CCSDS在我国航天领域的应用展望

CCSDS(空间数据系统咨询委员会)建议有利于增强测控系统互联互通互支持能力,满足未来航天任务对空间信息高速传输及灵活高效信息调度机制的要求,应当作为我国构建天地一体化信息网络的首选标准。提出了加强顶层设计、循序渐进地推进CCSDS建议在我国实现工程化应用的总体思路,并提出在应用过程中应当注重创新任务操作模式、关注信息安全、深化关键技术研究与验证。     

ECSS通信标准E-50发展现状简介

对ECSS通信标准E-50的组成、通信协议及其与CCSDS系列标准的差异和关系进行分析,并结合空间数据通信参考模型的具体应用,介绍该标准的使用方法,提出我国应用与借鉴国际空间数据传输标准的建议。     

星间链路在空间态势感知中的应用研究

通过对星间链路和空间态势感知系统国内外发展现状的分析,指出星间链路在空间信息有效获取、安全传输和实时应用以及保障空间态势感知系统战场生存能力等方面起着重要的作用.针对星间链路在未来空间态势感知系统中的应用需求,提出包含空间通信模型和空间导航模型在内的空间感知体系基本架构,并对该架构下星间链路的设计要求或者特点进行分析,指出星间链路应该具有灵活可变的星间路由策略和联网结构,并能够支持高速可变和安全可靠的星间数据传输.分别从空间网络和卫星节点2个层面提出了系统实现的关键技术,并给出部分关键技术的研究重点和研究方法.上述研究结果可以为星间链路及相关领域的研究工作提供一定的借鉴和帮助.     

RF communications subsystem for the Radiation Belt Storm Probes mission

The NASA Radiation Belt Storm Probes (RBSP) mission, currently in Phase B, is a two-spacecraft, Earth-orbiting mission, which will launch in 2012. The spacecraft's S-band radio frequency (RF) telecommunications subsystem has three primary functions: provide spacecraft command capability, provide spacecraft telemetry and science data return, and provide accurate Doppler data for navigation. The primary communications link to the ground is via the Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory's (JHU/APL) 18 m dish, with secondary links to the NASA 13 m Ground Network and the Tracking and Data Relay Spacecraft System (TDRSS) in single-access mode. The on-board RF subsystem features the APL-built coherent transceiver and in-house builds of a solid-state power amplifier and conical bifilar helix broad-beam antennas. The coherent transceiver provides coherency digitally, and controls the downlink data rate and encoding within its field-programmable gate array (FPGA). The transceiver also provides a critical command decoder (CCD) function, which is used to protect against box-level upsets in the C&DH subsystem. Because RBSP is a spin-stabilized mission, the antennas must be symmetric about the spin axis. Two broad-beam antennas point along both ends of the spin axis, providing communication coverage from boresight to 70°. An RF splitter excites both antennas; therefore, the mission is designed such that no communications are required close to 90° from the spin axis due to the interferometer effect from the two antennas. To maximize the total downlink volume from the spacecraft, the CCSDS File Delivery Protocol (CFDP) has been baselined for the RBSP mission. During real-time ground contacts with the APL ground station, downlinked files are checked for errors. Handshaking between flight and ground CFDP software results in requests to retransmit only the file fragments lost due to dropouts. This allows minimization of RF link margins, thereby maximizing data rate and thus data volume.     

一种结构化LDPC码的部分并行译码器设计

CCSDS标准给出的低密度奇偶校验码(Low Density Parity Check,LDPC)其子矩阵具有不同的列重,这给部分并行译码器的设计带来困难。本文针对如何高效实现CCSDS中LDPC码部分并行译码的问题,根据该类码的准循环特性,将码的校验矩阵分解成3个矩阵的和,提出了一种能够部分并行译码的译码器结构。利用本文提出的方法设计译码器时可以在译码时延和译码复杂度之间进行折中。     

基于CCSDS高级在轨系统的MPDU复用效率研究

MPDU包信道复用作为CCSDS两级多路复用机制的第一级,其复用效率直接影响CCSDS高级在轨系统的高效性和有效数据的承载能力.在泊松分布固定包长成帧模型的基础上,提出了高阶剩余函数的概念,并给出了MPDU复用效率递推公式.仿真结果表明,随着阶数的增加,理论与仿真曲线呈逼近趋势,对4阶递推公式最小相对误差可达1.3329%.     

空间站空间因特网与空间通信链路设计

为改善在空间站长期值守的航天员的业务生活,提出建立空间站网吧,为航天员提供因特网服务的构想。为此分析研究空间站空间因特网服务系统及其关键技术,提出空间站空间因特网服务系统构建方案。结合这一系统构建方案,一是研究解决了支持复杂异构网络运行的空间因特网网络协议设计技术,空间站空间因特网直接采用TCP/IP协议,并通过系统设计,较好地克服了TCP/IP协议不能适应空间通信链路的难题,支持采用基于TCP/IP协议的商用货架(COTS)软、硬件产品,可明显降低空间站空间因特网服务系统建设与维护成本;二是研究解决了涉及空间站测控通信网运行安全和空间信息安全的空间通信链路设计技术,空间站在同一条空间通信链路同时传输空间因特网数据和空间站测控通信数据,空间通信链路采用CCSDS的AOS协议,并通过建立虚拟的物理信道,解决了空间因特网数据和空间站测控通信数据的安全隔离问题,能满足空间站测控通信网运行安全和空间信息安全的要求。     

易于硬件实现的遥感图像两倍压缩算法

结合干涉多光谱遥感图像航天应用的要求,参考CCSDS标准无损压缩算法,提出了一种易于硬件实现的干涉多光谱遥感图像无损／近无损压缩算法。该算法在对12bit干涉多光谱图像进行2倍压缩时压缩性能与JPEG 2000标准算法相当,但算法复杂度和所需存储空间大大降低,在单片FPGA内部即可实现全部压缩功能,可以很好地满足航天应用的要求。     

基于CCSDS空间数据链路安全协议的星载遥控认证保护

在国际空间数据系统咨询委员会(CCSDS)规定的空间遥控系统数据传输体制下,对星载遥控认证保护进行了研究.选择了遥控数据认证保护层次,并设计了认证保护数据范围.针对上行遥控的认证保护机制与国际空间数据系统咨询委员会的空间遥控链路命令操作过程(COP-1)之间存在的"闭锁"风险,设计了重传请求保护机制.基于空间数据链路安...     

符合CCSDS标准的RS（255,223）码译码器的FPGA实现及其性能测试

RS (Reed-Solomon)码是差错控制领域中一种性能优异的非二进制分组循环码,由于它具有很强的随机错误和突发错误的纠错能力,被CCSDS,NASA,ESA等空间组织接受,广泛应用于深空探测中.本文采用改进的Berlekamp算法,用FPGA实现了符合CCSDS标准的RS (255,223)码译码器;介绍了该译码器的实现流程、性能测试方法和基于PCI总线接口的测试平台;给出了测试结果,并且对理论上RS (255,223)译码器的误码性能与实际测试的误码率结果进行了比较和分析.验证结果证明该译码器能工作在400Mbps以上的码率,使用FPGA资源180000门,译码效果与理论上译码效果一致.