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。     

基于TTEthernet的综合电子系统通信网络研究

星上总线技术是综合电子系统的关键技术之一,决定了星上电子设备的功能划分及整星信息系统的可靠性设计。选择时间触发以太网(Time-Triggered Ethernet,TTEthernet)作为综合电子系统的核心总线,从网络通信机制、时间同步计算和容错性能等方面分析了TTEthernet的特性及其星载应用的优势,并在此基础上构建基于TTEthernet的综合电子系统通信网络,提出了该通信网络在拓扑结构、系统同步过程和通信协议等方面的具体实现方法,对TTEthernet在卫星中的应用进行了探索,可为TTEthernet在航天领域的研究与应用提供借鉴。     

小卫星新一代CAN FD总线应用技术研究

针对现有小卫星CAN总线通信能力无法满足大规模星载软件在轨重构需求,文章在剖析高传输速率灵活可变数据率控制局域网络(CAN FD)总线技术特点后,提出了适用于小卫星软件在轨重构的新一代CAN FD总线技术应用方法,设计了卫星数据模型(SDM)、总线动态数据实时管理协议,进行了小卫星CAN FD总线架构设计,以及基于小卫星即插即用技术、静动态信息融合的CAN FD总线时序设计,解决了传统CAN总线协议无法适用于小卫星即插即用、高传输速率下总线通信时间占用率过高的瓶颈问题;通过设计CAN FD总线节点,对星载星务主机与下位机之间CAN FD总线通信进行了测试验证,结果表明:CAN FD总线通信协议很好地支持节点的即插即用,通信速率可以达到5 Mbit/s,满足小卫星星载软件的重构需求,可为后续小卫星工程应用提供参考。     

ZigBee无线网络星载应用可行性研究

针对当前卫星上存在电缆多、电气连接复杂等问题,文章提出用ZigBee无线网络代替传统星载总线的设计构想。结合空间应用的特点,对ZigBee星载应用的优势进行了分析,并提出了相应的可行性设计建议,包括ZigBee星载应用的系统组成、网络拓扑、帧结构以及网络节点的实现方案,研究结果可以为未来卫星和空间站电子系统的设计提供参考。     

基于SM750的嵌入式星载计算机设计

SM750是一款高性能、低功耗微处理器,它由1个处理器核、 1个L2cache接口和60X总线组成,采用32位PowerPC体系结构精简指令集(RISC),是星载计算机的核心部件。根据某星载计算机系统集成方案,提出一种基于SM750的星载计算机设计方案,研究SM750处理器模块的特点、原理和组成以及星载计算机搭载的嵌入式系统AIC-OS,为高性能嵌入式星载计算机设计提供一种思路。     

面向载人月球探测的确定性以太网应用研究

确定性以太网（时间触发以太网和时间敏感网络）是在传统以太网上增加时间同步、时间感知整形等机制,能够提供高可靠低时延的确定性通信服务的技术。确定性以太网在航天器中的应用,可以解决现有总线难以满足未来空间系统架构开放性、数据处理实时性和数据传输可靠性等应用需求的问题。对确定性以太网技术产生的背景、技术原理和发展现状进行分析,提出一种“先融合后增强”的推进步骤,即由时间触发以太网和时间敏感网络融合的架构逐步过渡到完整的时间敏感网络架构,为我国未来航天器信息系统数据总线的设计和实现提供思路。     

基于1553B和SpaceWire组合网络的星载数据管理软件设计

为同时满足对于星务管理数据和高速载荷数据的传输要求,国内外的飞行器趋于使用1553B和SpaceWire组合网络来进行星上数据传输.复杂而灵活的数据传输要求使得卫星数据流设计中引入了大量标准协议,同时大大增加了星载数据管理软件的复杂度.对一种基于1553B和SpaceWire组合网络的星载数据管理软件的协议体系进行了介...     

星载FlexRay总线应用层传输方法研究

现代卫星星上综合电子分布式拓扑结构,作为电子系统信息交互媒介的数据总线,其性能直接影响着星上电子系统的信息交流与共享。文章选择了新一代车载FlexRay总线作为星上电子系统数据总线,结合星载应用,阐述了FlexRay总线的数据帧结构,给出了卫星应用FlexRay总线静态段时隙和动态段"微时隙"大小的计算方法,并定义了FlexRay总线动态段、静态段的时隙参数。最后,分析了星上电子系统的工作模式,配置了FlexRay总线星上时隙。此应用层传输方法能够满足卫星应用FlexRay总线的通信实时性和稳定性要求。     

一种用于星载系统可靠性评测的软件故障注入工具

随着计算机应用的日益广泛和复杂,很多传统的故障注入技术及工具已经在很多领域面临着新的挑战.本文详细介绍了由本课题组自主研究开发的一种用于评测星载系统可靠性的软件故障注入工具(SFIOS),该故障注入工具针对星载系统这一特殊对象而开发,采用包括时间、空间、事件在内的多种故障触发方式,不仅能通过软件的方式随时随地注入接近实际的星载故障,而且操作简单,不需要修改星载系统的应用任务,对星载系统影响较小。实验结果表明,采用该故障注入工具评测星载系统可靠性的具有较多的优点和潜力。     

SpaceFibre星载网络服务质量实现研究

为实现SpaceFibre星载网络中短时间内大量实时数据流的可靠传输,满足不同空间任务的服务质量(QoS)要求,提出一种基于二进制序列调度的新算法。该算法根据星载网络中的不同流量特征生成对应的二进制调度序列,可以很好地解决复杂数据流量的调度与不同数据流量带宽需求之间的权衡问题,实现了SpaceFibre协议框架下的QoS功能。最后给出了算法的延时性能分析与实例仿真,结果表明由该算法生成的二进制序列调度机制在传输时延上有着较好的灵活性和确定性。     

基于北斗三号短报文的共视数据压缩传输方法

共视时间比对通过交换两地共视数据完成远距离高精度的时间比对。针对无地面通信网地区,本文提出了一种基于北斗短报文的共视数据压缩传输方法,该方法通过将共视数据进行压缩,利用北斗的短报文功能对压缩后的共视数据进行实时传输,在无地面通信网的地区进行了共视时间比对试验。试验结果表明,本文设计的共视数据压缩方法具有较好的压缩效果,可以通过北斗短报文实现无地面通信网的情况下的实时共视时间比对。     

SpaceWire与SpaceFibre高速总线发展与研究

介绍SpaceWire总线和SpaceFibre网络的基本情况及其构成。分析了两者用于航天器时的优点。综述了两者在国内外发展和基础研究状况,给出了研究与应用中的高可靠SpaceWire-D信息组网和高速SpaceFibre网络传输等关键技术。     

Iteration-based identification of faulty links in LEO/MEO satellite communication networks

Satellite systems are going to be an important part of the future personal communication infrastructure. The first-generation candidates for satellite personal communication networks (S-PCN) will rely on low earth orbiting (LEO) and medium earth orbiting (MEO) constellations. For LEO satellite systems employing intersatellite links (ISLs), we present a iteration-based algorithm to identify faulty links, which applies to a satellite network assuming a connection-oriented network structure, e.g., ATM or ATM-type switches on-board satellites. In the algorithm a management satellite can autonomously and real-time identify a ranked list of the most probable failed network links through building discrete-time dynamic virtual topology graph (DT-DVTG), then testing can be used to quickly pinpoint the actual faulty links. The performance of the algorithm is evaluated through simulations.     

限时令牌网络实时特性的关键参数研究

针对限时令牌网络消息传输的实时性问题 ,建立了网络和消息模型 ,指出影响网络实时性能的关键参数 ,并依据线性令牌传递网络 ( L TPB)的消息调度原则推导出其关键参数的数学表达 ,最后 ,对限时令牌网络典型代表光纤分布式数据接口网络 ( FDDI)和 L TPB的实时特性进行了分析比较     

机载LTPB与FDDI网络分析与比较

对ＬＴＰＢ和ＦＤＤＩ两种光纤数据总线的拓扑结构、传输协议和消息延时等特性进行了比较分析。ＬＴＰＢ总线是为航空电子系统设计的网络协议，它具有功耗低，容错能力和实时性强的特点，将成为未来飞行器上总线系统的主流。ＦＤＤＩ可支持很大的网络规模，技术成熟成本低，因此适合于大型民用机载应用环境     

面向星载应用的1553B总线仿真卡二次开发软件

提炼和抽象了星载总线功能,尤其是总线复杂通信功能对1553B总线仿真卡二次开发软件的通用需求,在此基础上对总线仿真卡二次开发软件面向应用层的发送与接收子地址关联、服务请求设置响应与清除、模拟总线消息内容按多种规律变化等3个新功能进行了介绍,并列举实例加以说明,文章所述方法已在多颗遥感卫星上得到了应用。