基于XML的航天测控数据体制统一标准化研究

摘要：在现有传统航天测控数据处理和应用模式的基础上，提出一种基于可扩展标记语言（XML）的航天测控数据处理和应用的新体制。随着试验网络IP化改造的进一步推广，这种新的航天测控数据体制，在数据描述自定义、软件重用和模块化、标准化数据处理及网络扩展应用等方面有突出优势，在对航天测控数据处理与应用的统一标准化体制建立上具有重要意义，同时也为航天测控网统一系统及数据仓库、数据挖掘等综合应用服务平台的建立提供了新思路。

关键词：XML；数据体制；统一标准化；航天测控网统一系统；综合服务应用平台

中图分类号：TN915.4—34文献标识码：A文章编号：1004—373X（2012）18—0099—03

数据是航天测控系统处理和应用的核心[1]。随着我国航天测控事业的不断发展，整个航天测控系统将发展成为以中继卫星为中心的天基测控网，以陆地测站为中心的陆基测控网和以测量船站为中心的海基测控网三个相对独立的测控系统[2—3]，而且各方用户对整个系统提供综合应用服务的需求也不断提高。现有传统的航天测控数据体制，采用约定字段数据包结构的数据处理和应用模式，使得的数据处理及应用都较受限制。为此，构建一个统一化、标准化的数据体制，实现整个测控系统数据的统一标准化处理和应用，将对我国航天测控事业的进一步发展具有重要意义。随着XML（eXtensibleMarkupLanguage）相关协议标准和应用技术的不断成熟，使XML逐渐成为一种处理应用系统间数据交换的标准[4—5]。

1现有传统航天测控数据体制分析

现有传统的航天测控系统采用约定字段数据包结构的数据体制，这种体制在数据处理和应用方面，都有其自身的局限性。

1.1数据处理方面

在以约定字段数据包为核心的数据处理中，数据的生产者需要按照约定的格式填写各个字段，建立完整的数据包并发送给数据的消费者。数据的消费者首先要按照约定的格式，从数据包中分解出各个数据字段，最终得到各个应用数据，然后才能对这些数据进行处理[6]。这种数据处理方式有几个明显的不足：一是数据处理的代码耦合度高，为针对不同任务而进行的软件维护设计将要求对软件代码的重新修改与测试，从而影响了软件的可重用性和模块化；二是不同数据处理单元之间的接口复杂，标准不统一。假设有n个模块要进行信息交互，则会存在Cn2个接口，这使得数据的交互和集成变得十分困难。

此外，传统数据体制对数据的处理不能有效区分实时与非实时数据，实际可用数据处理资源无法实现合理分配，传输带宽的弹性较小。

1.2数据应用方面

数据应用以数据处理为基础。一方面基于约定字段数据包结构的传统数据体制限制了系统对底层数据的处理方式和处理能力，从而影响了数据应用的可实现行和丰富性；另一方面，在传统的航天测控数据体制下，不同测控网之间的数据交互仅仅只解决了基本的数据链路和数据传输的问题，对数据网络层与应用层的设计与处理较少。同时，数据的传输与网络特性单一，使得系统对通信资源的分配和利用力不从心，系统可统一应用的数据范围和综合性较受限制，不利于系统的适应性和拓展性发展。

2基于XML的航天测控数据体制

2.1XML的特点

XML是由W3C（WorldWideWebConsortium）的一种标准，是标准通用标记语言（StandardGeneralizedMarkupLanguage，SGML）的一个简化子集。它具有以下几个传统约定数据包结构数据不具有的显著特点[7—8]：

（1）数据的自描述性，适用于特定领域的数据处理和应用。

（2）结构化的数据模型，为数据显示和处理提供标准的处理方式。

（3）丰富的网络传输特性，可作为性能良好的通信协议。

（4）成熟的XML应用标准与处理技术，如XSL，DOM，SAX，WML，XLink和XPointer等为XML的应用拓展提供了技术支持。

此外，航天测控网的IP化改造，也为XML的技术实现提供了硬件平台。

2.2基于XML的航天测控数据体制

航天测控数据处理按时间的要求不同可分为实时数据处理和非实时数据处理。实时数据处理要求处理速度快，时间短，方法简单，所使用的数据为流数据，大多不会重复使用。非实时数据处理流程多，方法精细、复杂，所使用的数据为积累数据，大多需要重复使用。

传统约定字段数据包结构的数据处理方式具有实时性强，效率高的特点，而基于XML的数据处理模型，标准统一，具有良好的传输与网络特性。基于此，对于测控网中要求实时处理的数据（大部分为单个测控网内部的设备数据），采用传统数据的处理机制；而对于非实时处理数据（一般包括单个测控网内部与测控网之间的交互数据），使用XML数据格式进行统一标准化的封装、处理和交互。为此，基于XML的航天测控数据体制的测控网信息交互框架如图1所示。

2.3基于XML的航天测控数据体制与传统体制的比较2.3.1数据的描述与定义

传统数据体制的数据结构定义为约定字段数据包，数据描述为特定字段类型与长度的排序，数据定义灵活性差。表1为传统体制下轨道根数的数据结构定义。