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摘要：阐述了卫星运行控制系统的基本概念以及对卫星运行控制系统的认知和理解，分析了卫星运控系统功能，提出了多层次卫星运行控制系统体系结构, 以期满足未来卫星运控系统可重构和可扩充的能力要求。
关键词：卫星通信，体系结构，运控系统，C/S结构
1、引言
卫星运行控制系统是指挥卫星的枢纽，同时又是卫星地面的指挥部。运行控制系统用数台计算机指挥和监视卫星的运行，负责向卫星发出各种指令，安排卫星工作程序，控制卫星运行姿态，指挥传感器工作及信息的传输，以及控制星载仪器与地面接收站的工作配合等。
通过建立卫星运控系统，可提高卫星通信系统的使用效能，提高卫星通信网络管理与决策的科学化、自动化水平、提高地面装备的利用率，和卫星的资源利用率并能够使地面系统高效运行。本文重点研究了卫星运行控制体系结构，提出了一种体系结构设计方案，以满足卫星运控系统业务重构和灵活扩充的要求。
2、卫星运控系统功能
所有卫星通信系统均分为用户段、空间段和控制段三大部分，其中控制段称之为运控系统[1-4]。运控系统主要包括如下功能：
(1) 遥测遥控功能：利用遥测、遥控手段对卫星有效载荷进行全面的监测、控制和管理。
(2) 载波监视功能：接收卫星转发器的通信载波，测量并分析其功率、带宽、频谱等数据，以及发现干扰信号，以确保卫星转发器的安全与转发器资源的合理配置。
(3) 卫星管理功能：卫星有效载荷和平台状态进行监视，对卫星转发器进行管理控制。
（4）网络管理功能：通信网管理宏观掌握各卫星通信系统的运行情况，并对各卫星通信网进行配置管理、资源管理、性能管理和故障管理。
(5) 决策支持功能：可提供快速科学的决策支持，以有助系统高效运行。决策支持包括
评估、故障诊断，任务规划，网络规划等子功能。
(6) 记帐功能：收集规划的和实际使用的卫星资源（EIRP和带宽），生成报告，通知机构或用户付费。
(7）密钥管理功能：控制产生、分配、分发与跟踪密钥。
(8) 星历表传播功能：基于轨道矢量，传播卫星星历数据，预测卫星轨道参数，帮助地面站捕获与跟踪卫星，帮助调制解调器补偿多普勒频率影响；
3、体系结构设计
传统的应用系统体系结构多采用C/ S 结构，把一个大型的计算机应用系统变为多个能互为独立的子系统，而服务器便是整个应用系统资源的存储与管理中心，多台客户机则各自处理相应的功能,共同实现完整的应用。随着系统规模的不断扩大和能力的持续扩充，这些传统模式已经不能适应卫星运控系统新的环境要求,因此,卫星运行控制体系结构应采用“表示层/ 业务逻辑层/ 数据层”多层分布式结构[5] ，如图1 所示。
采用多層分布式应用系统体系结构具有重用性好、扩充性好、可管理性和易维护性等优点。多层分布式应用系统体系结构可以实现系统的信息互通、数据共享和应用整合。特别地,在划分表示层、业务逻辑层、数据层的基础上,将流程逻辑从业务逻辑中抽取出来,有助于
业务流程自动化以及业务流程重组。同时,根据业务类型又将业务逻辑层分为核心服务和公共服务2 个子层,使任何一层逻辑的修改都不会影响其他层,从而最大限度地降低系统内部的耦合性,提高系统适应变化的能力。
表示层处于体系结构的顶层,实现客户与系统的交互。该层接收用户输入请求(任务) ,通过请求(任务) 并可利用CORBA中间件从业务层提取信息,将信息以各种方式展现,另外,该层也负责本系统与外系统的接口,完成与外部系统的交互。
业务逻辑层是核心层,集中实现各种业服务逻辑,处理系统中各类业务规则,该层接受表示层发来的请求,按照确定的业务规则,由相应的服务进行处理,并将结果提交表示层。并且在按照业务规则的处理过程中,调用数据层的持久化数据访问服务。
数据层由持久化数据访问服务与数据(及其存储) 本身组成,统一负责系统中对业务数据的访问。数据层的主要作用是优化对数据的访问,提升数据访问的性能。
(1) 表示层
主要是实现与管理控制业务相关的各个功能客户应用程序的人机交互界面和操作控制,满足用户可见的使用需求。各个功能客户应用程序统一界面封装格式,规范界面布局,合理划分窗口功能区域。通过操作各个功能客户应用程序,调用业务层中相应的业务模型和底层应用，在数据层提供的持久化数据访问服务支持下,获取业务操作的结果,通人机界面显示地表示。例如,进行网络规划时,通过操作表示层的网络规划客户应用程序,通过持久化数据访问机制获取所需的数据信息,并调用业务层中的网络规划辅助决策模型实现星地资源的分配,确定的网络规划结果呈现给表示层的网络规划客户应用程序。
(2) 业务逻辑(核心服务) 层
主要在持久化数据访问服务支持下,实现与管理控制流程无关的系统应用业务模型和底层业务应用，提供给表示层相应的客户应用程序调用。
(3) 业务逻辑(公共服务) 层
实现系统公共业务模型、持久化数据访问服务和底层公共应用，支持业务逻辑(核心服务) 层中的核心服务，提供给表示层相应的客户应用程序调用。
(4) 数据层
负责存储、维护和管理与管理控制业务相关的数据信息,管理业务对象到数据库表的映射,把业务模型表示的对象映射到基于SQL 的关系模型结构中,并提供数据查询和获取数据的方法。
4、结束语
阐述了对卫星运行控制系统的认知和理解，提出了多层次卫星运行控制系统体系结构，即可满足未来卫星运控系统可重构和可扩充的能力要求，也有助于已有系统综合集成的实施。■
参考文献
[1] 冯少栋 张卫锋，张晓静.美军下一代转型卫星运控系统设计. 数字通信世界, 2009.05.
[2] 杨红俊. 美军空军卫星控制网的现状与发展趋势.电讯技术，2002.
关键词：卫星通信，体系结构，运控系统，C/S结构
1、引言
卫星运行控制系统是指挥卫星的枢纽，同时又是卫星地面的指挥部。运行控制系统用数台计算机指挥和监视卫星的运行，负责向卫星发出各种指令，安排卫星工作程序，控制卫星运行姿态，指挥传感器工作及信息的传输，以及控制星载仪器与地面接收站的工作配合等。
通过建立卫星运控系统，可提高卫星通信系统的使用效能，提高卫星通信网络管理与决策的科学化、自动化水平、提高地面装备的利用率，和卫星的资源利用率并能够使地面系统高效运行。本文重点研究了卫星运行控制体系结构，提出了一种体系结构设计方案，以满足卫星运控系统业务重构和灵活扩充的要求。
2、卫星运控系统功能
所有卫星通信系统均分为用户段、空间段和控制段三大部分，其中控制段称之为运控系统[1-4]。运控系统主要包括如下功能：
(1) 遥测遥控功能：利用遥测、遥控手段对卫星有效载荷进行全面的监测、控制和管理。
(2) 载波监视功能：接收卫星转发器的通信载波，测量并分析其功率、带宽、频谱等数据，以及发现干扰信号，以确保卫星转发器的安全与转发器资源的合理配置。
(3) 卫星管理功能：卫星有效载荷和平台状态进行监视，对卫星转发器进行管理控制。
（4）网络管理功能：通信网管理宏观掌握各卫星通信系统的运行情况，并对各卫星通信网进行配置管理、资源管理、性能管理和故障管理。
(5) 决策支持功能：可提供快速科学的决策支持，以有助系统高效运行。决策支持包括
评估、故障诊断，任务规划，网络规划等子功能。
(6) 记帐功能：收集规划的和实际使用的卫星资源（EIRP和带宽），生成报告，通知机构或用户付费。
(7）密钥管理功能：控制产生、分配、分发与跟踪密钥。
(8) 星历表传播功能：基于轨道矢量，传播卫星星历数据，预测卫星轨道参数，帮助地面站捕获与跟踪卫星，帮助调制解调器补偿多普勒频率影响；
3、体系结构设计
传统的应用系统体系结构多采用C/ S 结构，把一个大型的计算机应用系统变为多个能互为独立的子系统，而服务器便是整个应用系统资源的存储与管理中心，多台客户机则各自处理相应的功能,共同实现完整的应用。随着系统规模的不断扩大和能力的持续扩充，这些传统模式已经不能适应卫星运控系统新的环境要求,因此,卫星运行控制体系结构应采用“表示层/ 业务逻辑层/ 数据层”多层分布式结构[5] ，如图1 所示。
采用多層分布式应用系统体系结构具有重用性好、扩充性好、可管理性和易维护性等优点。多层分布式应用系统体系结构可以实现系统的信息互通、数据共享和应用整合。特别地,在划分表示层、业务逻辑层、数据层的基础上,将流程逻辑从业务逻辑中抽取出来,有助于
业务流程自动化以及业务流程重组。同时,根据业务类型又将业务逻辑层分为核心服务和公共服务2 个子层,使任何一层逻辑的修改都不会影响其他层,从而最大限度地降低系统内部的耦合性,提高系统适应变化的能力。
表示层处于体系结构的顶层,实现客户与系统的交互。该层接收用户输入请求(任务) ,通过请求(任务) 并可利用CORBA中间件从业务层提取信息,将信息以各种方式展现,另外,该层也负责本系统与外系统的接口,完成与外部系统的交互。
业务逻辑层是核心层,集中实现各种业服务逻辑,处理系统中各类业务规则,该层接受表示层发来的请求,按照确定的业务规则,由相应的服务进行处理,并将结果提交表示层。并且在按照业务规则的处理过程中,调用数据层的持久化数据访问服务。
数据层由持久化数据访问服务与数据(及其存储) 本身组成,统一负责系统中对业务数据的访问。数据层的主要作用是优化对数据的访问,提升数据访问的性能。
(1) 表示层
主要是实现与管理控制业务相关的各个功能客户应用程序的人机交互界面和操作控制,满足用户可见的使用需求。各个功能客户应用程序统一界面封装格式,规范界面布局,合理划分窗口功能区域。通过操作各个功能客户应用程序,调用业务层中相应的业务模型和底层应用，在数据层提供的持久化数据访问服务支持下,获取业务操作的结果,通人机界面显示地表示。例如,进行网络规划时,通过操作表示层的网络规划客户应用程序,通过持久化数据访问机制获取所需的数据信息,并调用业务层中的网络规划辅助决策模型实现星地资源的分配,确定的网络规划结果呈现给表示层的网络规划客户应用程序。
(2) 业务逻辑(核心服务) 层
主要在持久化数据访问服务支持下,实现与管理控制流程无关的系统应用业务模型和底层业务应用，提供给表示层相应的客户应用程序调用。
(3) 业务逻辑(公共服务) 层
实现系统公共业务模型、持久化数据访问服务和底层公共应用，支持业务逻辑(核心服务) 层中的核心服务，提供给表示层相应的客户应用程序调用。
(4) 数据层
负责存储、维护和管理与管理控制业务相关的数据信息,管理业务对象到数据库表的映射,把业务模型表示的对象映射到基于SQL 的关系模型结构中,并提供数据查询和获取数据的方法。
4、结束语
阐述了对卫星运行控制系统的认知和理解，提出了多层次卫星运行控制系统体系结构，即可满足未来卫星运控系统可重构和可扩充的能力要求，也有助于已有系统综合集成的实施。■
参考文献
[1] 冯少栋 张卫锋，张晓静.美军下一代转型卫星运控系统设计. 数字通信世界, 2009.05.
[2] 杨红俊. 美军空军卫星控制网的现状与发展趋势.电讯技术，2002.