(中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心 復(fù)雜航天系統(tǒng)電子信息技術(shù)重點實驗室， 北京 100190)摘 要：航天器自主能力構(gòu)建面臨著需求不斷增多、多變、復(fù)雜化、未知的發(fā)展趨勢，需要在軟件研發(fā)方式和架構(gòu)設(shè)計上做出改變。在分析已有的4種研發(fā)路線的基礎(chǔ)上，提出第5條路線，即基于模型化、數(shù)據(jù)化設(shè)計思想的研發(fā)路線；提出具有即插即用能力的業(yè)務(wù)模型，采用電子數(shù)據(jù)單技術(shù)自底向上構(gòu)建設(shè)備級和功能業(yè)務(wù)級的即插即用能力；以智能規(guī)劃業(yè)務(wù)為例說明了業(yè)務(wù)模型的設(shè)計應(yīng)用。路線5的目標(biāo)是為構(gòu)建航天器自主能力和星地之間智能管控能力提供可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：軟件研發(fā)方式；軟件架構(gòu)；即插即用；業(yè)務(wù)模型；電子數(shù)據(jù)單隨著航天器的種類、數(shù)量不斷增加，任務(wù)需求也不斷增多且更復(fù)雜化、精確化，新的、未知的有效載荷探測設(shè)備不斷加入，這些設(shè)備的工作特點各不相同，并且有可能需要維護(hù)、更換、變更任務(wù)目標(biāo)和功能配置，完全依靠地面的管控將會是一項工作量巨大而又復(fù)雜的任務(wù)，其應(yīng)對及時性、有效性、精確性都會受到影響。為此建設(shè)和提高航天器的智能自主能力是一條勢在必行的途徑。支持自主能力的航天器架構(gòu)和軟件系統(tǒng)必須具有控制靈活性和可擴(kuò)展的特點，在研發(fā)過程中就必須加以考慮，并體現(xiàn)在實際運行過程中。1 航天器軟件的研發(fā)路線1.1 路線1：傳統(tǒng)研發(fā)路線目前，國內(nèi)航天軟件工程的主流研發(fā)路線是基于結(jié)構(gòu)化設(shè)計和瀑布模型的，按照用戶需求，針對性地研發(fā)軟件及其部件。之所以可以這么做，主要是因為航天領(lǐng)域的應(yīng)用需求具有長時間的穩(wěn)定性，變化少，各方面質(zhì)量要求高。它的優(yōu)勢是現(xiàn)行軟件工程體系完全能夠支持，有其存在的基礎(chǔ)和必要性。但是隨著航天領(lǐng)域應(yīng)用業(yè)務(wù)的不斷擴(kuò)展，這一根基已經(jīng)在動搖，存在著研發(fā)效率低下、不夠靈活、成本高和難以重用的問題，難以適應(yīng)日益復(fù)雜、多變的用戶任務(wù)需求。因此這種路線是需要改造的對象。1.2 路線2：與地面對等的研發(fā)路線該路線主張航天器上的軟件可以使用與地面相同的研發(fā)方式，與地面需要的服務(wù)和功能有明確的業(yè)務(wù)對應(yīng)關(guān)系，雙方采用對等的協(xié)議棧和架構(gòu)。以空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)咨詢委員會(Consultative Committee for Space Data System,CCSDS)的任務(wù)操作和信息管理業(yè)務(wù)(Mission Operations and Information Management Services，MOIMS)領(lǐng)域[1-2]為代表的地面研發(fā)方式主要是縱向考慮問題的，即按照用戶需求，采用數(shù)據(jù)流分析方法逐層分解，形成相應(yīng)的架構(gòu)。這種思路方法也適用于星上軟件，可以與路線1結(jié)合運用。該方法簡單易懂，內(nèi)容明確固定，但適應(yīng)用戶需求變化的能力差，而且星上和地面系統(tǒng)的構(gòu)成一定是不同的。硬件方面：受到空間環(huán)境的制約，星地的數(shù)據(jù)處理能力(計算能力、存儲能力、網(wǎng)絡(luò)通信能力)有差距。雖然星上能力也在不斷提高，但是需求增長得更快，這種差距會長期存在。軟件方面：地面軟件運行時由于可以有人的參與，因此對可靠性和適應(yīng)未知的要求可以不高，但是在星上無人環(huán)境下，需要構(gòu)建具有智能自主能力的應(yīng)用層次，以代理地面的(部分)人類智能。因此，星上軟件的架構(gòu)一定存在與地面架構(gòu)不同的需要考慮的問題和設(shè)計，其研發(fā)路線也有其特殊性。1.3 路線3：模型化研發(fā)路線這種路線期望通過標(biāo)準(zhǔn)化，橫向考慮應(yīng)用支持問題，盡可能提煉公共的部分進(jìn)行通用化設(shè)計，形成標(biāo)準(zhǔn)業(yè)務(wù)模型(函數(shù)庫、類庫)，而不是直接針對用戶需求本身。在有具體用戶需求時再進(jìn)行搭積木式的系統(tǒng)構(gòu)建。這種方式下，用戶需求的研發(fā)可以基于標(biāo)準(zhǔn)業(yè)務(wù)模型(如歐洲空間局(European Space Agency，ESA)的包應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)[3](Package Utilization Standard，PUS))進(jìn)行研發(fā)、積累和重用，而且特定的用戶業(yè)務(wù)模型也可以轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)業(yè)務(wù)模型。這種路線適合于長期的標(biāo)準(zhǔn)化模塊的研發(fā)和積累，但是用戶需求的滿足以及應(yīng)用的多樣性、未知性仍然留給了具體任務(wù)自行解決。1.4 路線4：數(shù)據(jù)化研發(fā)路線在航天器上采用電子數(shù)據(jù)單(Electronic Data Sheet，EDS)技術(shù)，與地面的研發(fā)方式、提供的業(yè)務(wù)沒有明確的對應(yīng)關(guān)系，只要能夠響應(yīng)和滿足地面所需要的服務(wù)即可。這種路線使用數(shù)據(jù)描述接口和功能，通過數(shù)據(jù)配置實現(xiàn)對已有系統(tǒng)的繼承、重用，并且其代碼自動生成的目標(biāo)也為星上智能能力的研發(fā)、靈活的運控和應(yīng)對未知問題提供了可能性。它將注意力放在了數(shù)據(jù)設(shè)計上，需要解決EDS的設(shè)計和工具鏈的建設(shè)問題，以支持EDS的編輯、傳遞、解析及系統(tǒng)內(nèi)部的管理信息庫[4-5](Management Information Base, MIB)配置過程。但是，數(shù)據(jù)化設(shè)計需要基于已有的系統(tǒng)架構(gòu)才能發(fā)揮作用、顯現(xiàn)出優(yōu)勢，而且對數(shù)據(jù)的管理是一個需要深入探討的問題，并不比程序設(shè)計簡單和容易理解。程序設(shè)計變成了輔助性的，考慮的首要問題是通用性，而不是針對性滿足用戶需求，對研發(fā)者提出了更高的要求。1.5 路線5：研發(fā)路線的綜合上述4種路線不是簡單的選擇問題，而是相互融合的問題，即以路線1為基礎(chǔ)和出發(fā)點，承認(rèn)其有效性，繼承其研發(fā)的已有對象和產(chǎn)品，進(jìn)行重用性改造，形成標(biāo)準(zhǔn)業(yè)務(wù)，納入函數(shù)庫、類庫；采用路線2的數(shù)據(jù)流分析設(shè)計方法和協(xié)議棧，并基于路線1的標(biāo)準(zhǔn)業(yè)務(wù)，進(jìn)行系統(tǒng)架構(gòu)的建造和描述；采用路線3，如PUS的方式對標(biāo)準(zhǔn)業(yè)務(wù)進(jìn)行歸一化設(shè)計，并允許標(biāo)準(zhǔn)業(yè)務(wù)的增加和積累；采用路線4的數(shù)據(jù)化設(shè)計思想，進(jìn)行各種標(biāo)準(zhǔn)業(yè)務(wù)的解耦合設(shè)計，從而增強(qiáng)各種標(biāo)準(zhǔn)業(yè)務(wù)的通用性和可重用性，適應(yīng)需求多樣化和未知的特點。這種綜合可以稱為路線5。路線5的思路是：在歸一化的系統(tǒng)架構(gòu)下，采用標(biāo)準(zhǔn)業(yè)務(wù)模型，設(shè)計用戶業(yè)務(wù)模型；業(yè)務(wù)模型以MIB作為內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以EDS作為外部數(shù)據(jù)接口；對MIB和EDS的數(shù)據(jù)格式(語法)和內(nèi)容(語義)進(jìn)行模型化設(shè)計，以支持對業(yè)務(wù)模型的靈活配置和適應(yīng)性改造；描述的方式語言化和標(biāo)準(zhǔn)化，采用可擴(kuò)展標(biāo)示語言[6](eXtensive Markup Language，XML)描述，按照CCSDS的遙測遙控交換(XML Telemetric and Command Exchange，XTCE)標(biāo)準(zhǔn)[7-9]和航天器接口業(yè)務(wù)(Spacecraft Onboard Interface Service，SOIS)的電子數(shù)據(jù)單[10-11](SOIS EDS，SEDS)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計相應(yīng)的編輯器、解析器工具，從而增強(qiáng)系統(tǒng)的自適應(yīng)性和開發(fā)者、用戶使用的友好性，融入模型驅(qū)動的開發(fā)方式(Model-Driven Development，MDD)中。2 系統(tǒng)架構(gòu)的構(gòu)建思路CCSDS的SOIS領(lǐng)域工作組提出了SOIS架構(gòu)[12]，并針對架構(gòu)中的各項業(yè)務(wù)制定了標(biāo)準(zhǔn)建議書。近年來，其研究重心逐漸轉(zhuǎn)移到EDS技術(shù)方面[13-14]，主張以SEDS描述設(shè)備訪問業(yè)務(wù)。按照SOIS架構(gòu)，系統(tǒng)構(gòu)建需要自底向上逐層進(jìn)行。最下層是設(shè)備級接入的亞網(wǎng)層[15]，解決各個子網(wǎng)內(nèi)部即插即用協(xié)議設(shè)計和設(shè)備級EDS設(shè)計問題。按照SEDS標(biāo)準(zhǔn)，采用XML，形成SEDS模板，供工具鏈設(shè)計和接入方使用。在各子網(wǎng)之上構(gòu)建匯聚層協(xié)議，設(shè)計歸一化的5項設(shè)備訪問業(yè)務(wù)[16-20]，向上層提供標(biāo)準(zhǔn)化的訪問接口，實現(xiàn)系統(tǒng)上層對設(shè)備和各子網(wǎng)訪問的透明性和接口標(biāo)準(zhǔn)化。而承上啟下的數(shù)據(jù)關(guān)系均通過SEDS進(jìn)行描述，以實現(xiàn)業(yè)務(wù)的即插即用，創(chuàng)造通用的系統(tǒng)構(gòu)建方法，以適應(yīng)需求多樣、復(fù)雜和未知的特點，為以后的智能能力增長和在軌自動編程提供一致的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。不同機(jī)構(gòu)組織都有自己的體系架構(gòu)，例如NASA的核心飛行軟件執(zhí)行/核心飛行軟件或核心飛行軟件系統(tǒng)[21-23](core Flight software Executive/core Flight Software、core Flight software System，cFE/cFS)和歐空局的航天航空開放接口架構(gòu)[24](Space AVionics Open Interface aRchitecture，SAVOIR)等。在已有架構(gòu)的基礎(chǔ)上，按照SOIS架構(gòu)思路，采用SEDS技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)化描述，結(jié)合PUS進(jìn)行歸一化、服務(wù)化改造，形成以功能為業(yè)務(wù)單元、MIB為單元核心、EDS為單元間的紐帶，可配置、可即插即用，基礎(chǔ)夯實，向上開放并可不斷擴(kuò)展的體系架構(gòu)。在架構(gòu)的最上層，可以部屬不同專業(yè)領(lǐng)域的智能算法，以應(yīng)對不同學(xué)科、不同類型的應(yīng)用需求，而同時又可以繼承已有的歸一化架構(gòu)。在航天器上可以自主閉環(huán)管控的基礎(chǔ)上，還需要與地面構(gòu)成閉環(huán)管控的關(guān)系，從而與傳統(tǒng)航天器運控體系相銜接。這種銜接設(shè)計有兩個要點：一是SEDS和XTCE標(biāo)準(zhǔn)均采用XML，具有互通性。XTCE主要描述遙測遙控數(shù)據(jù)，可以在地面形成通用遙控指令庫和遙測報告庫。SEDS適用于星上設(shè)備、業(yè)務(wù)和應(yīng)用的描述，對XTCE描述的遙控遙測數(shù)據(jù)可以直接引用，從而構(gòu)成星地一致的數(shù)據(jù)規(guī)范和實例積累。二是按照PUS標(biāo)準(zhǔn)業(yè)務(wù)模型和用戶業(yè)務(wù)模型進(jìn)行剪裁、歸納，在星地兩端按照各自的研發(fā)方式設(shè)計實現(xiàn)，為星地和星上智能自主控制兩層閉環(huán)管控系統(tǒng)提供一致的模型規(guī)范。3 即插即用概念的擴(kuò)展即插即用是指當(dāng)一個設(shè)備接入系統(tǒng)時，由系統(tǒng)在運行過程中動態(tài)地進(jìn)行檢測和配置的能力[25-26]。這一概念在航天器上可擴(kuò)展為不僅是設(shè)備的即插即用，也包括了功能業(yè)務(wù)的即插即用，表現(xiàn)為可以提供的服務(wù)是即插即用的。3.1 設(shè)備即插即用航天工程中設(shè)備即插即用可以用于研發(fā)過程中的接口設(shè)計、協(xié)調(diào)和系統(tǒng)自動集成的工作。異構(gòu)系統(tǒng)是由不同機(jī)構(gòu)組織按照各自的思路設(shè)計的，在需要進(jìn)行互聯(lián)互通時，異構(gòu)系統(tǒng)及其軟件系統(tǒng)提供的功能業(yè)務(wù)往往是繼承使用，而不是重新設(shè)計。為實現(xiàn)異構(gòu)系統(tǒng)之間的即插即用，采用EDS的形式傳遞相互的配置信息，傳遞的過程如圖1所示。圖1 異構(gòu)系統(tǒng)之間的EDS轉(zhuǎn)換過程[27]
Fig.1 EDS conversion process between heterogeneous systems[27]圖1中，設(shè)備方可以將自身的信息按照系統(tǒng)要求的實現(xiàn)一致性聲明[10](Implementation Conformance Statement, ICS)的規(guī)則，使用ICS編輯工具生成或手工填寫數(shù)據(jù)表單，再使用SEDS編輯工具或手工編輯一次性生成SEDS的XML文件，從而最大限度地降低了設(shè)備方使用EDS的難度和工作量，且不改變約定接口數(shù)據(jù)單(Interface Data Sheet，IDS)的工作習(xí)慣。系統(tǒng)方則按照SEDS標(biāo)準(zhǔn)解析接入方的XML文件，形成系統(tǒng)可識別的個性化EDS文件。通過這一轉(zhuǎn)換過程，互聯(lián)雙方可以表達(dá)自身的需求，了解對方提供的服務(wù)能力，達(dá)到需求自動匹配的效果，有利于接口標(biāo)準(zhǔn)化以及非標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備的繼承使用。個性化EDS是系統(tǒng)對外的數(shù)據(jù)隔離，可以用以繼承系統(tǒng)內(nèi)部已有的、未必規(guī)范的數(shù)據(jù)設(shè)計。這是因為系統(tǒng)內(nèi)部不同業(yè)務(wù)的MIB和使用的EDS內(nèi)容千差萬別，且都是針對性的，難以統(tǒng)一。在進(jìn)行系統(tǒng)新增業(yè)務(wù)設(shè)計時，按照ICS、SEDS XML和個性化EDS的思路進(jìn)行規(guī)范化設(shè)計，可以實現(xiàn)新增部分和繼承部分在EDS表達(dá)方式上的統(tǒng)一，方便系統(tǒng)業(yè)務(wù)的積累。圖1的系統(tǒng)互聯(lián)互通有三種使用場景：一是單純的設(shè)備接入系統(tǒng)的場景，設(shè)備的SEDS XML文件表達(dá)的是自描述信息，可以被任何能識別這種信息的系統(tǒng)所接納。二是互聯(lián)雙方是對等系統(tǒng)，以SEDS XML文件為界，各自研發(fā)各自的工具。雙方各有自己的ICS編輯工具、SEDS編輯和解析工具。三是將這種EDS的編輯和解析能力配置在航天器上，就有可能實現(xiàn)兩個互不相識的航天器系統(tǒng)在軌飛行過程中的互相自動識別和配置。3.2 業(yè)務(wù)即插即用按照程序設(shè)計原理，一個業(yè)務(wù)主要由程序代碼和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)兩部分組成。要實現(xiàn)功能業(yè)務(wù)的即插即用，需要建立可識別EDS的業(yè)務(wù)模型，如圖2所示。圖2 即插即用業(yè)務(wù)模型
Fig.2 Service model with plug-and-play圖2中，業(yè)務(wù)的內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以統(tǒng)一在MIB的概念下，按照架構(gòu)中的MIB和EDS組織規(guī)則[5]進(jìn)行設(shè)計，因業(yè)務(wù)的功能模型不同而不同。其主要思路是MIB應(yīng)有明確的格式，內(nèi)容可配置；EDS格式應(yīng)可動態(tài)修改和擴(kuò)充，以允許同屬一個業(yè)務(wù)模型的不同業(yè)務(wù)實例的設(shè)計，適應(yīng)不同系統(tǒng)的不同配置需要。業(yè)務(wù)程序部分除了常規(guī)的業(yè)務(wù)功能及其輸入、輸出外，為了解決業(yè)務(wù)可配置和自描述的問題，可基于MIB設(shè)計相應(yīng)EDS轉(zhuǎn)換功能。如果輸入輸出的EDS與業(yè)務(wù)MIB中的EDS項的內(nèi)容格式是匹配的，則可以省略這種轉(zhuǎn)換，與功能業(yè)務(wù)的輸入輸出相統(tǒng)一。按照這一業(yè)務(wù)模型，以智能規(guī)劃業(yè)務(wù)為例，其業(yè)務(wù)模型設(shè)計如圖3所示。圖3中，為支持任務(wù)規(guī)劃，需要構(gòu)建規(guī)劃知識庫，內(nèi)容包括規(guī)劃模型庫、規(guī)劃規(guī)則庫和指令庫。這3種庫可以通過個性化的EDS進(jìn)行配置，如果存在知識表示的不一致，就需要進(jìn)行配置信息轉(zhuǎn)換。同樣，如果提供本業(yè)務(wù)的知識庫描述EDS給其他業(yè)務(wù)，也存在這種轉(zhuǎn)換的需要。圖3 智能規(guī)劃業(yè)務(wù)模型的設(shè)計
Fig.3 Design of intelligent plan service model在常規(guī)的業(yè)務(wù)功能設(shè)計上，規(guī)劃調(diào)度器可以采用現(xiàn)成的調(diào)度規(guī)劃算法(如基于分層任務(wù)網(wǎng)絡(luò)(Hierarchical Task Networks,HTN)算法的JSHOP2規(guī)劃器[28])進(jìn)行設(shè)計改造。輸入的當(dāng)前系統(tǒng)狀態(tài)和要達(dá)到的任務(wù)目標(biāo)需要根據(jù)規(guī)劃調(diào)度器的需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換的依據(jù)是規(guī)劃模型，而轉(zhuǎn)換結(jié)果又可以作為新的規(guī)劃模型保存。規(guī)劃調(diào)度器按照規(guī)劃規(guī)則執(zhí)行規(guī)劃算法，輸出結(jié)果需要根據(jù)系統(tǒng)已有的指令配置進(jìn)行轉(zhuǎn)換，形成具體的可執(zhí)行計劃輸出，從而與具體的系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)制相銜接，同時也可以包裝成更為高級的指令保存，作為后續(xù)更高級規(guī)劃的基礎(chǔ)，表現(xiàn)為自學(xué)習(xí)能力。4 結(jié)論路線5的研發(fā)路線不是單一路線的選擇和改進(jìn)，而是貫徹模型化、數(shù)據(jù)化設(shè)計思想的綜合。它的首要目標(biāo)不是直接滿足用戶需求，而是系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容是否具有歸一化、標(biāo)準(zhǔn)化、可配置、可重用的特征?；谶@一認(rèn)識所建立的星地閉環(huán)系統(tǒng)，其適應(yīng)用戶需求的能力會得到增強(qiáng)，不僅表現(xiàn)在技術(shù)指標(biāo)方面，還表現(xiàn)在研發(fā)效率和成本上。在設(shè)計上需要解決EDS標(biāo)準(zhǔn)的采用、內(nèi)容格式設(shè)計，以及工具鏈的設(shè)計問題，是設(shè)備級、功能業(yè)務(wù)級乃至系統(tǒng)級即插即用能力建設(shè)的主要內(nèi)容。在可持續(xù)方面需要走標(biāo)準(zhǔn)化道路，以支持這個方向的研究工作走向工程實用階段。[1] CCSDS. Mission operations services concept: 520.0-G-3[S]. Washington：CCSDS, 2010.[2] CCSDS. Mission operations reference model: 520.1-M-1[S]. Washington: CCSDS, 2010.[3] ECSS-E-ST-70-41C. Telemetry and telecommand packet utilization[S]. Noordwijk, The Netherlands: ECSS, 2016.[4] 楊震， 朱光明. 基于信息管理技術(shù)的監(jiān)控顯示系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[C]// 第二十屆中國空間科學(xué)學(xué)會空間探測專業(yè)委員會學(xué)術(shù)會議, 2007: 688-691.YANG Zhen, ZHU Guangming. Design and implementation of monitor and control display system based on information management technology[C]// Proceedings of the 20th Academic Conference of Chinese Society of Space Science Space Exploration Committee, 2007: 688-691.(in Chinese)[5] 呂良慶, 黃永輝, 安軍社. 基于CCSDS-SOIS的航天器數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)體系架構(gòu)的探討[J]. 南京大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)), 2018, 54(3): 506-514.LYU Liangqing, HUANG Yonghui, AN Junshe. Discussion on onboard data management system architecture based on CCSDS-SOIS[J]. Journal of Nanjing University (Natural Science), 2018, 54(3): 506-514.(in Chinese)[6] DAVID Hunter, JEFF Rafter, JOE Fawcett, 等. XML入門經(jīng)典[M]. 吳文國，譯. 4版. 北京：清華大學(xué)出版社， 2009.DAVID Hunter, JEFF Rafter, JOE Fawcett, et al. Beginning XML[M]. Translated by WU Wenguo. 4th ed. Beijing: Tsinghua University Press, 2009. (in Chinese)[7] CCSDS. XML telemetric and command exchange(XTCE): 660.0-G-1[S]. Washington: CCSDS, 2006.[8] CCSDS.XML telemetric and command exchange(XTCE): 660.0-B-1[S]. Washington: CCSDS, 2007.[9] CCSDS.XML formatted data unit (XFDU)structure and construction rules: 661.0-B-1[S]. Washington: CCSDS, 2008.[10] CCSDS. Spacecraft onboard interface services—XML specification for electronic data sheets: 876.0-B-1[S]. Washington: CCSDS, 2019.[11] CCSDS. Spacecraft onboard interface services—specification for dictionary of terms for electronic data sheets: 876.1-R-2[S]. Washington: CCSDS, 2016.[12] CCSDS. Spacecraft onboard interface services: 850.0-G-2[S]. Washington: CCSDS, 2013.[13] WILMOT J. Using CCSDS standards to reduce mission costs[C]//Proceedings of 31st Annual AIAA/USU Conference on Small Satellites, 2016.[14] MAREK P, JORGE L T, SABINE K. Spacecraft onboard interface services: current status and roadmap[C]//Proceedings of DASIA — Data Systems in Aerospace, 2016.[15] 趙和平， 何熊文， 劉崇華， 等. 空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)[M]. 北京：北京理工大學(xué)出版社， 2018.ZHAO Heping，HE Xiongwen，LIU Chonghua，et al. Space data system[M]. Beijing: Beijing Institute of Technology Press, 2018. (in Chinese)[16] CCSDS. Spacecraft onboard interface services—subnetwork packet service: 851.0-M-1[S]. Washington: CCSDS, 2009.[17] CCSDS. Spacecraft onboard interface services—subnetwork memory access service: 852.0-M-1[S]. Washington: CCSDS, 2009.[18] CCSDS. Spacecraft onboard interface services—subnetwork synchronization service: 853.0-M-1[S]. Washington: CCSDS, 2009.[19] CCSDS. Spacecraft onboard interface services—subnetwork device discovery service: 854.0-M-1[S]. Washington: CCSDS, 2009.[20] CCSDS. Spacecraft onboard interface services—subnetwork test service: 855.0-M-1[S]. Washington: CCSDS, 2009.[21] CUDMORE A, CRUM G, SHEIKH S, et al. Big software for SmallSats: adapting cFS to CubeSat missions[C]//Proceedings of AIAA/USU Conference on Small Satellites, NASA Goddard Space Flight Center, 2015.[22] MCCOMAS D. Lessons from 30 years of flight software[R]. MIT Lincoln Labs Software Engineering Symposium, 2015.[23] MCCOMAS D, STREGE S, WILMOT J. Core flight system (cFS): a low cost solution for SmallSats[R]. Annual Small Satellite Conference, 2015.[24] TERRAILLON J L. SAVOIR: reusing specifications to favour product lines[C]. Toulouse, France: ERTS, 2016.[25] 尤政, 田賀祥, 李濱, 等. 微小衛(wèi)星綜合電子系統(tǒng)中的即插即用技術(shù)[J]. 清華大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 2009, 49(11): 1765-1769.YOU Zheng，TIAN Hexiang，LI Bin，et al. Plug-and-play technology for an integration electronic system in a micro-satellite[J]. Journal of Tsinghua University(Science & Technology), 2009， 49(11): 1765-1769. (in Chinese)[26] 汪立萍， 蔡亞梅， 陳利玲. 即插即用技術(shù)與PnPSat-1衛(wèi)星解析[J]. 空間電子技術(shù), 2013, 10(2): 105-108.WANG Liping, CAI Yamei, CHEN Liling. Plug-and-play technology and analysis of PnPSat-1[J]. Space Electronic Technology, 2013, 10(2): 105-108.(in Chinese)[27] 張煦冬. EDS技術(shù)在航天數(shù)據(jù)設(shè)計中的應(yīng)用研究[D]. 北京: 中國科學(xué)院大學(xué), 2019.ZHANG Xudong. Applied study of EDS technology in aerospace data design[D]. Beijing: University of Chinese Academy of Sciences, 2019.(in Chinese)[28] 吳迪. 基于HTN規(guī)劃技術(shù)在航天器上的應(yīng)用研究[D]. 北京：中國科學(xué)院大學(xué), 2019.WU Di. Application research on spacecraft based on HTN planning technology[D]. Beijing: University of Chinese Academy of Sciences, 2019.(in Chinese)Research and development method of software on spacecraft(Key Laboratory of Electronics and Information Technology for Space Systems， National Space Science Center, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China)Abstract： Construction of autonomic capability on spacecraft faces such developing problems as requirements increasing, variability, more complexity, and unknowingness of trend. It is needed to alter development method and architecture design to suit these trends. Based on the research of current four methods, a fifth method, a development mode which is model-based and data-oriented, was proposed. A service model with plug-and-play capability was given, and the electronic data sheet technology was used to construct the bottom-up plug-and-play capability from device level to functional service level. An intelligent planning service instance using this service model was designed and described. The purpose of the fifth method is to provide a persistent development base for the construction of the autonomic capability on spacecraft and the intelligence management and control ability between space and ground.Keywords： software development mode; software architecture; plug-and-play; service model; electronic data sheet文章編號：1001-2486(2021)02-061-05doi:10.11887/j.cn.202102009基金項目：中國科學(xué)院重點部署項目資助項目(ZDRW-KT-2019-5)作者簡介：呂良慶(1969—)，男，北京人，研究員，博士，E-mail:lvliangqing@nssc.ac.cn
|
