王崇羽 劉鋒

(航天東方紅衛(wèi)星有限公司，北京 100094)

?

一種面向用戶(hù)的衛(wèi)星狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王崇羽 劉鋒

(航天東方紅衛(wèi)星有限公司，北京 100094)

針對(duì)衛(wèi)星研制過(guò)程中，如何在實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星性能指標(biāo)及功能的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提高衛(wèi)星用戶(hù)體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星的“易用”和“好用”，文章提出了一種面向用戶(hù)的衛(wèi)星狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)，通過(guò)視聽(tīng)一體化的方式直觀地展示衛(wèi)星狀態(tài)，形成自頂向下、從宏觀到微觀的衛(wèi)星狀態(tài)監(jiān)視模式，從而實(shí)現(xiàn)從用戶(hù)角度觀察衛(wèi)星狀態(tài)，幫助了解用戶(hù)使用需求，更好地把握衛(wèi)星改進(jìn)方向。

面向用戶(hù)；衛(wèi)星測(cè)試；衛(wèi)星狀態(tài)監(jiān)視

1 引言

滿(mǎn)足用戶(hù)需求是衛(wèi)星總體設(shè)計(jì)的基本原則[1]。一次成功的衛(wèi)星任務(wù)，不但要達(dá)成設(shè)計(jì)的功能和性能指標(biāo)，同時(shí)也必須具備良好的用戶(hù)體驗(yàn)，即衛(wèi)星不但“能用”，還要“好用”、“易用”。要想達(dá)到“好用”、“易用”的目的，應(yīng)該從用戶(hù)的關(guān)注點(diǎn)來(lái)設(shè)計(jì)和檢驗(yàn)衛(wèi)星，從而發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星使用上的不足，以達(dá)到完善衛(wèi)星設(shè)計(jì)、滿(mǎn)足用戶(hù)需求的目的。

目前研制的衛(wèi)星是通過(guò)衛(wèi)星狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)來(lái)觀察、監(jiān)視衛(wèi)星發(fā)射前和在軌運(yùn)行狀態(tài)的。衛(wèi)星測(cè)試人員需要通過(guò)狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)觀察衛(wèi)星系統(tǒng)、分系統(tǒng)以及各部件的工作狀態(tài)，判斷衛(wèi)星指令的執(zhí)行及響應(yīng)的正確性，驗(yàn)證衛(wèi)星功能與設(shè)計(jì)的符合性，確保最終將一顆符合需求的衛(wèi)星交付用戶(hù)使用。但該系統(tǒng)是以衛(wèi)星測(cè)試人員為使用者，以衛(wèi)星測(cè)試人員的關(guān)注點(diǎn)為出發(fā)點(diǎn)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)的，無(wú)法體現(xiàn)出衛(wèi)星用戶(hù)的關(guān)注點(diǎn)和著眼點(diǎn)。

因此，本文設(shè)計(jì)了一種面向用戶(hù)的衛(wèi)星狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)，可以從用戶(hù)角度觀察衛(wèi)星狀態(tài)，幫助了解用戶(hù)的使用需求，從而把握好衛(wèi)星改進(jìn)的方向。

2 面向用戶(hù)的衛(wèi)星狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)的功能和特點(diǎn)

2.1 監(jiān)視系統(tǒng)的功能

衛(wèi)星狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)星遙測(cè)的接收、處理及顯示，對(duì)衛(wèi)星的各種參數(shù)按一定時(shí)間間隔周期地進(jìn)行背景監(jiān)視，并按判據(jù)檢出狀態(tài)變化的狀態(tài)量參數(shù)和越限的模擬量參數(shù)[2]。

傳統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)對(duì)遙測(cè)顯示的要求，是全面、清晰地展示衛(wèi)星的所有細(xì)節(jié)狀態(tài)，衛(wèi)星研制人員通過(guò)觀察所有的參數(shù)值來(lái)掌握衛(wèi)星狀態(tài)。

面向用戶(hù)的衛(wèi)星狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)是一種具有面向用戶(hù)特點(diǎn)的軟件系統(tǒng)。所謂用戶(hù)，指的是衛(wèi)星的最終使用者，面向用戶(hù)，則是以一種衛(wèi)星最終使用者的角度，來(lái)觀察、監(jiān)視衛(wèi)星狀態(tài)。衛(wèi)星研制人員監(jiān)視衛(wèi)星的目的在于檢測(cè)故障、分析薄弱環(huán)節(jié)，需要關(guān)注衛(wèi)星各個(gè)層面的細(xì)節(jié)狀態(tài)；而衛(wèi)星用戶(hù)監(jiān)視衛(wèi)星的目的在于衛(wèi)星的使用，所以更關(guān)注衛(wèi)星整體的健康狀態(tài)及有效載荷的工作狀態(tài)，需要一種直觀的表現(xiàn)手段，可以直觀地觀察星上事件、衛(wèi)星重要部件等狀態(tài)[3]。

本文提出的面向用戶(hù)的衛(wèi)星狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)，通過(guò)實(shí)現(xiàn)兩大功能來(lái)達(dá)到面向用戶(hù)的效果：全景式監(jiān)視功能和視聽(tīng)一體化功能。

(1)全景式監(jiān)視功能，指的是系統(tǒng)能夠以一種總攬、概括的方式展示衛(wèi)星狀態(tài)，衛(wèi)星用戶(hù)可以一眼看到衛(wèi)星狀態(tài)的全貌和“健康”情況。面向用戶(hù)的狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)將遙測(cè)細(xì)節(jié)的判讀交由軟件來(lái)做，并在軟件內(nèi)部完成判讀結(jié)果的邏輯分析工作，最終呈獻(xiàn)給衛(wèi)星用戶(hù)的是整星的一個(gè)宏觀狀態(tài)結(jié)論，這樣就實(shí)現(xiàn)了從宏觀全景視野上觀測(cè)衛(wèi)星狀態(tài)的目標(biāo)。

(2)視聽(tīng)一體化功能，是指系統(tǒng)可以通過(guò)聲、光、色、影的方式來(lái)展示衛(wèi)星狀態(tài)判讀結(jié)論，即通過(guò)圖形來(lái)展示衛(wèi)星設(shè)備之間的邏輯關(guān)系，通過(guò)色彩變化來(lái)展示設(shè)備當(dāng)前的狀態(tài)，通過(guò)動(dòng)畫(huà)來(lái)表示當(dāng)前的星上動(dòng)作，以及通過(guò)聲音來(lái)給出狀態(tài)變化的報(bào)警、提示等。通過(guò)這幾種方式，使得衛(wèi)星遙測(cè)判讀以一種更形象、更直觀的方式進(jìn)行。

2.2 監(jiān)視系統(tǒng)的特點(diǎn)

傳統(tǒng)的衛(wèi)星狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)針對(duì)工程技術(shù)人員的目的和關(guān)注點(diǎn)，以“遙測(cè)幀-遙測(cè)包-參數(shù)”這樣的樹(shù)狀結(jié)構(gòu)來(lái)呈現(xiàn)衛(wèi)星狀態(tài)，主要有以下特點(diǎn)：

(1)可以覆蓋衛(wèi)星所有分包、所有參數(shù)的監(jiān)視；

(2)便于遙測(cè)監(jiān)視軟件的通用化，適用于所有分包遙測(cè)衛(wèi)星的狀態(tài)監(jiān)視；

(3)可以實(shí)現(xiàn)重要參數(shù)的自定義編排，便于瀏覽和監(jiān)視。

面向用戶(hù)的衛(wèi)星狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)因其不同的視角，決定了其與傳統(tǒng)監(jiān)視系統(tǒng)在功能及呈現(xiàn)上的不同，具有以下特點(diǎn)：

(1)能夠屏蔽衛(wèi)星遙測(cè)數(shù)據(jù)的邏輯細(xì)節(jié)，直接展示出遙測(cè)參數(shù)所表征的結(jié)果信息；

(2)能夠可視化地觀測(cè)出某個(gè)分系統(tǒng)的工作狀態(tài)，而不需要把該分系統(tǒng)所屬的遙測(cè)參數(shù)工程值閱讀一遍之后，才能掌握分系統(tǒng)的功能是否正常；

(3)能夠?qū)πl(wèi)星狀態(tài)、有效載荷狀態(tài)進(jìn)行宏觀呈現(xiàn)，使得用戶(hù)能夠“見(jiàn)一葉而知秋”，可以便捷地獲取衛(wèi)星實(shí)時(shí)狀態(tài)。

從以上特點(diǎn)可以看出，面向用戶(hù)的衛(wèi)星狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)能夠與傳統(tǒng)監(jiān)視系統(tǒng)形成一種互補(bǔ)關(guān)系，能夠引導(dǎo)衛(wèi)星研制人員以用戶(hù)的眼光來(lái)觀察衛(wèi)星，來(lái)發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星“不好用”、“不易用”的地方，從而明確衛(wèi)星功能的改進(jìn)方向。

3 面向用戶(hù)的衛(wèi)星狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)衛(wèi)星狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)從實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)獲取衛(wèi)星遙測(cè)參數(shù)數(shù)據(jù)，從基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)獲取參數(shù)及指令信息，對(duì)遙測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分包、解析，以樹(shù)狀結(jié)構(gòu)的列表形式顯示參數(shù)和指令。

面向用戶(hù)的衛(wèi)星狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)在傳統(tǒng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加了衛(wèi)星遙測(cè)參數(shù)的邏輯運(yùn)算功能，增加了語(yǔ)音處理功能，同時(shí)以衛(wèi)星狀態(tài)全景視圖替代了原來(lái)的列表顯示，實(shí)現(xiàn)了全景式監(jiān)視功能及視聽(tīng)一體化功能。系統(tǒng)組成如圖1所示。

由圖1可知，系統(tǒng)中主要模塊包括衛(wèi)星狀態(tài)全景視圖模塊、視圖驅(qū)動(dòng)及衛(wèi)星狀態(tài)監(jiān)視模塊、邏輯運(yùn)算管理模塊。衛(wèi)星狀態(tài)全景視圖模塊包括整星狀態(tài)顯示模塊、能源狀態(tài)圖形化顯示模塊、姿軌控分系統(tǒng)圖形化顯示模塊、載荷工作狀態(tài)圖形化顯示模塊、指令發(fā)送信息顯示模塊，以及衛(wèi)星其它狀態(tài)圖形化顯示模塊。其中，整星狀態(tài)顯示模塊顯示當(dāng)前衛(wèi)星的健康狀態(tài)、工作狀態(tài)；能源狀態(tài)圖形化顯示模塊用來(lái)表示衛(wèi)星的能源狀態(tài)；姿軌控分系統(tǒng)圖形化顯示模塊用來(lái)表示衛(wèi)星姿軌控分系統(tǒng)的狀態(tài)；載荷工作狀態(tài)圖形化顯示模塊用來(lái)顯示衛(wèi)星當(dāng)前載荷的工作狀態(tài)；同時(shí)可以根據(jù)不同衛(wèi)星的特點(diǎn)擴(kuò)展當(dāng)前的圖形化模塊。視圖驅(qū)動(dòng)及衛(wèi)星狀態(tài)監(jiān)視模塊從邏輯運(yùn)算管理模塊獲取全部邏輯規(guī)則的邏輯運(yùn)算結(jié)果，根據(jù)邏輯運(yùn)算結(jié)果設(shè)置衛(wèi)星狀態(tài)全景視圖模塊中不同圖形化顯示模塊的狀態(tài)，同時(shí)對(duì)這些運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行分析，判斷結(jié)果值是否在正常范圍內(nèi)，若運(yùn)算結(jié)果值異常，則將有關(guān)異常的文本信息送往衛(wèi)星狀態(tài)語(yǔ)音提示模塊進(jìn)行語(yǔ)音輸出。邏輯運(yùn)算管理模塊對(duì)衛(wèi)星的所有邏輯規(guī)則集進(jìn)行管理和運(yùn)算，每個(gè)邏輯規(guī)則集包括N條邏輯規(guī)則，每一條邏輯規(guī)則定義了有邏輯關(guān)聯(lián)的M個(gè)衛(wèi)星遙測(cè)參數(shù)之間的邏輯運(yùn)算方法，N條邏輯規(guī)則的運(yùn)算結(jié)果值總合在一起，確定了衛(wèi)星狀態(tài)全景視圖模塊的一個(gè)圖形化顯示模塊的一種顯示狀態(tài)。邏輯運(yùn)算管理模塊收到衛(wèi)星參數(shù)訂閱管理模塊發(fā)送的訂閱數(shù)據(jù)后，按照每一條邏輯規(guī)則的定義逐一進(jìn)行計(jì)算，并將邏輯運(yùn)算結(jié)果送往視圖驅(qū)動(dòng)及衛(wèi)星狀態(tài)監(jiān)視模塊進(jìn)一步處理。

圖1 功能模塊的系統(tǒng)框架Fig.1 System structure of functional modules

例如，姿軌控狀態(tài)邏輯規(guī)則集模塊中的一條規(guī)則命名為“衛(wèi)星軌控狀態(tài)監(jiān)視判讀規(guī)則”，該規(guī)則定義了4個(gè)遙測(cè)參數(shù)之間的邏輯運(yùn)算：姿控速變包中的姿控星時(shí)參數(shù)、姿控工作模式參數(shù)和姿控緩變包中的軌控開(kāi)機(jī)時(shí)間參數(shù)，以及軌控開(kāi)機(jī)長(zhǎng)度參數(shù)。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，衛(wèi)星參數(shù)訂閱管理模塊從實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中訂閱這4個(gè)遙測(cè)參數(shù)，將工程值發(fā)送給姿軌控狀態(tài)邏輯規(guī)則集模塊，然后“衛(wèi)星軌控狀態(tài)監(jiān)視判讀規(guī)則”對(duì)這4個(gè)遙測(cè)參數(shù)工程值依次進(jìn)行有效性判讀、正確性判讀、軌控倒計(jì)時(shí)計(jì)算，將運(yùn)算后的數(shù)據(jù)傳送給視圖驅(qū)動(dòng)及衛(wèi)星狀態(tài)監(jiān)視模塊，該模塊根據(jù)運(yùn)算的結(jié)果數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)姿軌控分系統(tǒng)圖形化顯示模塊，對(duì)結(jié)果進(jìn)行顯示，包括的顯示事件有：顯示當(dāng)前姿軌控工作狀態(tài)、顯示軌控倒計(jì)時(shí)信息、在衛(wèi)星軌控動(dòng)作開(kāi)始后顯示軌控示意圖的同時(shí)以秒表形式累計(jì)軌控開(kāi)機(jī)長(zhǎng)度。這樣用戶(hù)只通過(guò)系統(tǒng)界面就可以獲得所關(guān)注的衛(wèi)星姿軌控狀態(tài)信息。

3.2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.2.1 圖形化顯示模塊的實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)提供模塊化、圖形化的顯示機(jī)制，可以按照功能劃分顯示的模塊，同時(shí)可以較為靈活地添加新的顯示模塊。每一個(gè)圖形化顯示模塊為一個(gè)圖形控件，包含多個(gè)子控件，每個(gè)子控件表示一個(gè)星上設(shè)備或一種數(shù)據(jù)流向通道，具有本身的屬性，如子控件的顏色、文字等，不同的顏色和文字組合標(biāo)識(shí)了該子控件所代表設(shè)備的不同狀態(tài)。例如一個(gè)載荷分系統(tǒng)可能包含A、B、C等3個(gè)設(shè)備，工作狀態(tài)顯示如圖2所示。

圖2 一個(gè)載荷工作狀態(tài)圖形化顯示示意圖Fig.2 A graphical module of some payload’s working status display

例如設(shè)備A子控件有2個(gè)屬性，屬性1為設(shè)備名稱(chēng)，屬性2為子控件背景色，背景色有3種，根據(jù)設(shè)備相關(guān)遙測(cè)參數(shù)邏輯運(yùn)算結(jié)果，表示斷電狀態(tài)的為灰色、表示設(shè)備加電并工作正常的為綠色、表示設(shè)備加電但是工作異常的為紅色。屬性2的可能的狀態(tài)變化如圖3所示。

圖3 背景色屬性的變化示意圖Fig.3 Sketch map of background color property’s change

通過(guò)對(duì)屬性的改變從而表征設(shè)備的不同狀態(tài)，多個(gè)設(shè)備的狀態(tài)有機(jī)地聯(lián)合在一起則可視化地展示出某個(gè)分系統(tǒng)的狀態(tài)，多個(gè)視圖模塊組合在一起，就得到了整個(gè)衛(wèi)星的全景視圖。

圖形化的顯示模塊采用視窗呈現(xiàn)基礎(chǔ)(Windows Presentation Foundation，WPF)技術(shù)，它是一種基于Microsoft.Net框架的軟件編程技術(shù)，在文字設(shè)計(jì)、色彩設(shè)計(jì)、矢量圖形、二維、三維圖形呈現(xiàn)方面具有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)[4]。

3.2.2 視圖驅(qū)動(dòng)及衛(wèi)星狀態(tài)監(jiān)視模塊的實(shí)現(xiàn)

視圖驅(qū)動(dòng)及衛(wèi)星狀態(tài)監(jiān)視模塊負(fù)責(zé)規(guī)則集動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)(Dynamic Link Library，DLL)所需參數(shù)的訂閱、分發(fā)并獲取邏輯運(yùn)算結(jié)果，根據(jù)邏輯運(yùn)算結(jié)果設(shè)置對(duì)應(yīng)子控件的不同狀態(tài)，同時(shí)再對(duì)邏輯運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行分析，當(dāng)結(jié)果值異常時(shí)，通過(guò)語(yǔ)音提示模塊進(jìn)行語(yǔ)音輸出，以達(dá)到警示、提醒的目的。

圖4為視圖驅(qū)動(dòng)及衛(wèi)星狀態(tài)監(jiān)視模塊的執(zhí)行流程。

圖4 視圖驅(qū)動(dòng)及衛(wèi)星狀態(tài)監(jiān)視模塊執(zhí)行流程Fig.4 Procedure of view-driven and satellite status monitor module

3.2.3 邏輯運(yùn)算管理模塊的實(shí)現(xiàn)

邏輯運(yùn)算管理模塊對(duì)衛(wèi)星的所有邏輯規(guī)則集進(jìn)行管理和運(yùn)算，每個(gè)邏輯規(guī)則集包括N條(N為自然數(shù))邏輯規(guī)則。所謂規(guī)則，即是一條衛(wèi)星遙測(cè)的處理和判讀邏輯，規(guī)則的輸入是一個(gè)或多個(gè)衛(wèi)星實(shí)時(shí)遙測(cè)參數(shù)，規(guī)則的輸出則是一個(gè)判讀結(jié)論或重要的數(shù)值，如設(shè)備工作正常與否、指令執(zhí)行成功與否、距離衛(wèi)星軌控還有多少秒等。

每個(gè)規(guī)則集采用DLL技術(shù)進(jìn)行封裝和實(shí)現(xiàn)。邏輯規(guī)則集DLL具有統(tǒng)一的對(duì)外接口，可以對(duì)外提供鏈接庫(kù)所需的全部參數(shù)清單，可以接收衛(wèi)星遙測(cè)參數(shù)值，輸出全部規(guī)則的運(yùn)算結(jié)果，具體的接口定義如下(其中IN和OUT表示參數(shù)類(lèi)型，IN代表輸入?yún)?shù)，OUT代表輸出參數(shù)，IN和OUT后面為參數(shù)名)。

GetAllParasOfRules(OUT paras)：所需參數(shù)清單接口，匯總動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)中全部邏輯規(guī)則所涉及的衛(wèi)星遙測(cè)參數(shù)，以便于進(jìn)行參數(shù)訂閱。

SetAllParaValues(IN values)：接收衛(wèi)星遙測(cè)參數(shù)值接口，設(shè)置全部邏輯規(guī)則所需的遙測(cè)參數(shù)值。

GetRulesResult(OUT result)：輸出全部規(guī)則的邏輯運(yùn)算結(jié)果接口，根據(jù)接收的一次參數(shù)值，輸出全部規(guī)則的一次邏輯運(yùn)算結(jié)果。

3.3 關(guān)鍵技術(shù)

面向用戶(hù)的衛(wèi)星狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)，為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)需求及面向用戶(hù)的特點(diǎn)，采用了多種軟件編程技術(shù)。在軟件表現(xiàn)層采用了WPF技術(shù)以實(shí)現(xiàn)文字、圖形等的多樣呈現(xiàn)；在軟件業(yè)務(wù)邏輯層采用動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)規(guī)則集的靈活動(dòng)態(tài)封裝；同時(shí)系統(tǒng)采用語(yǔ)音合成技術(shù)，以達(dá)到軟件狀態(tài)、提示、報(bào)警信息的語(yǔ)音智能提示。

3.3.1 WPF技術(shù)

軟件系統(tǒng)在設(shè)計(jì)階段，一般構(gòu)建為多層結(jié)構(gòu)，包括數(shù)據(jù)層、業(yè)務(wù)邏輯層和表示層，WPF提供了一種表示層技術(shù)，可以把業(yè)務(wù)邏輯層的數(shù)據(jù)通過(guò)多種方式進(jìn)行豐富展現(xiàn)。Microsoft的Visual Studio[5]軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)提供了強(qiáng)大的WPF開(kāi)發(fā)環(huán)境，可以提供文字、色彩、矢量圖形、音視頻等的多種多樣的表示和呈現(xiàn)。在使用Visual Studio進(jìn)行WPF設(shè)計(jì)的同時(shí)，還可以與Microsoft 的Exprsion Blend[6]開(kāi)發(fā)環(huán)境進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，進(jìn)行三維圖形及內(nèi)置動(dòng)畫(huà)的呈現(xiàn)設(shè)計(jì)。

3.3.2 DLL技術(shù)

DLL技術(shù)[7]是在Windows操作系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)共享函數(shù)庫(kù)概念的一種方式，它通過(guò)把軟件系統(tǒng)中相對(duì)獨(dú)立的資源或代碼封裝成DLL文件，并在軟件運(yùn)行過(guò)程中動(dòng)態(tài)地加載該DLL文件，實(shí)現(xiàn)對(duì)一些軟件模塊的動(dòng)態(tài)加載功能，使得這些軟件模塊的更新和修改不會(huì)影響軟件的其它部分。DLL技術(shù)主要用于邏輯運(yùn)算管理模塊中規(guī)則集的封裝和實(shí)現(xiàn)。通過(guò)DLL技術(shù)實(shí)現(xiàn)規(guī)則集，在規(guī)則集中的某個(gè)規(guī)則變更時(shí)，只需要更改相應(yīng)的DLL文件即可，從而實(shí)現(xiàn)了規(guī)則集的靈活加載。

3.3.3 語(yǔ)音合成技術(shù)

語(yǔ)音合成(Text To Speech，TTS)技術(shù)[8]，是可以將計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的文字信息轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢月?tīng)得懂的、流利的漢語(yǔ)口語(yǔ)輸出的技術(shù)。語(yǔ)音合成的原理一般是先將文字信息進(jìn)行語(yǔ)言學(xué)處理，包括文本規(guī)整、詞的切分、語(yǔ)法分析和語(yǔ)義分析等；然后進(jìn)行韻律處理，規(guī)劃出音高、音長(zhǎng)和音強(qiáng)等，使合成語(yǔ)音聽(tīng)起來(lái)更自然；最后根據(jù)前兩部分的處理結(jié)果進(jìn)行語(yǔ)音的輸出。本軟件系統(tǒng)通過(guò)采用成熟的語(yǔ)音合成處理引擎，能夠自然、流暢地進(jìn)行文字信息的語(yǔ)音輸出，向用戶(hù)發(fā)出語(yǔ)音提醒、警示信息，形成良好的用戶(hù)界面。

4 應(yīng)用與驗(yàn)證

面向用戶(hù)的衛(wèi)星狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)已在多個(gè)型號(hào)上得到應(yīng)用。通過(guò)該系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠屏蔽衛(wèi)星底層細(xì)節(jié)、呈現(xiàn)衛(wèi)星頂層狀態(tài)，從而滿(mǎn)足衛(wèi)星最終使用者觀察、監(jiān)視衛(wèi)星的需求。系統(tǒng)提供了能夠?qū)⒄菭顟B(tài)、能源狀態(tài)、姿軌控狀態(tài)、載荷狀態(tài)等多種狀態(tài)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合、進(jìn)而進(jìn)行視聽(tīng)一體化呈現(xiàn)的方案，能夠快捷地得到衛(wèi)星宏觀、全景的狀態(tài)信息。圖5是一個(gè)載荷實(shí)傳模式的顯示視圖，通過(guò)色彩變化表示設(shè)備工作是否正常，通過(guò)箭頭流向表示載荷工作數(shù)據(jù)流，同時(shí)即時(shí)語(yǔ)音播報(bào)來(lái)提示關(guān)鍵的載荷工作節(jié)點(diǎn)。再結(jié)合整星狀態(tài)視圖、能源狀態(tài)視圖等，能夠讓用戶(hù)一目了然地得到所關(guān)注的衛(wèi)星狀態(tài)。

注：圖中綠色表示設(shè)備開(kāi)機(jī)正常工作，灰色表示設(shè)備未開(kāi)機(jī)，箭頭表示數(shù)據(jù)流向(綠色表示有數(shù)據(jù)，灰色表示無(wú)數(shù)據(jù)，虛線(xiàn)表示該數(shù)據(jù)通道未使用)。圖5 一個(gè)載荷實(shí)傳模式的圖形化顯示效果Fig.5 Display effect of a playload’s real time transmission

通過(guò)系統(tǒng)的應(yīng)用，衛(wèi)星研制人員得以發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星使用上的缺點(diǎn)，并作出改進(jìn)。例如某衛(wèi)星的研制，在編寫(xiě)規(guī)則集的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)星上分系統(tǒng)的宏觀健康狀態(tài)的判斷規(guī)則很復(fù)雜和繁瑣，于是對(duì)相關(guān)分系統(tǒng)提出了改進(jìn)要求，修改了設(shè)備控制軟件，增加了健康狀態(tài)標(biāo)識(shí)字，使得監(jiān)視系統(tǒng)可以快捷地得出判讀結(jié)論，從而完善了衛(wèi)星設(shè)計(jì)，方便了最終用戶(hù)對(duì)衛(wèi)星狀態(tài)的監(jiān)控。

5 結(jié)束語(yǔ)

面向用戶(hù)的衛(wèi)星狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)為衛(wèi)星研制人員提供了一種全新的視角，能夠讓衛(wèi)星研制人員在研制階段就以用戶(hù)使用為出發(fā)點(diǎn)去監(jiān)測(cè)衛(wèi)星，能夠提前發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星功能的不足，完善衛(wèi)星設(shè)計(jì)，增強(qiáng)用戶(hù)體驗(yàn)。以用戶(hù)體驗(yàn)、用戶(hù)需求為出發(fā)點(diǎn)，是隨著衛(wèi)星研制逐漸進(jìn)入商業(yè)化生產(chǎn)，開(kāi)始市場(chǎng)化競(jìng)爭(zhēng)后，衛(wèi)星研制人員需要主動(dòng)適應(yīng)和遵循的原則。

References)

[1]徐福祥．衛(wèi)星工程概論[M]．北京：中國(guó)宇航出版社，2009:62

Xu Fuxiang．Introduction of satellite engineering[M]．Beijing：China Astronautics Press，2009：62 (in Chinese)

[2]王慶成．航天器電測(cè)技術(shù)[M]．北京：中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社，2007:236

Wang Qingcheng．Electrical test technology of spacecraft[M]．Beijing：China Science and Technology Press，2007：236(in Chinese)

[3]羅毓芳，李強(qiáng).一種在軌衛(wèi)星星上事件狀態(tài)展示的實(shí)現(xiàn)途徑[J].飛行器測(cè)控學(xué)報(bào),2010，29(3)：39-42

Luo Yufang，Li Qiang．A method of visualized event display of satellite on-orbit status [J]．Journal of Spacecraft TT&C Technology，2010，29(3)：39-42 (in Chinese)

[4]劉鐵猛．深入淺出WPF[M]．北京：中國(guó)水利水電出版社，2010:244

Liu Tiemeng．Dissecting WPF[M]．Beijing：China Water and Power Press，2010：244 (in Chinese)

[5]Nick Randolph,David Gardner. Professional visual studio 2008[M]．Indianapolis:Wiley Publishing Inc,2008：4-8

[6]Brennon Williams. Microsoft Expression Blend 4 unleashed[M]．Indianapolis：Sams Publishing Inc，2011：5-7

[7]李偉．C#調(diào)用VC++動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)的研究[J]．測(cè)控技術(shù)，2013，32(5)：105-108

Li Wei．Study on C# invoking the dynamic link library developed by VC++ [J]．Measurement & Control Technology，2013，32(5)：105-108(in Chinese)

[8]井曉陽(yáng)，羅飛，王亞棋．漢語(yǔ)語(yǔ)音合成技術(shù)綜述[J]．計(jì)算機(jī)科學(xué)，2012，39(z3)：386-390

Jing Xiaoyang,Luo Fei,Wang Yaqi．Overview of the Chinese voice synthesis technique[J]．Computer Science，2012，39(z3)：386-390(in Chinese)

(編輯：李多)

Design of User-oriented Satellite’s Status Monitor System

WANG Chongyu LIU Feng

(DFH Satellite Co.,Ltd.，Beijing 100094，China)

During satellite development,after implementing functions and performance index,how to improve user’s experience and make the satellete “easy to use” and “convenient to use” is a important subject. To solve this problem,a scheme design of user-oriented satellite’s status monitor system is proposed. The satellite’s status is shown by a way of combined auralization and visualization,and a top-down satellite monitoring model is built,making the satellite can be watched from macro to micro. All this functions make the satellite researchers getting a user’s perspective,and capturing the user’s requirements,and finally get the satellite’s improvement direction.

user-oriented；satellite test；satellite’s status monitor

2016-06-15；

2017-03-13

王崇羽，男，工程師，從事衛(wèi)星總體設(shè)計(jì)工作。Email：xywzaaa@sina.com。

V557

A

10.3969/j.issn.1673-8748.2017.03.017