CCSDS空间包在MOIMS领域中的应用

为了适应未来航天任务的发展,构建以服务为导向的、开放的、可重用的航天器任务操作系统,分析了CCSDS(Consultative Committee for Space Data Systems,空间数据系统咨询委员会)中MOIMS (Mission Operations and Information Management System,任务操作及信息管理系统)领域的任务操作服务框架的原理、层次结构及优点,对任务操作相关的通用服务、功能服务、COM(Common Object Model,通用对象模型)及MAL(Message Abstraction Layer,消息抽象层)对服务的抽象化描述方法进行了研究.MAL向任务操作相关的服务提供了通用的服务模型框架,所有服务均可用MAL消息格式进行规范化的描述,在此基础上建立了MAL消息格式与CCSDS空间包的映射关系,从而以CCSDS空间包为信息栽体实现了航天器与地面系统间的任务操作通信,可以作为以服务为导向的任务操作系统实际工程应用的参考.     

一种基于适配器模式的惯导软件设计方法

随着软件任务的不断增多,传统的软件设计开发和维护模式已无法满足日益增长的任务要求,亟待进一步提高软件的复用程度。针对惯导系统软件接口设计,提出了一种基于适配器模式的惯导软件设计方法。该方法采用动多态适配器和静多态适配器技术,提高了软件开发效率,接口的定义灵活可靠,解决了软件开发过程中面临的可扩展性差、可重用性差、难于维护等问题。     

空间站运行控制任务规划体系方案研究

面向我国空间站运营需求,分析了我国空间站运行控制任务规划的任务需求和建设目标,进而提出了我国空间站运行控制任务规划的体系架构。首先设计了基于任务周期的分布式任务规划工作模式,给出了规划建模和实施流程;然后从数据传输规程、接口形式和交互关系三方面研究了系统间接口规范;最后提出了运行控制信息管理平台以及分布式任务规划系统的功能组成和要求。研究成果可为我国后续的空间站运控系统建设提供参考。     

基于Traits泛化技术的SLE API编译码处理

在对CCSDS(Consultative Committee for Space Data Systems,空间数据咨询委员会)制定的SLE(Space Link Extension,空间链路扩展)的标准API(Application Program Interface,应用程序接口)设计开发过程中,需要对各种不同服务类型的操作进行ASN.1(Abstract Syntax Notation One,抽象语法标记1)编码译码,使用一般方法处理会存在大量的冗余且可扩展性不强。因此,设计了基于Traits技术的SLE API编码译码泛化模型,该模型从服务、协议数据单元、操作等3个层级,以及编码、译码这2个方向分别定义模板,并进行特化、偏特化以及萃取,从而实现了对编码、译码过程的泛化,并通过实例描述了应用过程。该模型有效提高了SLE API设计的灵活性、层次性、通用性,以及SLE服务的可拓展性。     

IP over CCSDS空间组网应用浅析

建立天地一体化的互联网络,实现任意时刻任意两点之间的端到端通信,是空间数据系统发展的必然趋势。CCSDS(空间数据系统咨询委员会)针对空间互联网业务,于2010年4月发布了CCSDS 702.1-R-4,提出了IP over CCSDS最新推荐方法。本文根据CCSDS空间互联网业务空间链路工作组的研究,阐述了在CCSDS空间数据链路协议中承载IP数据报的实现方法、服务及业务接口,并探讨了未来基于IP over CCSDS的空间网络结构。     

基于OVM的可重用自动化验证平台

介绍了OVM(Open Verification Methodology)验证方法学的基本概念和技术,从验证环境的体系架构、验证组件的可重用性和验证过程等方面进行详细说明,给出一个使用e语言实现的基于OVM的可重用自动化验证平台的实例。基于OVM的可重用自动化验证平台可提高SoC(System on a chip)功能验证的可重用性、可扩展性和验证效率。     

CCSDS发布的建议书及其分类

为了更好地理解CCSDS标准的制定过程,CCSDS发布了一系列的建议书。蓝皮书:推荐性标准CCSDS推荐性标准定义了特定的接口、技术能力或协议,或提供的接口、协议或其他控制标准,如编码     

飞行模拟器数据采集系统软件设计

针对飞行模拟器数据采集,采用面向对象方式将所有功能抽象成几个独立的核心类的方法进行软件设计。将接口控制定义(ICD)数据的详细细节配置在可扩展标记语言(XML)文件中,可变部分写入配置文件中,不可变部分通过代码提供通用接口,实现了软件的通用性、可扩展性,缩短了开发周期,也方便后续维护。该设计已应用于多台模拟器的数据采集。     

基于SOA的SLE API系统设计

介绍了CCSDS(空间数据系统咨询委员会)标准下的SLE(空间链路扩展)系统中API(应用程序接口)系统的概念和模型,并基于SOA(面向服务的体系结构)思想深入分析了SLE API系统的设计模式。SOA模型具有松耦合、重用性高、扩展性强等特点,这与我国提出的建立系统间"互联、互通、互操作"的新一代测控网的目标相吻合。本文在SOA模型框架下,针对我国测控网的现状,提出新型测控网可能的发展方向。     

SLE服务模型及应用研究

空间链路扩展(SLE)服务将CCSDS空间链路协议扩展到地面要素之间,完成空间链路数据单元在空间链路信道和地面用户之间的传输,从而建立标准的空间数据传输与管理接口,降低了数据交换业务在技术、管理以及操作方面所需的代价。本文研究了SLE参考模型和其2个重要服务RAF和CLTU,并在"嫦娥一号"绕月探测工程中进行了应用,实现了基于SLE技术的CLTU和RAF服务。     

深空测控网信息接口设计及嫦娥三号任务验证

为了对“嫦娥三号”任务以及后续月球与深空探测任务提供测控支持,我国在喀什和佳木斯分别新建了35m和66 m深空测控站,并组成了深空测控网.考虑到新建深空测控网既需要与我国现行航天测控网进行信息交互,又可以为国际上其他国家和组织的月球和深空探测器提供支持,在信息接口设计时充分参考了CCSDS（Consultative Committee for Space Data System,空间数据系统咨询委员会）、ECSS （European Cooperation for Space Standardization,欧洲空间标准化组织）等国际标准.重点介绍了中国深空测控网的信息接口设计,具体接口包括深空测控设备与深空任务中心间接口、深空运行管理中心相关接口以及干涉测量系统相关接口.该接口设计在“嫦娥三号”任务中得到了充分的验证,各类信息传输正确、及时、有效,为任务过程中的决策提供了支持.     

遥测数据仿真系统的设计和实现

针对遥测数据种类的多样性和处理方法的复杂性给软件测试带来的问题,对遥测系统基本工作原理、遥测格式、遥测处理方法进行了深入研究,设计和实现了一个适合不同遥测系统评测的遥测数据仿真模型。该模型的设计和实现使测试软件具备良好的可扩展性和可重用性,缩短了软件测试周期。     

ARINC 653─实现软件重用

软件重用模块电子ARINC653（APEX）规范的主要目标,是通过为应用软件提供标准的操作环境来实现软件重用。软件重用可由两种方式实现：①由重用操作系统,该系统通过应用频谱提供一些通用功能,如健康监控、过程管理、通信原理;②由重用提供航空电子应用功能的应用软件。通过在应用和操作系统之间提供标准的接口,ARINC653促进这两种形式的重用。由于操作系统与基础硬件平台自然紧密地连接在一起,所以操作系统的重用限制了应用相同硬件的模块,除非能严格地确定一种象COEX（核执行接口）这样的新型标准。应用软件通常取决于实际的…     

基于RESTful Web Service的数据资源交换系统设计与实现

本文针对传统基于SOAP 的Web 服务复杂度高、效率低等问题,提出了一种基于RESTful WebService 的数据资源交换系统设计方案,描述了系统组成,展示了基于JSON 资源表示、基于URL 资源地址定义、 基于REST风格资源操作的设计方法,并研究了使用主流Spring Cloud 微服务框架开发RESTful 接口服务的方法, 描述了系统架构、设计流程和实现原理。本文所述方案降低了系统开发的复杂度,提高了系统的可扩展性和数 据资源管理的效率。     

基于网络演算的多窗口分区可调度性分析

ARINC653-2规范定义综合模块化航空电子（IMA）实时操作系统采用分区和任务两层调度方案,在该框架下的任务可调度性分析是保证航空电子系统实时性、可靠性的关键。目前的可调度性分析无法计算多窗口分区下任务最大响应时间（WCRT）。为此,基于网络演算模型对服务能力的封装,定义处理平台服务曲线为平台所能提供计算资源的服务函数,定义分区任务到达曲线为分区任务对平台计算资源的需求函数。分析处理平台的服务曲线和分区任务的到达曲线,计算得到任务的最大响应时间,继而进行可调度性判断,由此从服务能力和服务需求角度诠释分区系统任务最大响应时间分析的物理意义。设计了主时间框架下分区包含多个激活窗口的验证案例,结果表明：本方法可以得到与传统WCRT分析同等的精度,并且能够准确计算分区包含多激活窗口条件下的任务最大响应时间,实现了网络演算视角下分区系统可调度性的解释。     

高超声速巡航飞行器气动布局优化软件设计

从总体性能指标角度出发,采用面向对象的编程方法,基于Visual C 开发了高超声速巡航飞行器气动布局优化软件。整个优化软件分为参数化建模模块、面元生成模块、性能指标计算模块、优化算法模块。各模块之间相对独立,通过函数接口实现互联,具有非常好的可维护性、可重用性和可扩展性。该软件实现了对高超声速巡航飞行器的气动力、气动热、隐身性能、操稳性能等总体性能指标进行气动布局多目标的优化,能够满足高超声速巡航飞行器概念研究和初步设计要求。     

一种面向服务的航电任务系统软件架构

OSGi(Open Service Gateway Initiative)标准是面向服务软件架构的典型架构,OSGi为面向服务插件开发提供了一种动态的、可部署的基础框架环境。QT是1991年奇趣科技开发的一个跨平台的C++图形用户界面应用程序框架,它提供给应用程序开发者建立艺术级的图形用户界面所需的所有功能。基于OSGi标准和QT提出并实现了一种面向服务的航电任务系统软件架构,介绍了OSGi标准以及QT,同时对QT实现OSGi中核心关键技术进行了分析,提供了一个航电任务系统的面向服务解决方案。     

IP over CCSDS协议适配的高速并行实现技术

天地一体化组网应用须在空间网和地面网之间部署IP over CCSDS(基于CCSDS空间链路承载IP业务)协议适配网关,以实现在高速CCSDS(空间数据系统咨询委员会)空间链路之上传输IP(互联网协议)数据包。针对此需求,提出一种IP over CCSDS协议适配的高速并行实现方法,并在Linux内核中采用多线程技术实现IP over CCSDS协议适配过程,通过实验进行测试与验证。测试表明,在处理器多核数目的范围内,协议适配处理性能随线程并发数目的增加而增加;当线程数目超过处理器核数时,受限于处理器核数和线程调度开销的影响,协议适配的性能并不能随着线程数目的增多而线性增加。后续,可利用FPGA(现场可编程门阵列)硬件逻辑电路的并行能力在硬件上实现协议适配的高速并行处理,并设计更高速率的同步接口,以从硬件上实现几千兆比特甚至几十千兆比特的高速IP over CCSDS协议适配。     

符合CCSDS标准的干涉测量系统接口设计

在参考国外各机构△DOR(双差分单向测距)干涉测量系统的数据接口设计方案和CCSDS(空间数据系统咨询委员会)相关标准的基础上,对我国干涉测量系统的数据接口与通信接口进行了设计。该设计方案与CCSDS标准《△DOR原始数据交换格式》相兼容,通信带宽可以满足对大数据量原始测量数据的实时传输。后续,将利用欧空局"金星快车"进行中欧双方干涉测量交互验证试验,验证双方相关处理系统的兼容性,以及相互传输的干涉测量原始数据格式与CCSDS RDEF(原始数据交换格式)的一致性。     

综合模块化航空电子核心系统技术研究

介绍了一种综合模块化航空电子核心系统.在系统应用需求及技术特征的分析基础上,提出了一种通用的开放式体系结构模型,并对系统的关键技术进行深入研究探讨,包括系统管理、网络通信、时间同步、容错策略等,最后给出系统设计方案的建议.系统具有可重构性、可重用性、可扩展性和健壮性,可满足先进飞机航空电子系统的应用要求,并为未来新型分布式综合模块化航空电子系统的研究与设计提供技术支持.