基于多活性代理的航天测控设备监控系统

发布时间：2017-08-03 03:02

  本文关键词：基于多活性代理的航天测控设备监控系统

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【摘要】：信息系统用于获取、处理、存储和传播信息,是人类技术进步的产物。随着技术的发展,信息系统从早期数据处理系统,到后来的管理信息系统,再到现在的决策支持系统,经历了结构从简单到复杂、功能从低级到高级、控制从人工到智能的发展过程。根据这个趋势,未来的信息系统还将更多的物理实体融入在内,形成信息物理融合系统,又称为赛博物理系统。赛博物理系统中的物理实体由于嵌入了计算单元,所以具有更多的智能,它们以自组织的形式组成更复杂更庞大的系统,而且还能根据自身状态和环境调节行为和改变与其它物理设备的连接方式,进而能改变系统的拓扑结构以适应变化。结合信息系统发展趋势和本文研究的航天测控系统,可以分析出未来航天测控系统的发展趋势,但是我国在建设航天测控系统早期采用了“烟囱式”的架构,导致了信息交流不充分、设备重复建设、资源利用率低、难以拓展等问题。由于航天测控系统是一个庞大而复杂的系统,研究整个系统是非常困难的,根据实际情况和现有条件,本文选取设备监控系统进行研究,这个系统是航天测控系统重要组成部分,而且具有典型的“烟囱式”架构,研究并解决这个子系统的问题有助于解决整个系统的问题。在测控系统发展过程中,测控设备来源于多家单位,与这些设备配套的客户端软件也是各单位自行研发。由于航天测控设备和客户端软件的生产和研发没有统一规范,它们使用的协议和数据格式各有不同,难以集中管理。为了能够实时监测设备的运行情况,第一时间发现问题,只能安排测控中心的工作人员时刻监视客户端。虽然这样的方法能够满足现在的需要,但是随着在轨航天器数量的不断增加,将会有越来越多的测控设备投入使用,仅仅依靠人工对测控设备进行监控是远远不能满足需求的。另一方面,如果增加新的测控设备,需要重新开发客户端软件,工作量较大。由于以上问题由烟囱式架构引起,所以我们需要新的架构。为了解决现有架构带来的问题,新的架构能从系统层面考虑问题,统一信息格式,提高组件的利用率,避免组件的重复建设,而且在拓展结构时所需的工作尽可能少。另一方面,为了使设备监控系统能够适应未来的发展趋势,这个架构还应考虑组件的自组织结构和系统结构的动态变化。为了达到这个目的,本文基于多活性代理理论,提出面向活性的架构。多活性代理理论是面向活性架构的理论基础,这个理论是王越院士为了解决现有系统理论难以应用到工程实践这一问题,以事物核心机理和运动规律为基础,结合多年工程实践经验,提出的分析设计复杂信息系统的理论。该理论将自组织加入活性的概念拓展为活性自组织,将系统划分为以管控代理为核心的多活性代理系统,并提出四层活性保持机制。以多活性代理理论为基础的面向活性架构,改变传统的自顶向下的设计模式,以“重机理轻结构”为根本理念,将随时间变化的系统视为动力学系统,并结合多活性代理理论中的活性自组织概念,利用活性代理体现系统的动力学特征,通过设计代理对不同情况的反映来提高整个系统对环境的适应能力。多活性代理理论把代理和系统能够完成指定任务的能力定义成活性,所以面向活性的架构以提高系统活性作为设计系统的最终目标,并提出三个架构设计原则和七个活性代理设计规范。这个架构既能解决烟囱式架构带来的问题,还能符合未来信息系统的发展趋势。在使用面向活性架构设计基于多活性代理的航天测控设备监控系统过程中,本文首次提出利用模糊数学计算设备代理活性度的方法,并利用JADE对系统的主要功能进行仿真。
【关键词】：航天测控设备 多活性代理 架构 模糊数学 JADE
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V556;TP277
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-24
• 1.1 研究背景11-17
• 1.1.1 信息系统发展趋势11-12
• 1.1.2 航天测控系统特点12-16
• 1.1.3 航天测控系统发展趋势16-17
• 1.2 当前问题17-19
• 1.2.1 航天测控系统面临的问题17-18
• 1.2.2 航天测控设备管理面临的问题18-19
• 1.3 系统架构的需求19-23
• 1.3.1 架构的内涵19-20
• 1.3.2 传统架构的局限20-22
• 1.3.3 新的架构思想22-23
• 1.4 研究内容和论文结构23-24
• 第2章 面向活性的架构24-33
• 2.1 多活性代理理论24-28
• 2.1.1 活性表征25-26
• 2.1.2 活性度量26-27
• 2.1.3 活性保持27-28
• 2.2 架构原理28-30
• 2.3 架构设计原则30-31
• 2.4 活性代理设计规范31-33
• 第3章 系统设计方案33-45
• 3.1 系统设计总述33-34
• 3.2 系统具体设计34-39
• 3.2.1 系统结构35-37
• 3.2.2 各个代理功能37-38
• 3.2.3 活性保持机制38-39
• 3.3 活性度计算39-45
• 3.3.1 模糊数学简介40-42
• 3.3.2 计算故障隶属度42-44
• 3.3.3 计算活性度44-45
• 第4章 系统仿真和测试45-60
• 4.1 开发平台简介45-46
• 4.1.1 JADE简介45
• 4.1.2 JADE对代理的支持45-46
• 4.2 设计过程46-49
• 4.2.1 需求分析46-47
• 4.2.2 架构设计47
• 4.2.3 详细设计47-49
• 4.3 重要代理开发要点49-54
• 4.3.1 设备代理49-54
• 4.3.2 管控代理54
• 4.3.3 交互代理54
• 4.4 软件测试54-60
• 4.4.1 子功能测试54-57
• 4.4.2 系统测试57-60
• 结论60-62
• 参考文献62-66
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单66-67
• 致谢67

【参考文献】

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本文编号：612323