基于XTCE标准的遥测数据处理软件架构研究

XTCE(基于可扩展标记语言的遥测遥控信息交换)数据规范是CCSDS(空间数据系统咨询委员会)发布的空间任务遥测遥控信息描述模型和数据交换格式,旨在为遥测遥控信息定义提供一种标准方式,进而减少遥测数据处理软件支持异构任务的工作量,减少开发成本,缩短开发周期,降低开发风险.本文首先介绍XTCE的整体框架,重点介绍了XTC...     

基于CCSDS MO服务参考模型公共服务接口设计

为提高飞行器任务运控系统的可重用性和可扩展性,对基于CCSDS(空间数据系统咨询委员会)MO(任务运营)服务参考模型的系统设计和实现方法进行了研究。针对MO服务参考模型的核心服务层,以我国飞行器任务运控系统的需求为出发点,在分析了MO服务参考框架、MO服务定义、运控功能服务定义和公共服务组成的基础上,对MO各公共服务的接口进行了分析与设计。采用面向对象方法学、设计模式等理念,设计并实现了相关公共服务接口。通过向运控功能服务提供API(应用程序接口),可以支持系统应用层开发。这为建立符合CCSDS MO服务参考模型的飞行器任务运控系统,并实现系统的可扩展性和可重用性提供了支持。     

面向FPSS的通用星载NandFlash存储器设计

由于星上遥测数据量及应用需求的增加,传统的简单存储回放存储模式满足不了新指标、新功能的应用要求。因此面向CCSDS(空间数据系统咨询委员会)中的FPSS(文件和包存储服务)要求,通过研究NandFlash存储、YAFFS(Yet Another Flash File System)文件系统及SOIS(航天器星载接口业务)的FPSS服务等技术,提出面向FPSS服务的未来卫星平台通用星载NandFlash存储器设计方案。该方案为上层应用软件提供文件/包存储服务,为其他分系统提供基于总线的网络文件/包存储服务。具有层次化、模块化的特点,可以作为通用存储平台满足未来采用SOIS业务的各种卫星的应用需求。     

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。     

CCSDS建议在某新型航天器测控中的应用

CCSDS(空间数据系统咨询委员会)建议的AOS(高级在轨系统)数据传输机制和TM(遥测)信道编码,较好地满足了某新型航天器遥测功能服务于多数据源、信号格式采用帧结构以及链路采用高性能信道编码的要求。某新型航天器测控采用AOS建议的插入业务和位流业务专用虚拟信道分别解决了多个不同特征数据源的遥测数据等时传输问题;采用CCSDS建议的传送帧结构满足了非相干测量功能对下行信号的要求;同时参考CCSDS遥测同步和信道编码建议中Turbo码的码型设计和码块同步方法,完成了下行链路高性能信道编码设计。     

基于PUS协议的通用遥控指令设计及其XTCE描述

为了解决现今各卫星型号中遥控指令形式多样、参数多变、指令设计繁琐的问题,提出了一种通用的卫星遥控指令设计方法。该方法参考PUS(Packet Utilization Standard,包应用标准)对遥控指令包格式进行通用化设计,并使用XTCE(XML Telemetric and Command Exchange,基于可扩展标记语言的遥测遥控数据交换)格式对遥控指令格式和内容进行描述,能够快速有效地进行遥控指令的设计和动态生成,在满足卫星遥控指令设计和应用需求的同时又具有较好的通用性和继承性。实践表明,基于PUS协议的通用遥控指令设计方法及其XTCE描述能够有效地降低地面应用和测试软件的复杂度,提高软件的通用性和可靠性,缩短研制周期,降低卫星研制成本。     

CCSDS建议在深空探测中的应用

对目前已经比较成熟应用在国际深空任务中的各类CCSDS(空间数据系统咨询委员会)建议进行了梳理,分析了CCSDS工作组及兴趣组中正在讨论的与深空任务有关、值得关注的技术发展动向。从深空地面支持设施和任务2个层面分析了CCSDS建议在我国的应用情况,建议进一步提高在我国相关任务中应用CCSDS建议的程度,对交互支持管理业务、CFDP(CCSDS文件传输协议)、GMSK+PN(高斯最小频移键控+伪码)调制、DTN(容延迟网络)等技术开展研究与应用。     

CCSDS建议在深空通信导航中的应用研究

结合深空通信导航技术的发展趋势,通过分析CCSDS(空间数据系统咨询委员会)的研究领域、应用CCS-DS建议的空间任务,梳理出与深空通信导航相关的CCSDS建议。详细论述了深空任务中射频与调制、带宽频率调制、再生伪码测距以及相对差分单向测距等技术体制的CCSDS建议内容。并重点分析了CCSDS建议对我国深空测控网建设的影响,提出了我国深空测控设备符合CCSDS标准的技术要求。     

CCSDS空间网络互联协议发展及启示

空间互联网将是由各种区域网构成的复杂异构网络,为了使其能够逐步实现自动化运行,网络效益得到最大程度的发挥,须做好网络互联的顶层规划与设计,并开发具体的标准技术.根据近年CCSDS (Consultative Committee for Space Data Systems,空间数据系统咨询委员会)发布的建议书,以及相关工作组的项目规划情况,介绍了SSI(Solar System Internetwork,太阳系互联网)体系结构、IPoC(IP over CCSDS space links,在CCSDS空间链路之上承载IP),以及DTN(Delay Tolerant Networking,容延迟网络)等标准项目.从CCSDS空间网络互联技术的发展历程不难得出结论:我国未来空间网络互联应注重区域网之间互联的顶层设计;区域网内部各子网之间的互联技术应选择以航天任务需求牵引为主;DTN将在区域网之间互联以及区域网从简单到复杂发展中都发挥重要作用.     

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。     

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。     

CCSDS命令与数据获取业务应用分析

针对传统星载数据管理系统应用层与数据访问层耦合度高,应用软件进行设备访问时须了解底层硬件细节、软件复用率低等问题,研究了CCSDS(Consultative Committee for Space Data Systems,空间数据系统咨询委员会)制定的CDAS(Command and Data Acquisition Service,命令与数据获取业务)的功能、特点及其工作原理,结合新一代综合电子系统的硬件模块功能特点,深入分析了如何在综合电子系统中实现CDAS.CDAS已在某预研课题综合电子样机中应用,测试试验表明,CDAS应用于综合电子系统可以为上层应用提供便捷的设备访问服务,为综合电子系统实现任务规划等复杂功能提供有力的技术保障.     

基于CCSDS标准的航天器上行遥控链路 协议体系与可靠性技术

针对航天测控领域中上行遥控业务的协议体系选择与可靠性设计问题,在对我国现行国军标技术指标要求与现有航天测控系统天地基遥控技术特点进行归纳梳理的基础上,基于空间段信息传输无线链路特点与CCSDS(Consultative Committee for Space Data Systems,空间数据系统咨询委员会)标准规范,研究给出了适用于我国航天测控任务的空间段遥控协议体系与可靠性措施,利用梳理统计方法对上行遥控体制进行了数学建模分析,并与CCSDS给出的应用算例进行了对比分析.分析结果表明,所涉及的上行遥控体制与CCSDS标准规范的工作效能基本相当,能够满足我国航天任务上行遥控任务使用需求.     

基于冗余连接机制的SLE网络协议体系模型

CCSDS(Consultative Committee for Space Data Systems,空间数据系统咨询委员会)SLE(Space Link Extension,空间链路拓展)网络协议体系模型中,一个服务实例只支持建立一个物理通信链路,造成上层应用与下层链路耦合过强,存在一定的安全隐患。针对此问题,设计了基于冗余连接机制的SLE网络协议体系模型,该模型在现有的SLE网络协议体系模型中增加了逻辑连接层,支持单一服务实例同时使用多个物理链路进行空间数据传输,可根据多连接状态重新设计TML(Transport Mapping Layer,传输映射层)状态变换关系以及数据传输模式。该模型能够兼容现有的SLE网络传输体系模型,提高SLE服务的可靠性。     

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.     

Leasecraft: An Innovative Space Vehicle

The Leasecraft system is an innovative means to provide a permanent mobile platform in low Earth orbit and the related launch, integration, test, operation, and in-orbit servicing for payloads of industrial and government users. The Leasecraft system is being funded and developed by Fairchild Industries and furthers the industrialization of space with its significant business potential. The technology and techniques underlying this venture are derived from the shuttle compatible multimission modular spacecraft (presently used for the NASA solar maximum mission and Landsat-D/D' mission) and the upcoming demonstration of shuttle repair to be performed on the solar maximum satellite in the first quarter of 1984. Leasecraft can be identified as a system, comprising a low orbit space platform, an operations control center, user accommodations, and services such as payload interfaces, documentation, and ground support equipment and procedures. The combination of these elements facilitates the use of the space environment by both the space and nonspace oriented user. Early potential applications of Leasecraft include the processing of pharmaceuticals and materials, satellite-aided search and rescue, data collection, and support of NASA's astrophysics programs. Initial assessments made concerning the benefits to users and the cost of providing these benefits indicates that Leasecraft can provide needed services at very competitive rates. The leasing arrangement is cost effective as compared with present spacecraft platform development and cost assessment techniques.     

STEREO Ground Segment, Science Operations, and Data Archive

Vitally important to the success of any mission is the ground support system used for commanding the spacecraft, receiving the telemetry, and processing the results. We describe the ground system used for the STEREO mission, consisting of the Mission Operations Center, the individual Payload Operations Centers for each instrument, and the STEREO Science Center, together with mission support from the Flight Dynamics Facility, Deep Space Mission System, and the Space Environment Center. The mission planning process is described, as is the data flow from spacecraft telemetry to processed science data to long-term archive. We describe the online resources that researchers will be able to use to access STEREO planning resources, science data, and analysis software. The STEREO Joint Observations Program system is described, with instructions on how observers can participate. Finally, we describe the near-real-time processing of the “space weather beacon” telemetry, which is a low telemetry rate quicklook product available close to 24 hours a day, with the intended use of space weather forecasting.     

全球卫星导航星座网络协议体系与运行模式

针对全球卫星导航星座网络建设初期或论证阶段所涉及的网络体系结构、协议体系及相关组网等技术问题,开展了基于导航星座星间链路构建空间信息网络的技术研究,分别提出了由子网、接入网、骨干网等节点及其相互之间星间、星地无线链路构成的分层网络系统结构,设计了兼容遥控、遥测、测量与网络交互支持等业务的基于IP over CCSDS(基于空间数据系统咨询委员会标准的空间链路承载互联网协议业务)的协议体系,给出了全系统基本通信业务运行模式等。与传统高轨卫星通信系统相比,该星座网络具有高覆盖、低时延、随遇接入等优点,可实现星座导航性能与中低轨及地面用户通信性能的全方位提升,相关结果对我国全球卫星导航星座网络技术研究具有一定的参考意义。