CCSDS子网包业务在航天器综合电子系统中的应用研究

针对未来航天器中多元化的数据对可靠性、时延等传输服务质量有不同要求的场景,研究了空间数据系统咨询委员会(CCSDS)制定的子网包业务的特点、作用及基本的工作原理,通过分析可知,应用CCSDS子网包业务可以有效克服当前星载数据管理系统的局限性,满足未来航天器数据处理的更高要求。文章提出了其在航天器综合电子系统中的应用场景、可行性、方法和工作模式,对子网包业务在未来综合电子系统中应用的优势进行了展望。     

星载标准接口业务在航天器中的应用方法

对空间数据系统咨询委员会(CCSDS)星载标准接口业务(SOIS)的产生历史、研究现状以及体系结构进行了分析。针对中国航天器中星载接口协议不统一、设备和软件通用性差等问题,探讨了在中国航天器中如何应用SOIS标准。文章从星内节点协议配置、SOIS业务选择、与空间链路协议配合等方面,探讨了SOIS标准在中国航天器上的应用方法。应用SOIS标准,将有助于实现星载接口及协议的标准化,以及航天器上设备和软件的通用化。     

一种航天器综合电子系统业务及协议体系架构设计

对航天器综合电子系统的通用功能需求进行分析,设计了基于空间数据系统咨询委员会(CCSDS)标准和欧洲空间标准化合作组织(ECSS)标准的综合电子系统业务及协议体系架构。体系架构包含应用层、应用支持层、传送层和亚网层,可通过各层的业务及协议组合实现系统功能。从标准业务及协议的选择过程、业务及协议体系架构设计、解决的关键技术问题等方面进行详细阐述。该体系架构可为航天器的智能化和网络化提供技术支撑,实现器载接口及协议的标准化,促进航天器设备和软件的通用化,并为航天器提供更为灵活、强大的功能。     

固态记录设备在航天器中的应用及发展趋势

星载固态存储器是各类航天器的基本配置设备,特别在遥感卫星领域,记录设备的成功运行是航天器完成任务的前提条件。星载记录设备已从模仿磁带机的简单工作模式发展为支持复杂文件系统、多用户、多维检索的智能工作模式,设备的存储容量、码率和工作寿命均有质的飞跃。对星载记录设备在各类航天器中的应用及技术发展情况进行总结,并对其发展趋势进行探讨。     

天地一体化互联网络中航天器网关的设计及实现

当前空间通信的发展趋势是空间通信网与地面通信网融合,建立天地一体化互联网络的信息传输系统。针对空间数据系统咨询委员会(CCSDS)推荐的基于CCSDS空间链路承载网际协议业务(IP over CCSDS)网关协议转换技术,文章提出一种实现天地一体化互联网络的航天器网关的设计思路,即通过研制航天器网关实现IP协议与CCSDS高级在轨系统(AOS)空间数据链路协议的相互转换,并对服务质量(QoS)保证方法进行了设计。针对航天器网络搭建了测试系统平台,并对高清图像、高质量话音、计算机数据和遥测数据等网络数据的传输进行了测试,测试中通过航天器网关进行传输的所有网络数据包均无丢帧现象发生,文章提出的IP over CCSDS网关可用于构建天地一体化互联网络。     

一种SRAM-FPGA在轨重构的工程实现方案

针对航天器电子系统在实际工程中要解决的星载资源受限、长寿命、高可靠等特殊问题,文章提出了一种基于静态随机存取存储器型现场可编程门阵列(SRAM-FPGA)在轨重构的方法及工程实施方案,对如何保证数据可靠传输与可靠存储等关键问题进行了讨论,并且给出了在某卫星工程中的具体设计方案和在轨验证情况。结果表明,采取的重构设计圆满完成了目标FPGA的功能升级以及在轨实时刷新,工作稳定正常,可以为其他航天器电子系统设计提供参考。     

基于SOIS的星载平台软件架构设计探索

为适应星上信息处理发展需要,文章探索新的星载平台软件架构设计。新架构设计参考了空间数据系统咨询委员会(CCSDS)的航天器在轨接口业务(SOIS)建议书中的信息处理流程,汲取其把应用软件和信息处理软件分离的思想,并结合有线和无线总线在软件外部接口应用的选择。此架构接口统一,可适应多目标多变量的发展需求,信息处理软件可支持大容量数据存储和传输,使应用软件可获取更丰富的信息,有利于提升卫星自主管理能力和在轨操作能力。     

潜通路分析技术在星载综合电子系统中的应用

星载综合电子系统的集成度、复杂度越来越高,与其他系统之间的接口种类和复杂程度也相应地提高,这些都导致综合电子系统内部以及综合电子系统和其他系统接口之间存在更多的潜通路。文章阐述潜通路分析的概念、特点和分析步骤,重点结合星载综合电子系统的研制特点,分析给出了在综合电子系统研制的不同阶段可以采用的潜通路分析方法。在设计阶段开始就采用潜通路的人工分析方法,可以有效地提高综合电子系统的可靠性和安全性,通过对综合电子系统加热器回线开关控制电路的分析,举例说明了潜通路人工分析方法在综合电子系统研制过程中的应用。     

无线技术在航天器电子设备互连中的应用探讨

在航天器电子系统发展的研究基础上,从应用实例和发展需求两方面,对无线技术在航天器电子系统中应用的可行性和必要性进行了讨论;对比分析了几种可用的主流无线技术的特点,指出了无线技术在未来空间可能应用的领域;总结了航天器无线技术的发展方向,并提出了无线技术在空间应用中后续须关注的问题。     

以综合电子技术构筑航天器智能化的坦途

未来航天任务要求航天器具备在轨智能处理的能力,而综合电子系统是航天器智能化的中心。一种为未来智能化应用开发的航天器综合电子系统,将传统的遥控、遥测和数据管理功能集成为一个简便易用的标准服务功能包,同时在具有统一信息网络服务的通信能力,以及支持分布并行计算、模块化扩展升级、系统重构的计算能力和存储能力等,为在轨智能处理建立了所需的硬件和软件支持。利用这些基础结构,应用过程可以专注于航天器智能处理的实现,从而完成各种复杂任务。     

时间触发型FlexRay总线星载应用研究

提出将具备时间触发特征的新一代车载总线FlexRay引入小卫星星上电子系统,分析了FlexRay总线访问机制、数据帧结构、容错特性、网络时间同步等对星载应用的适应性,并给出基于该总线的星载网络设计及应用思路,对星载网络拓扑结构、节点信息传递方式、总线通信应用协议、网络节点实现等进行了初步设计,可为该总线的星载应用提供一定的技术参考。     

中国空间技术研究院CCSDS标准研讨会在烟台召开

CCSDS(空间数据系统咨询委员会)所制定的一系列空间数据系统标准的建议书,经过不断的评审、修订和完善,目前已经进入应用阶段。这些建议书结合了ESA、NASA现有标准的发展,对协调各国卫星测控和数据处理的技术合作,提高星载和地面设备的通用性和技术继承性起到了积极作用,并为ESA、NASA和日本等国家的航天器设计所采用。目前CCSDS已拥     

ARINC659总线在航天器综合电子系统中的应用研究

ARINC659总线是一种标准的多点串行通信总线,具有完备的数据通信确定性和容错性特点,非常适合在对可靠性和冗余容错性要求较高的航天器综合电子系统中作为标准背板总线。文章在对ARINC659总线架构以及通信机制研究的基础上,结合综合电子系统的标准总线体系结构,重点对基于ARINC659总线的综合电子硬件模块、软件驱动程序和表程序设计等内容进行了详细描述。应用ARINC659总线,不仅能提升航天器综合电子通信的确定性和容错性,也能使综合电子系统的设计由事件触发向时间触发模式转变,由集中式控制管理向分布式并行处理转变,从而显著提升航天器综合电子系统的故障定位、并行数据处理、快速组装与测试能力,以及提高航天器综合电子系统资源的利用率。     

一种星载综合电子系统数据处理技术

针对以高性能通用计算机为硬件平台、星载操作系统为软件平台的星载综合电子系统,提出一种综合电子系统数据处理单元的设计方案,即基于SpaceWire总线的数据处理单元,并对实现技术作了分析与说明。     

关于CCSDS音频、视频及静态图像通信业务建议的初步研究

音频、视频及静态图像通信 (简称 A/ V/ SI)是空间任务 (包括无人的及载人的航天任务 )中的重要业务。对 CCSDS关于 A/ V/ SI通信业务建议进行了分析研究 ,指出 CCSDS建议的音频、视频及静态图像的质量标准、编码方法和编码参数等与 ITU - T的有关建议是相互兼容的 ,对CCSDS的 A/ V/ SI通信建议在空间任务中的应用提出了初步看法     

卫星综合电子系统现状和发展建议

文章首先总结了国内外卫星综合电子系统现状和发展趋势,在充分分析我国航天器对综合电子系统的需求的基础上,提出了我国卫星综合电子系统的发展思路。     

一种分布式航天器综合电子系统设计

以综合电子系统层次模型为基础,提出并实现了一种分布式航天器综合电子系统设计方案。该方案以标准通用硬件模块、ASIC芯片、分层总线体系结构和空间通信协议体系作为基本的技术支撑,采用分布式的协同和并行处理,既可以提升信息网络服务能力和信息计算处理能力,也可以实现硬件模块和资源的共享及任务迁移和系统重构。在航天器上的应用表明:此方案可有效提升综合电子系统的运行效率及任务处理能力,增强综合电子系统对故障的容忍和处理能力,也能够显著提高综合电子系统的研制效率和产品化程度,使综合电子系统为构建高可靠、智能化的航天器提供所需的技术保障。     

异步消息业务在星内星间一体化网络中应用的分析

传统的航天器信息交互机制逐渐难以适应具有更高复杂性和动态性的航天器信息网络和应用需求。文章针对航天器内部及之间信息交换关系日益复杂的发展趋势,将空间数据系统咨询委员会(CCSDS)建议的异步消息业务的主要机制和属性与空间信息系统网络化特点相结合开展分析研究工作,研究异步消息业务应用于星内星间一体化网络中的特点和优势,给出基于异步消息业务解决上层应用需求和网络结构动态变化典型问题的方案和示例,阐述了异步消息业务对高动态星间网络的支持效果。研究结果表明,异步消息业务可以解决星内星间一体化网络复杂性和动态性两方面问题。最后对异步消息业务在航天器上的工程应用与实现提出了建议。     

ECSS的包应用标准及其应用

对经过约30年在轨验证的欧洲空间标准化合作组织(ECSS)的包应用标准(PUS)作了系统性的阐述,研究了PUS在地面用户和在轨运行航天器的交互支持和操作控制方面的应用,包括PUS标准化的使用范围和应用规范等。对比和分析了空间数据系统咨询委员会(CCSDS)的相关标准,提出了ECSS PUS应用的功能映射关系和网络体系结构,并进一步给出了利用ECSS PUS进行航天器常规任务管理、自主任务管理、自主健康管理等的应用建议,可为国内航天机构引入ECSS PUS运行和管理思路提供参考。     

智能化航天器综合电子系统需求分析及其体系架构探讨

针对航天器在自主任务规划、自主健康管理、信息实时处理、天地一体化网络等智能化和网络化方面的需求,对现有综合电子系统的处理能力、信息传输能力、网络通信能力等存在的差距进行分析,提出了一种智能化航天器综合电子系统的体系架构,并从硬件模块化设计、业务和协议标准化设计、软件分层及构件化设计3个方面给出了具体的方案。文章提出的体系架构能提供高性能的计算和处理平台,支持高速数据传输,支持器内、器间一体化联网,支持载荷信息融合等智能化处理,可提升航天器的智能化、网络化能力,提升航天器的好用性和易用性。