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...     

CCSDS XTCE研究综述

综述航天任务操作数据库的国际标准框架XTCE(基于XML的遥测遥控信息交换标准),主要对XTCE的产生背景、框架组织结构、典型应用模式等内容进行了描述。在重点介绍框架中遥测元数据描述语言及其应用实例的基础上,着重分析了国内外对XTCE的研究及应用现状,并进一步指出推广XTCE的深远意义。最后针对目前航天任务的特点,对XTCE的应用前景进行了展望。     

CCSDS XTCE在航天任务中的应用研究

主要研究探讨目前XTCE(基于XML的遥测遥控信息交换标准)在国内外的应用情况。首先介绍了XTCE标准的创建背景和基本概念;然后通过SCOS-2000(飞行器控制和操作系统2000)和JWST(詹姆斯-韦伯太空望远镜)2个应用实例说明了XTCE的应用场景和应用价值;最后针对我国测控数据的交换现状,具体分析了国内在进行测控数据交换时应该借鉴XTCE标准的原因,并就此提出使用XTCE的建议。     

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.     

基于传统遥控体制的分包遥控方案设计

针对我国现有大部分航天任务基于传统的PCM(脉冲编码调制)遥控体制,与CCSDS(空间数据系统咨询委员会)发布的上行遥控协议族标准不相符的情况,通过对分包遥控协议族和传统遥控体制的研究和分析,提出一种基于传统遥控体制下的分包遥控协议实现方案。将该方案与传统PCM遥控方案进行了对比和分析,结果表明,该方案不需要修改传统遥控体制的硬件体制,改动成本低;并且具备标准分包遥控分层、灵活、扩展性良好等优点,能够满足新一代航天器数据上行传输的需求。     

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.     

GEO卫星地敏自主干扰保护失效实时处置方法

地球同步轨道卫星在每年春分、秋分前后25d左右一般会出现地敏探头太阳干扰,可以采用星上自主方式进行地敏干扰保护,以防御此种干扰的影响。星上自主干扰保护失效时,需要通过地面发送卫星遥控指令处置。由于当前GEO(Geostationary Earth Orbit,地球同步轨道)卫星地球敏感器自主干扰保护失效的实时处置占用遥控平台时间过长,会严重影响卫星有效载荷应用。所以,针对此问题,在地敏确定卫星姿态原理的基础上,分析了地敏自主干扰保护失效的机理,提出了基于软件进程的地敏太阳干扰保护流程和操作计划,设计了基于遥控指令序列的卫星实时判断脚本。经验证,此方法可将遥控平台占用时间从4h缩短至30min以内,为卫星有效载荷应用留出了时间窗口。     

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。     

基于航天器控制语言的东三平台卫星遥控作业设计与实现

针对东三平台卫星的飞行任务要求,分析了地面测控系统和卫星飞行程序,提出了遥控作业的数据接口及设计原则,并通过作业例程验证了该设计方法。利用该方法设计的系列遥控作业目前已应用在东三平台卫星的测控工程中。     

CCSDS遥控通信操作规程应用

由于遥控通信的重要性,为了在有噪声的链路空间中可靠地传输遥控数据,CCSDS(空间数据系统咨询委员会)提供了遥控COP-1(通信操作规程)建议书。该探作规程使用遥控空间链路协议,规定了空间任务中地—空或空—空通信链路间应用数据的自动重传操作规程,保证了用户业务数据的正确传输。此外,还介绍了CCSDS标准建议书中的遥控通信操作规程的概念、业务类型,并对其中使用的内部规程接口、业务数据传输操作规程以及滑动窗口的应用进行了详细说明。     

通用EIFS分布确定方法改进研究

基于概率断裂力学的基本假设和原理,提出一种改进的通用EIFS分布确定方法。新方法用小裂纹扩展曲线计算多种参考裂纹尺寸水平下的TTCI值,并对其进行极大似然估计。然后利用约束最小二乘法确定不同应力下的裂纹扩展参数和通用EIFS分布上限。在此基础上,根据分布参数的通用性条件确定通用EIFS分布参数。与改进前的方法相比,新方法充分利用分布函数和裂纹扩展提供的信息,提高参数估计的合理性和可靠性。对某零件的原始疲劳质量分析证明改进方法是可行的,便于工程应用。     

BTT导弹三维制导控制一体化建模与仿真

针对带有一定机动能力的飞行目标,结合弹目运动关系与导弹自身的动力学特性,给出了倾斜转弯(BTT)拦截导弹的俯仰、滚转、航向三通道独立制导控制一体化(IGC)设计。首先分别建立三通道数学模型,并给出了指令信号的计算形式,随后设计了基于动态面的IGC反步控制算法,最后在三维空间下进行目标拦截仿真验证。仿真结果表明,所建立的三通道模型能够充分描述目标与导弹之间的运动关系,设计的算法能够实现导弹对目标的精确拦截,且具有一定的抗机动能力。     

数据库技术在航天测控任务中的应用

本文论述了数据库技术用于航天测控任务的可行性与应用范围，并举例介绍了其实现过程。生成遥测、遥控处理初始化数据文件、生成定义遥测处理结果表的批命令文件和生成数据转入程序这三个例子，对遥测参数描述表进行了多用途利用，突破了一般数据库的查询统计操作，实现了对数据的深层利用。本文通过对遥控指令查询遥测相关参数变化的例子，说明了用关系数据库描述实体关系简单明了，体现了数据库技术的优越性。     

低成本卫星地面控制设施的设计

该设计方法的核心是:卫星操作中的公共部分,即遥控、跟踪、子系统分析(包括遥测处理)、系统规划和调度、轨道确定和保持、数据传送和控制。特殊卫星任务的应用和操作另行考虑,以保证本设计方法可应用于许多种卫星系统。关于特殊卫星任务的讨论将限制在了解支持航天任务的地面控制设施总规模和业务范围。分离出“通用”卫星操作功能,可研究出一种低成本通用设计方法,该方法允许对系统作阶段性改进,而对在轨设施和测控性能影响极小。该方法的目标是提高卫星系统的可扩展性、可维护性和可操作性。     

测控网遥控指令处理系统概述

本测控网遥控指令处理系统(NCPS)是一个使用多总线/68030微处理器的航天器遥控系统,由Bendix现场工程公司为美国航空航天局(NASA)地面测控站研制的。该系统将安装在全球地面站上,为航天计划操作控制中心(POCC)提供对航天器(如LANDSAT,跟踪与数据中继卫星和雨云-7卫星)操作的遥控能力。该NCPS要与POCC及本地操作员相互协作,共同处理配置请求,产生调制的上行序列,并向用户报告地面遥控线路的状态。本文分两部分介绍NCPS,第一部分叙述系统功能和硬件,第二部分叙述若干软件设计问题,包括:灵活的、可扩展的用户界面的实施,最大限度采用可复用软件模块以及Bendix现场工程公司设计的开发工具的验证。     

基于数据分发服务动态发现的通信监控设计

数据分发服务（DDS）在复杂航电系统中的应用越来越广泛，其以数据为中心的发布/订阅机制，解决了复杂系统异构、分布式、动态扩展、互操作和可移植的问题，同时也带来了系统描述和通信监控的困难。基于DDS实体动态发现的原理，提出了一种能够动态构建应用主题类型化接口，实现对网络中DDS实体间通信进行监控的通用设计方法。该方法能够满足基于DDS网络的通信监控需求，提高复杂系统快速集成和联调排故的效率。     

船载测控系统遥控小环误码分析与解决方案

针对某型船载测控系统中遥控设备存在遥控小环比对误码故障,在分析遥控小环接收解调机理基础上,通过模拟仿真和试验研究,建立了遥控副载波收发相位延迟与数据解调间的关系模型,提出了解决遥控小环设备误码问题的设计方案。试验结果表明,该方案对于解决船载测控系统中遥控小环比对误码问题是有效的、可靠的,降低了遥控指令小环比对错误的虚、漏概率,确保了遥控指令发送状态信息的实时监视。     

STK三维模型制作与优化方法研究

为建立逼真的三维模型,在STK(卫星工具包)软件中进行任务仿真,讨论了直接获取mdl格式模型、编写mdl文件、转换模型等3种STK模型制作方法,并对这几种制作方法的优缺点进行了分析。针对不同制作方法带来的模型问题,重点探讨了组件层次调整、形状修改、显示效果优化、动作关节优化、特效设置等5种mdl格式模型优化方法。通过实例说明5种优化方法的优化效果,结果表明相关方法能有效地优化模型。     

AOS标准在海洋动力环境探测卫星中的应用

以我国在轨成功运行的首发海洋动力环境探测卫星为例,描述了在我国遥感卫星中首次全面采用AOS(高级在轨系统)标准实现整星数据流统一动态管理的数据管理方案。该方案采用AOS标准的源包多路复用机制实现对卫星遥测数据的动态调度传输,提高了信道利用率;采用虚拟信道的动态调度机制在数传信道和激光通信信道实现将卫星的低速平台数据和高速有效载荷业务数据进行动态合路传输,从而实现整星信息的综合利用,增强了卫星自主管理能力。针对卫星在轨应用情况,对该方案的优点进行了总结。     

通信卫星模拟器通用基础平台设计研究

卫星模拟器主要是对地面测控系统遥测接收和遥控指令发送的工作状态进行检查和验证,验证地面测控系统设备正确性,提高地面测控系统对卫星故障的应急处理能力等。本文从软件系统架构高度对不同卫星各分系统模型共有属性进行抽象提炼和设计研究,提高软件架构及模块的复用性、扩展性和维护性,通信卫星模拟器通用基础平台可同时验证不同卫星对地面测试系统的任务要求,使不同卫星模拟器的建设和地面系统测试支持可以纳入一个规范化、通用化的系统框架中。