契合的;
3)XTCE规范以一个XML schema文件的办法给出，可读性好，一起也便于运用老练的技能主动处理XTCE文件;
4)XTCE文件具有显着的层次化结构，易于在不同元素层次上进行扩展和集成;
1.2 遥测元数据结构
遥测元数据是对航天器遥测数据的描绘，界说了参数类型、参数、容器、音讯、数据流、算法等内容，详见图2。
1)ParameterTypeSet(参数类型集)：遥测参数的元数据调集，参数类型实例化后即可以描绘遥测参数。参数类型包含的信息有：数据类型、阐明信息、告警阈值、输出数据的工程单元、长度、位序量纲和校验办法以及在六合传输进程中的编码办法。
2)ParameterSet(参数集)：一组遥测参数及其引证的调集。
参数是实例化的参数类型，包含称号和指向参数类型的引证(ParameterRef)。参数也可以有别号和实例化后的特别特点，而“引证”常值曾经在其他ParameterSet中界说参数的引证。
3)SequenceContainer(序列容器)：一组有序的参数序列，可以描绘数据包、数据帧、子帧或结构数据项。序列容器可以由根底容器派生，便利数据界说。
4)MessageSet(音讯集)：音讯是在服务进程中经过匹配办法仅有标识一个容器的代替办法，经过比较SequenceContainer中的元素与预订值是否共同，完成对Sequence Conta iner的过滤。
5)StreamSet(数据流集)：一组无序的Stream(数据流)的调集。航天器上、下行数据均是数据流，在数据流层面有许多处理和操作。StreamSet中包含一切包含组帧、解帧在内的上、下行数据的处理办法。
6)AlgorithmSet(算法集)：关于航天器地上测验体系，事前结构一些处理遥测、遥控数据的根底算法，有利于重构杂乱逻辑的数据处理算法。
运用遥测元数据描绘遥测参数的进程为：用Parameter Set界说遥测参数，用ParameterType界说遥测参数的数据类型，然后界说SequenceContainer(关于分包遥测，Sequen ce Container用于打包遥测数据并描绘遥测数据包，关于时分多路遥测，SequenceContainer用于描绘遥测帧及帧结构)，再界说遥测数据的StreamSet(数据流集)，最终界说遥测数据的AlgorithmSet(算法集)。
1.3 遥控元数据结构
遥控元数据的格局与遥测元数据相似，但除了含有与遥测元数据共同的ParameterTypeSet，ParameterSet，MessageSet，StreamSet和AlgorithmSet以外，还有Argument Ty pe(判据类型集)和Metacommand(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，差异是判据类型实例化后一般与特定的遥控数据绑定。该调集包含的信息包含：数据类型、文本描绘、正常值规模、工程单元等。Metacommand(元指令集)：用于描绘遥控指令。经过描绘指令称号、指令参数、指令间束缚联系、指令序列、指令容器、指令验证集等内容界说遥控指令。
2 XTCE数据处理模型以及XTCE文件规划
2.1 Space System的规划
结构XTCE数据模型时，首要要对顶层的航天器结构进行界说，表明出XTCE所代表的航天器或子体系的结构结构。关于每个分体系或载荷，可以进行相应的工程状况参数设定，用以表明数据信息所对应的工程周期。以树状结构表明晰XTCE文件所代表的载荷体系及其所包含的单机。Space system以分级的办法表明出了航天器的体系结构，航天器所包含的分体系、载荷以及单机设备级的子结构都可以运用XTCE进行相应的工程描绘。以树状结构表明晰XTCE文件所代表的载荷体系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规划
界说好Space System数据模型之后，就可以依据遥测遥控的数据格局来界说其数据模型。界说时，运用自上而下的规划办法，先把数据结构规划好，然后再依据载荷或分体系的指令或数据信息将数据模块“建立”到数据结构中。依据遥测遥控包的共性和差异，规划了如图4的测控共同XTCE数据模型。
以分包遥测的遥测数据界说为例，可以先界说一个包结构，然后列出包头、包数据域、校验数据域等首要结构，再细化各部分内容。如包头内的包版本号、类型、运用进程辨认符、包次序操控等，最终填入实践数据信息。下面以遥测包中APID的界说为例来阐明参数各部分的规划办法。
遥控指令部分的界说包含遥控指令集和遥控封装集的界说，与遥测部分的界说相似。
2.3 XTCE文件规划
将规划好的space system，遥测遥控模型界说好后组成一个完好的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契合XTCEschema的XTCE数据文件，此刻XTCE文件中现已包含了悉数的卫星数据格局信息。
跟着数据文件的验证或查验，XTCE文件或许需求相应的修正或调整。关于数据界说中刺进，删减或修正比较多的部分，可先在XTCE模型中进行修正，再转化成XTCE文件，防止杂乱的修正工作和犯错;假如仅仅很少的修正内容，如数据内容或类型等，也可在XML修正东西中直接修正。
3 运用实例
上述理论和办法现已运用于某类型航天器的地上体系数据办理软件中。下面举例阐明怎么用XTCE界说航天器遥测数据，图5所示为帧序号是0和1的两个遥测数据子帧。
ASM=fa表明帧头为“fa”。MFCtr=0/1表明序号为0/1的子帧，子帧0的第16—24位表明参数Bat1V，子帧1的第16—24位表明参数Beacon Status。用自然言语对子帧0的这2个参数进行描绘：Bat1V表明电池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，坐落第1子帧第16—32Byte。Beacon Status表明照明状况，编码为8位无符号整形数，高位在前，只用到第1位，‘1’表明on，‘2’表明off，坐落第1子帧第24-32Byte。这样的描绘不利于计算机处理，没有特定的规范，在实践处理时需求很多的人工转化，不光费时吃力，且很简单犯错，极易带来工程危险。假如用XTCE格局的 XML对其进行描绘，则可以转化为如图6所示的办法。
这样的描绘可以经过优化东西的人机交互可以使界说的进程变得很简单，并且有了XTCE规范架构的支撑，描绘语法的正确性可以及时取得验证。可以很好的处理不同航天器体系数据共同界说和描绘的问题。
4 结束语
本文具体阐明晰XTCE中关于航天器体系数据的界说，剖析了用XTCE描绘航天器体系数据的长处，并规划了依据XTCE的通用型航天器体系数据处理模型以及XTCE文件。并经过在老练航天器类型中的运用证明，XTCE可以满意航天器体系数据描绘需求，可以支撑不同航天器的异构使命，为描绘各类航天器体系数据供给了规范的模型文件，以XML架构的办法明晰完好地界说了航天器体系数据处理所需求的信息。推行运用XTCE规范不仅是航天科技与国际接轨的需求，更是削减使命本钱和工期，下降使命危险的需求。
