基于XML的航天測控數據體制統一標準化研究

摘要：在現有傳統航天測控數據處理和應用模式的基礎上，提出一種基于可擴展標記語言（XML）的航天測控數據處理和應用的新體制。隨著試驗網絡IP化改造的進一步推廣，這種新的航天測控數據體制，在數據描述自定義、軟件重用和模塊化、標準化數據處理及網絡擴展應用等方面有突出優勢，在對航天測控數據處理與應用的統一標準化體制建立上具有重要意義，同時也為航天測控網統一系統及數據倉庫、數據挖掘等綜合應用服務平臺的建立提供了新思路。

關鍵詞：XML；數據體制；統一標準化；航天測控網統一系統；綜合服務應用平臺

中圖分類號：TN915.4—34文獻標識碼：A文章編號：1004—373X（2012）18—0099—03

數據是航天測控系統處理和應用的核心[1]。隨著我國航天測控事業的不斷發展，整個航天測控系統將發展成為以中繼衛星為中心的天基測控網，以陸地測站為中心的陸基測控網和以測量船站為中心的海基測控網三個相對獨立的測控系統[2—3]，而且各方用戶對整個系統提供綜合應用服務的需求也不斷提高。現有傳統的航天測控數據體制，采用約定字段數據包結構的數據處理和應用模式，使得的數據處理及應用都較受限制。為此，構建一個統一化、標準化的數據體制，實現整個測控系統數據的統一標準化處理和應用，將對我國航天測控事業的進一步發展具有重要意義。隨著XML（eXtensibleMarkupLanguage）相關協議標準和應用技術的不斷成熟，使XML逐漸成為一種處理應用系統間數據交換的標準[4—5]。

1現有傳統航天測控數據體制分析

現有傳統的航天測控系統采用約定字段數據包結構的數據體制，這種體制在數據處理和應用方面，都有其自身的局限性。

1.1數據處理方面

在以約定字段數據包為核心的數據處理中，數據的生產者需要按照約定的格式填寫各個字段，建立完整的數據包并發送給數據的消費者。數據的消費者首先要按照約定的格式，從數據包中分解出各個數據字段，最終得到各個應用數據，然后才能對這些數據進行處理[6]。這種數據處理方式有幾個明顯的不足：一是數據處理的代碼耦合度高，為針對不同任務而進行的軟件維護設計將要求對軟件代碼的重新修改與測試，從而影響了軟件的可重用性和模塊化；二是不同數據處理單元之間的接口復雜，標準不統一。假設有n個模塊要進行信息交互，則會存在Cn2個接口，這使得數據的交互和集成變得十分困難。

此外，傳統數據體制對數據的處理不能有效區分實時與非實時數據，實際可用數據處理資源無法實現合理分配，傳輸帶寬的彈性較小。

1.2數據應用方面

數據應用以數據處理為基礎。一方面基于約定字段數據包結構的傳統數據體制限制了系統對底層數據的處理方式和處理能力，從而影響了數據應用的可實現行和豐富性；另一方面，在傳統的航天測控數據體制下，不同測控網之間的數據交互僅僅只解決了基本的數據鏈路和數據傳輸的問題，對數據網絡層與應用層的設計與處理較少。同時，數據的傳輸與網絡特性單一，使得系統對通信資源的分配和利用力不從心，系統可統一應用的數據范圍和綜合性較受限制，不利于系統的適應性和拓展性發展。

2基于XML的航天測控數據體制

2.1XML的特點

XML是由W3C（WorldWideWebConsortium）發布的一種標準，是標準通用標記語言（StandardGeneralizedMarkupLanguage，SGML）的一個簡化子集。它具有以下幾個傳統約定數據包結構數據不具有的顯著特點[7—8]：

（1）數據的自描述性，適用于特定領域的數據處理和應用。

（2）結構化的數據模型，為數據顯示和處理提供標準的處理方式。

（3）豐富的網絡傳輸特性，可作為性能良好的通信協議。

（4）成熟的XML應用標準與處理技術，如XSL，DOM，SAX，WML，XLink和XPointer等為XML的應用拓展提供了技術支持。

此外，航天測控網的IP化改造，也為XML的技術實現提供了硬件平臺。

2.2基于XML的航天測控數據體制

航天測控數據處理按時間的要求不同可分為實時數據處理和非實時數據處理。實時數據處理要求處理速度快，時間短，方法簡單，所使用的數據為流數據，大多不會重復使用。非實時數據處理流程多，方法精細、復雜，所使用的數據為積累數據，大多需要重復使用。

傳統約定字段數據包結構的數據處理方式具有實時性強，效率高的特點，而基于XML的數據處理模型，標準統一，具有良好的傳輸與網絡特性。基于此，對于測控網中要求實時處理的數據（大部分為單個測控網內部的設備數據），采用傳統數據的處理機制；而對于非實時處理數據（一般包括單個測控網內部與測控網之間的交互數據），使用XML數據格式進行統一標準化的封裝、處理和交互。為此，基于XML的航天測控數據體制的測控網信息交互框架如圖1所示。

2.3基于XML的航天測控數據體制與傳統體制的比較2.3.1數據的描述與定義

傳統數據體制的數據結構定義為約定字段數據包，數據描述為特定字段類型與長度的排序，數據定義靈活性差。表1為傳統體制下軌道根數的數據結構定義。