量载数据系统的结构

星载数据系统通过全星的计算机联网，建立统一数据管理，支持系统重组，文章探讨了星载铁选择原则；并提出并行计算机系统的几种结构比目前使用的总线型结构更适合星载数据系统     

空间数据系统发展展望

随着深空探测、星座组网飞行、天地一体化网络等新需求的牵引,空间数据系统经过几十年的发展,呈现多方面的发展趋势,主要包括拓扑结构从单星向天地一体化网络发展、处理方法由星载数据处理向综合信息处理转变、解决方案由长周期向快速响应及部署转变等。其中涉及的关键技术也是空间数据系统咨询委员会（CCSDS）目前研究的热点,本文从CCSDS的6个领域分别描述了CCSDS的重点研究方向,同时描述了随着空间数据系统的发展,星载数据系统在功能、拓扑结构、协议、硬件、软件等方面的发展趋势。     

一种星载控制计算机智能容错方法

  深空探测任务对星载控制计算机的智能性、环境适应性和自主性提出新的需求。介绍目前星载控制计算机容错方法的进展情况,提出可进化硬件容错这种可用于星载控制计算机容错设计的智能容错方法,给出该方法的三种实现结构,即并行结构、串行结构和具有故障检测功能的串行结构,并对各种结构进行分析和比较。最后,用仿真验证平台验证了串行结构的可行性和容错性。     

卫星计算机的最新发展及展望

本文重点概述了星载计算机结构体系的发展及其动向,同时扼要介绍了星载计算机微处理机的多种工艺发展及存贮器的有关情况。     

AOS虚拟信道链路控制器和VCDU合路器的设计实现

在深入研究高级在轨系统(AOS)标准和对星载数据系统进行分析的基础上,设计实现了AOS虚拟信道链路控制器和虚拟信道数据单元(VCDU)合路器。该设计采用现场可编程门阵列(FPGA)实现高级在轨系统虚拟信道链路控制(VCLC)子层的位流业务和虚拟信道存取(VCA)子层的VCA业务,完成了位流协议数据单元(B_PDU)的构造,VCDU的组装、调度、填充和定界等功能,实现了对整星数据流的统一管理。在卫星的星载数据系统设计中,将有效载荷数据和航天器平台数据合一,形成统一数据流,可以节约频率资源,支持宽带数据传输、实现整星数据流的统一管理,使整个系统更灵活、更开放、更有效,提高卫星的自主管理能力。     

CCSDS无损数据压缩算法的实现与应用研究

无损数据压缩是航天应用和遥感系统的重要业务之一。对CCSDS(空间数据系统咨询委员会)推荐的数据无损压缩标准进行了分析研究,讨论了其推荐算法的基本原理和编码方法,然后基于DSP(数字信号处理器)实现了该算法并对代码进行了优化。实验结果表明,DSP实现的CCSDS标准的无损数据压缩算法的数据处理速率可达11Mbit/s,可用于那些不需要很高数据吞吐率的星上数据处理任务。最后讨论了CCSDS无损数据压缩标准是如何融入CCSDS体制的星载数据系统中的。     

星载软件无线电平台及其单粒子效应研究方法

结合国内外研究进展,介绍了软件无线电技术在星载设备中的应用,给出了一种星载软件无线电平台的结构.针对单粒子效应对星载软件无线电平台可靠性影响,提出了一种软件无线电平台对抗单粒子效应的设计与验证方法,并给出了针对该平台中FPGA和DSP的故障注入方法.这种抗单粒子效应的研究方法和故障注入方法代价低、设计灵活,在某卫星星载多用户扩频接收机的可靠性设计过程中得到了验证和实施,使低等级高性能器件在星载信号处理平台中的应用成为可能.      

星载观测平台的视线误差分析

为分析星载观测平台各项误差源对视线测量精度的影响,研究了一种基于多参量的视线测量误差建模与评价方法.不同于以往卫星、相机的空间测量方式,针对卫星、转台、相机的观测结构,构建了从惯性空间到光学传感器像平面的目标成像模型及星载观测平台视线测量模型.通过推导星载观测平台视线测量误差与观测中13项误差源的关系,提出一种基于灵敏度分析的误差评价方法,并在三个轴向上分析了各项误差源对星载观测平台视线测量精度的影响.利用蒙特卡罗仿真试验验证了理论模型的有效性.结果表明,卫星轨道误差、卫星姿态误差、载荷平台角振动误差、内外框架转动误差、像平面目标像点的位置量化误差是影响星载观测平台视线测量精度的主要因素.该方法能够科学评估各项误差源对星载观测平台视线测量精度的影响,对星载观测平台的总体设计具有重要的应用价值.      

国外星载雷达高度计的发展和展望

70年代以来,星载雷达高度计在世界范围内得到了迅速的发展。文章讨论了星载雷达高度计的原理和特点,并且介绍了星载雷达高度计的重要意义、发展历史和背景以及它的发展状况。最后展望了星载雷达高度计的发展趋势。     

一种基于非面向对象语言的星载软件构件技术

为了进一步提高星载软件复用程度和解决航天器软件开发效率低下的问题,对星载软件特性和软件构件技术进行了分析和研究;对星载软件构件进行了定义,提出了一种基于非面向对象语言的、适用于星载软件开发和应用环境的星载软件构件模型。基于该模型开发的星载软件构件,具备独立性、完整性、可组装性和功能性。除此之外,对基于这种模型的星载软件构件设计、开发和使用方法进行了介绍,可以为采用非面向对象语言进行星载软件构件开发提供参考。在多个型号中对该技术展开实践,实践结果表明：提出的星载软件构件设计方法能够将星载软件开发效率提高2～5倍。     

面向深空探测应用的集成一体化载荷数管技术

深空探测对探测器有效载荷电子学及数管的轻小型化和自主能力提出了更高要求.将各载荷电子学与传统的载荷数管集成一体化设计,构建新型高度集成的载荷数管体系结构,可以实现资源集约利用,提高信息融合能力,利于实施自主管理.本文介绍了嫦娥系列探测器载荷电子学及数管设计的现状;提出两种新型一体化载荷数管体系结构,其中第一种低成本集成化方案已应用在中国首次火星探测任务中;通过对未来深空探测载荷数管的技术需求进行分析,对载荷数管发展趋势进行了展望.      

暗物质粒子探测卫星的集中式载荷管理系统

暗物质粒子探测卫星有效载荷由4种探测器组成,探测器的电子学前端共有28台设备.针对载荷设备数量多、接口复杂的特点,设计了一种通过载荷数管系统进行集中式载荷管理的方案,实现对探测器电子学前端的遥测、遥控、数据采集和二次电源供配电.同时,载荷数管系统具有大容量数据存储和高速数据复接功能,可分区存储科学数据和工程参数,在进入地面接收站时,将存储的科学数据和工程参数组成符合CCSDS协议的传输帧,经RS编码和加扰后发送给数传发射机.解决了突发式、多信源科学数据采集、存储,探测器在轨自主探测管理,大功率、低噪声二次电源配电等关键技术.该系统经过了在轨考核验证,结果表明控制和信息体系合理,自主探测管理和健康管理措施有效.      

基于可编程控制网关的一体化网络体系结构

当前IP网络和非IP网络长期共存,协议体系和通信体制互不相同,异构网络的互联互通困难.针对这个问题, 首先从异构网络间连接的关键节点——网关出发,通过将网关底层的数据转发和控制功能分离,并将网关上层的管控功能和应用服务功能抽取出来,提出了一种基于可编程控制网关的一体化网络体系结构.该系统结构将网络分为一体化网络协同管控单元、子网间可编程控制网关节点和异构子网3层,设计了基于典型异构网络的互联协议栈,以集成不同的网络协议.进一步在一体化网络构架的基础上,给出并分析了异构网络的抽象与描述、基于可编程网关的异构子网智能适配技术、一体化网络的资源管理与协同优化理论等关键技术.最后基于民用航空通信给出了一个异构互联示例,表明一体化网络体系结构的可行性.      

小卫星星务管理技术

阐述了第三代星上测、控、管系统 (星务系统 )的基本设计思想 ,它是基于现场控制、内嵌式微控制器和星上现场网络等概念开发的一项卫星新技术。该项技术实现传统卫星上的系统功能集成 ,具有全数字化、全网络连接、全分散式和在线组态的特点。该文给出星务系统与过去星上测控系统相比的最大两个概念跳跃 :内嵌式 ,整星全网络化。星务系统构成了一种星载柔性服务系统 ,用现场网络来协调、控制星上智能设备的相互联系 ,完成包括信息流、动作流、能量流的动态作业 ,可以在线下载任务和在线整定参数 ,改变传统卫星测控系统接口层的封闭性和专用性 ,实现星上设备“即连即用”。这就是构成星上集成电子学系统一体化的关键 ,构成“平台化”的核心。按星务系统技术设计 ,可以提高整星级可靠性和运行功能有效性 ,并可以加快研制进度和降低开发成本。该文还指出了星务系统和数管系统的不同 ,CAN总线和 15 5 3B的不同     

FY-2卫星的空间环境数据接收及警报系统

介绍了FY—2卫星探测数据的流通过程及接收处理．首先在FY-2卫星及探测器系统中，环境探测数据被收集、调制并发射，再由地基数据接收及解调系统将数据信号放大、解调还原并发送，最后由数据处理及警报系统将数据接收处理、保存显示，并对太阳质子事件、x耀斑进行自动电话报警．该系统是保障航天器安全和提高抗辐照水平的重要手段．     

卫星综合软件的体系结构研究

分析国内外卫星综合软件的现状和发展趋势,阐述设计软件体系结构的重要性．提出一种卫星综合软件的分层模块化体系结构,对此体系结构进行详细地分析和说明,并对其在软件复用、软件开发和测试方面的应用以及优点进行分析,表明分层模块化软件体系结构是提高卫星软件开发效率的有效途径．     

Advanced data acquisition system for SEVAN

Huge magnetic clouds of plasma emitted by the Sun dominate intense geomagnetic storm occurrences and simultaneously they are correlated with variations of spectra of particles and nuclei in the interplanetary space, ranging from subtermal solar wind ions till GeV energy galactic cosmic rays. For a reliable and fast forecast of Space Weather world-wide networks of particle detectors are operated at different latitudes, longitudes, and altitudes. Based on a new type of hybrid particle detector developed in the context of the International Heliophysical Year (IHY 2007) at Aragats Space Environmental Center (ASEC) we start to prepare hardware and software for the first sites of Space Environmental Viewing and Analysis Network (SEVAN). In the paper the architecture of the newly developed data acquisition system for SEVAN is presented. We plan to run the SEVAN network under one-and-the-same data acquisition system, enabling fast integration of data for on-line analysis of Solar Flare Events. An Advanced Data Acquisition System (ADAS) is designed as a distributed network of uniform components connected by Web Services. Its main component is Unified Readout and Control Server (URCS) which controls the underlying electronics by means of detector specific drivers and makes a preliminary analysis of the on-line data. The lower level components of URCS are implemented in C and a fast binary representation is used for the data exchange with electronics. However, after preprocessing, the data are converted to a self-describing hybrid XML/Binary format. To achieve better reliability all URCS are running on embedded computers without disk and fans to avoid the limited lifetime of moving mechanical parts. The data storage is carried out by means of high performance servers working in parallel to provide data security. These servers are periodically inquiring the data from all URCS and storing it in a MySQL database. The implementation of the control interface is based on high level web standards and, therefore, all properties of the system can be remotely managed and monitored by the operators using web browsers. The advanced data acquisition system at ASEC in Armenia was started in November, 2006. The reliability of the multi-client service was proven by continuously monitoring neutral and charged cosmic ray particles. Seven particle monitors are located at 2000 and 3200 m above sea level at a distance of 40 and 60 km from the main data server.     

关于CCSDS体制数据安全保护实施位置的探讨

主要阐述CCSDS（空间数据系统咨询委员会）标准的信息安全问题，重点是航天器安全，从分析空间数据面临的安全威胁出发，讨论了CCSDS不同安全实施位置的特点；并在此基础上，通过对CCSDS业务及数据结构的影响对比，总结出不同安全实施方法的优缺点，该结合对于采用CCSDS标准的空间数据系统如何解决信息安全问题，具有一定的参考价值。     

基于CCSDS的遥科学试验台通信链路的概念研究

为了有效地利用空间站资源,提出了遥科学的概念。利用空间站的微重力环境所做的各种科学实验,需要空地间交互地进行通信,空间数据系统咨询委员会（ＣＣＳＤＳ）为这种通信键路制定了一系列标准。着重讨论了遥科学对通信链路的要求,适于遥科学实验的空间数据系统模型以及天基、地基通信系统框图。     

基于地面分布式数据中心的天地一体化网络

天地一体化网络通常具有覆盖范围广、数据传输量大等特点。现有的一体化网络研究侧重于网络间传输协议,以及如何有效管理网络资源等。但考虑到当前卫星网络数据处理能力相对较差,而地面网络发展已非常成熟,因此将一体化网络与数据中心网络融合,把数据中心网分布式地接入骨干光网络中,卫星作为网络的传输节点与地面分布式数据中心网络构成统一整体;以中国电信骨干网为基础,针对一体化网络的内部传输代价和外部请求代价等多种因素,进行折中,使用整数线性规划得到网络的最优化部署。所提出的网络架构能很好地满足一体化网络的要求,提供了一种具有竞争力的信息平台设计架构。