Pcm遙控體制和分包遙控體制融合設(shè)計方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種PCM遙控體制和分包遙控體制融合設(shè)計方法，其包括：當(dāng)通過PCM遙控航天器的上行信道發(fā)送指令給分包遙控航天器時，在PCM遙控幀的遙控應(yīng)用數(shù)據(jù)域填充分包遙控幀，由PCM航天器對上行遙控數(shù)據(jù)進行解析以識別出目標(biāo)子網(wǎng)，并將上行遙控數(shù)據(jù)發(fā)送給分包遙控航天器；以及當(dāng)通過分包遙控航天器的上行信道發(fā)送指令給PCM遙控航天器時，在分包遙控幀的遙控應(yīng)用數(shù)據(jù)域填充PCM用戶定義的遙控塊，由分包遙控航天器對上行遙控數(shù)據(jù)進行解析以識別出目標(biāo)子網(wǎng)，并將上行遙控數(shù)據(jù)發(fā)送給PCM遙控航天器。因此，本發(fā)明降低了開發(fā)難度，實現(xiàn)了航天器組合體或者航天器網(wǎng)絡(luò)在軌遙控數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，提高了遙控數(shù)據(jù)發(fā)送的靈活性和可靠性。
【專利說明】
PCM遙控體制和分包遙控體制融合設(shè)計方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種脈沖編碼調(diào)制(Pulse Code Modulat1n，以下簡稱為PCM)遙控體制和分包遙控體制融合設(shè)計方法，可用于多航天器組合體或者航天器網(wǎng)絡(luò)的上行遙控體制設(shè)計。
【背景技術(shù)】
[0002]PCM遙控是傳統(tǒng)的遙控體制，在我國航天器工程中已經(jīng)使用了幾十年，是一種成熟的遙控體制。地面將遙控數(shù)據(jù)輸入遙控設(shè)備進行編碼并格式化為航天器上可以識別的數(shù)字化字符，經(jīng)過副載波調(diào)制和射頻調(diào)制后進入無線信道。航天器上接收到遙控信號后經(jīng)過載波解調(diào)和副載波解調(diào)后恢復(fù)出遙控PCM碼字，經(jīng)譯碼和格式識別后確定遙控數(shù)據(jù)的目標(biāo)和內(nèi)容，輸出給各相關(guān)的航天器用戶。我國制定了 GJB1198.1A “航天器測控和數(shù)據(jù)管理第I部分:PCM遙控”，作為遙控體制設(shè)計的依據(jù)。
[0003]隨著我國航天技術(shù)的發(fā)展，航天器數(shù)量增多，復(fù)雜程度提高，并且飛行任務(wù)難度增大，面對的空間環(huán)境越發(fā)復(fù)雜。傳統(tǒng)遙控體制已經(jīng)不能滿足航天迅猛發(fā)展的要求。為了滿足空間通信多數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和大數(shù)據(jù)量傳輸?shù)囊?，針對空間數(shù)據(jù)鏈路的特點?？臻g數(shù)據(jù)系統(tǒng)咨詢委員會(Consultative Committee for Space Data System，以下簡稱為 CCSDS)制定和修改了一套比較完善的空間數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議，包括遙測(Telemetry，以下簡稱為TM)、遙控(Telecommand，以下簡稱為TC)、高級在軌系統(tǒng)(Advanced Orbiting Systems，以下簡稱為A0S)和Proximity-1等協(xié)議，以實現(xiàn)各種類型和特性的空間應(yīng)用數(shù)據(jù)有效地通過空一地，地一空、空一空鏈路傳輸。在遙控領(lǐng)域，我國據(jù)此建立了自己的分包遙控國家軍用標(biāo)準(zhǔn)GJBl 198.7A “航天器測控和數(shù)據(jù)管理第7部分:分包遙控”，并且已經(jīng)在新研航天器中產(chǎn)生了越來越廣泛的應(yīng)用。
[0004]目前，我國航天器處于兩種遙控體制同時使用的狀態(tài)，航天器間存在遙控數(shù)據(jù)通信需求，但使用不同遙控體制航天器之間遙控數(shù)據(jù)交互的數(shù)據(jù)格式定義上仍然處于空白狀態(tài)，對航天器間的通信設(shè)計上帶來不便。因此，急需一種多遙控體制融合設(shè)計的方案，通過對PCM體制和分包遙控體制的研究和分析，可靈活實現(xiàn)不同遙控體制之間航天器的遙控數(shù)據(jù)交互，從而該方案融合了 PCM遙控體制和分包遙控體制的技術(shù)優(yōu)勢，無需改變我國現(xiàn)有航天器遙控硬件設(shè)計方案，以實現(xiàn)遙控路由靈活、可靠性高、繼承性好等特點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]目前新一代的航天器多采用分包遙控體制，部分在軌及新研航天器仍采用傳統(tǒng)的PCM遙控體制。多航天器構(gòu)成航天器組合體，航天器間組建星際網(wǎng)絡(luò)時，航天器間存在在軌遙控通信的需求，如航天器組合體中，航天器A采用PCM遙控，航天器B采用分包遙控。如何最大限度的繼承航天器A信息系統(tǒng)，只對軟件進行適應(yīng)性修改，就能實現(xiàn)兩器間的遙控數(shù)據(jù)靈活交互，是多遙控體制融合設(shè)計的考慮初衷。
[0006]另外，每個航天器均具有一套遙控接收系統(tǒng)，在各個航天器獨立工作時，接收地面站發(fā)送的遙控數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對本航天器的控制。航天器組合體或者組網(wǎng)狀態(tài)，某個航天器的遙控接收系統(tǒng)出現(xiàn)故障或者航天器處于非測控弧段等無法接收地面遙控的情況下，為實現(xiàn)該航天器的控制，通過其他航天器接收地面站指令，通過器間信息通道或無線信道(空空鏈路)將指令轉(zhuǎn)發(fā)給非可控航天器，從而實現(xiàn)對該航天器的控制。這樣就實現(xiàn)了對航天器組合體或者網(wǎng)絡(luò)的多路徑遙控，提高了地面對航天器遙控的可靠性。
[0007]本發(fā)明提供了一種PCM遙控體制和分包遙控體制融合設(shè)計方法，用于在航天器間進行遙控數(shù)據(jù)的交互時，在PCM遙控體制和分包遙控體制的基礎(chǔ)上進行融合設(shè)計，以適應(yīng)各種工作模式下的上行遙控數(shù)據(jù)傳輸需求。該方法包括:當(dāng)通過PCM遙控航天器的上行信道發(fā)送指令給分包遙控航天器時，在PCM遙控幀的遙控應(yīng)用數(shù)據(jù)域填充分包遙控幀，由PCM航天器的器載數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)上的控制器對上行遙控數(shù)據(jù)進行解析以識別出目標(biāo)子網(wǎng)，并將上行遙控數(shù)據(jù)發(fā)送給分包遙控航天器；以及當(dāng)通過分包遙控航天器的上行信道發(fā)送指令給PCM遙控航天器時，在分包遙控幀的遙控應(yīng)用數(shù)據(jù)域填充PCM用戶定義的遙控塊，由分包遙控航天器對上行遙控數(shù)據(jù)進行解析以識別出目標(biāo)子網(wǎng)，并將上行遙控數(shù)據(jù)發(fā)送給PCM遙控航天器。
[0008]優(yōu)選地，單個航天器的遙控數(shù)據(jù)被設(shè)計為在數(shù)據(jù)組織上基于PCM遙控體制的PCM遙控標(biāo)準(zhǔn)和分包遙控體制的分包遙控標(biāo)準(zhǔn)。各個航天器的直接指令幀均采用符合PCM遙控標(biāo)準(zhǔn)的PCM指令幀的格式。
[0009]PCM遙控幀的遙控應(yīng)用數(shù)據(jù)域作為PCM遙控塊，是數(shù)據(jù)注入的基本信息單元，并且至少由以下元素構(gòu)成:塊識別，用于表示PCM遙控塊的開首；塊類型，用于表示遙控塊所生成的間接指令與注入數(shù)據(jù)的類型；塊號，用于表示遙控塊的序列號；有效數(shù)據(jù)區(qū)長度，用于表示遙控塊的數(shù)據(jù)區(qū)域的有效數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)；校驗和，其計算方法為從PCM遙控塊的塊頭至全部塊數(shù)據(jù)區(qū)域的比特縱向異或；以及填充區(qū)，取決于塊頭、塊數(shù)據(jù)和塊尾的字節(jié)數(shù)是否滿足PCM遙控幀的數(shù)據(jù)區(qū)的長度要求，并且如果不滿足則填充，否則無填充區(qū)。
[0010]在步驟一中執(zhí)行:確定塊類型定義上行遙控數(shù)據(jù)注入是PCM遙控航天器需要執(zhí)行的還是需要轉(zhuǎn)發(fā)給分包遙控航天器的遙控數(shù)據(jù)，其中，塊類型至少包括:本航天器控制器或者子網(wǎng)終端需要執(zhí)行的指令、通過器間信息通道進行二次轉(zhuǎn)發(fā)給分包遙控航天器的遙控數(shù)據(jù)。
[0011]在步驟一中還執(zhí)行:如果通過PCM遙控航天器發(fā)送的指令為本航天器的指令，則在遙控塊的數(shù)據(jù)區(qū)填充本航天器的遙控用戶單元，并且PCM遙控航天器對上行遙控數(shù)據(jù)的注入幀進行解碼后，數(shù)管系統(tǒng)執(zhí)行相關(guān)指令或?qū)⑸闲羞b控數(shù)據(jù)分發(fā)給本航天器的相關(guān)設(shè)備執(zhí)行，其中，上述流程符合PCM遙控標(biāo)準(zhǔn)。
[0012]另外，在步驟一中還執(zhí)行:如果通過PCM遙控航天器發(fā)送的指令為其它航天器的指令，則在遙控塊的數(shù)據(jù)區(qū)填充分包遙控的遙控傳輸幀，并且PCM遙控傳輸器對PCM數(shù)據(jù)幀進行解析后，識別出遙控塊的數(shù)據(jù)域為分包遙控航天器的上行遙控數(shù)據(jù)，通過器間信息通道將上行遙控數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給分包遙控航天器，在分包遙控航天器接收到遙控傳輸幀后，采用兩種方式來區(qū)分注入數(shù)據(jù)，其中，上述流程符合分包遙控標(biāo)準(zhǔn)，以及兩種方式為:通過遙控傳輸幀主導(dǎo)頭的航天器標(biāo)識符進行區(qū)分、和通過傳輸幀主導(dǎo)頭的虛擬信道標(biāo)識符進行區(qū)分。
[0013]在本發(fā)明中，在步驟二中執(zhí)行:如果通過分包遙控航天器發(fā)送的指令為本航天器的指令，則在遙控包中的遙控應(yīng)用數(shù)據(jù)區(qū)填充本航天器的遙控用戶單元，分包遙控航天器對上行遙控數(shù)據(jù)進行分層解碼后，并且數(shù)管系統(tǒng)執(zhí)行相關(guān)指令或者將上行遙控數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給本航天器相關(guān)設(shè)備執(zhí)行。
[0014]在步驟二中還執(zhí)行:如果通過分包遙控航天器發(fā)送的指令為其他航天器的指令，則在遙控包中的遙控應(yīng)用數(shù)據(jù)區(qū)填充PCM遙控塊，分包遙控航天器對通信鏈路傳輸幀進行解碼后，識別出有效數(shù)據(jù)類型為PCM遙控航天器的遙上行控數(shù)據(jù)，并通過器間信息通道將上行遙控數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給PCM遙控航天器。
[0015]額外地，步驟二還包括:將幀接收狀態(tài)形成遙控鏈路控制字，通過PCM遙控航天器或分包遙控航天器的下行遙測信道返回給地面發(fā)送端，從而實現(xiàn)整個遙控鏈路的閉環(huán)。
[0016]因此，相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下的有益效果:
[0017]I)采用兩次分發(fā)的上行數(shù)據(jù)傳輸機制，特別適用于有艙段分離工作模式的航天器，使得組合、獨立狀態(tài)下的數(shù)據(jù)分發(fā)可統(tǒng)一設(shè)計，簡化了工作模式變化帶來的傳輸協(xié)議的變化，多航天器可并行開發(fā)，降低了開發(fā)難度，并且艙段各自建立內(nèi)部子網(wǎng)的方式，使得子網(wǎng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)可對外屏蔽，即可保證子網(wǎng)獨立性，又可緊密連接為一體，很好的適應(yīng)了航天器多艙段的組合、分離的工作狀態(tài)；
[0018]2)采用了分包遙控體制，根據(jù)協(xié)議進行分層處理，為以后協(xié)議進一步拓展打下了基礎(chǔ)，實現(xiàn)了航天器組合體或者航天器網(wǎng)絡(luò)在軌遙控數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，為航天器組合體研制以及航天器聯(lián)網(wǎng)組成空間網(wǎng)絡(luò)，甚至于與地面應(yīng)用系統(tǒng)組成更復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)提供了有益的實踐基礎(chǔ)；以及
[0019]3)對于航天器組合體或者航天器網(wǎng)絡(luò)，如果單個航天器出現(xiàn)無法接收地面遙控數(shù)據(jù)的情況，仍可通過另一個航天器遙控接收模塊接收數(shù)據(jù)指令，并通過器間信息通道轉(zhuǎn)發(fā)給無法接收遙控的航天器，數(shù)據(jù)路由靈活，提高了遙控數(shù)據(jù)發(fā)送的靈活性和可靠性。
【附圖說明】
[0020]圖1示出了 PCM直接指令數(shù)據(jù)幀格式；
[0021 ] 圖2示出了 PCM遙控數(shù)據(jù)幀格式；
[0022]圖3示出了本發(fā)明定義的PCM遙控塊格式；
[0023]圖4示出了本發(fā)明定義的PCM體制中填充遙控傳輸幀數(shù)據(jù)格式；
[0024]圖5示出了分包遙控體制遙控數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖6不出了分包遙控通信鏈路傳輸幀(Communicat1nLink Transmiss1n Unit,以下簡稱為CLTU)數(shù)據(jù)格式；
[0026]圖7示出了分包遙控傳輸幀格式；
[0027]圖8示出了分包遙控中遙控包格式；
[0028]圖9示出了本發(fā)明定義的分包遙控應(yīng)用數(shù)據(jù)格式；
[0029]圖10示出了本發(fā)明定義的有效數(shù)據(jù)類型；以及
[0030]圖11為本發(fā)明的航天器組合體系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖1-11及【具體實施方式】對本發(fā)明進行詳細說明。
[0032]多航天器組合體或者航天器網(wǎng)絡(luò)上在單個航天器的遙控數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)組織上參照PCM遙控標(biāo)準(zhǔn)或者分包遙控標(biāo)準(zhǔn)。航天器組合體間或者航天器間需要進行遙控數(shù)據(jù)的交互時，在上述兩種遙控體制基礎(chǔ)上進行融合設(shè)計以適應(yīng)于各種工作模式下的上行遙控數(shù)據(jù)傳輸需求。
[0033]航天器上行遙控數(shù)據(jù)主要分為兩種，一種為直接指令，一種為數(shù)據(jù)注入(含間接指令)。在本發(fā)明中，為最大程度繼承我國航天器現(xiàn)有遙控模塊硬件結(jié)構(gòu)，各個航天器的直接指令幀仍均采用PCM指令幀格式(如圖1所示)，符合GJB1198.1A “航天器測控和數(shù)據(jù)管理第I部分:PCM遙控”定義。
[0034]若地面需要對航天器上注數(shù)據(jù)時，分為以下兩種情況進行說明:
[0035]PCM遙棹航天器為主遙棹信道
[0036]根據(jù)GJBl 198.1A，PCM遙控數(shù)據(jù)注入經(jīng)過編碼后以碼元序列表示，加上方式字和航天器地址同步字，構(gòu)成遙控幀，格式如圖2所示。不同幀通過方式字進行區(qū)分。在以PCM遙控航天器為主遙控信道，實現(xiàn)對航天器網(wǎng)絡(luò)或者組合體的遙控時，可以采用如下方案。
[0037]遙控幀數(shù)據(jù)域由用戶自行定義，本發(fā)明中定義為遙控塊。是間接指令與注入數(shù)據(jù)的基本信息單元，遙控塊結(jié)構(gòu)如圖3所示。
[0038]遙控塊的特性如下:
[0039]塊識別一一表示一個遙控塊的開首；
[0040]塊類型一一表示遙控塊所生成的數(shù)據(jù)注入的類型；
[0041]塊號一一表示遙控塊的序列號，其值為O或等于表示遙控應(yīng)答的遙測參數(shù)值(數(shù)管分系統(tǒng)提供遙控應(yīng)答和正確接收遙控塊累計塊計數(shù)等遙測參數(shù))；
[0042]有效數(shù)據(jù)區(qū)長度一一表示塊數(shù)據(jù)區(qū)域有效數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)(如果在塊數(shù)據(jù)區(qū)的上行遙控數(shù)據(jù)不是字節(jié)的偶數(shù)倍，則需以一個字節(jié)的AAH填充，但有效數(shù)據(jù)區(qū)長度不包含塊數(shù)據(jù)區(qū)的填充碼)；
[0043]校驗和一一校驗和的計算方法為從塊頭至全部塊數(shù)據(jù)區(qū)域的bit縱向異或；以及
[0044]填充區(qū)一一其存在與否取決于塊頭、塊數(shù)據(jù)和塊尾的字節(jié)數(shù)是否滿足方案中遙控數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)區(qū)長度的要求，若塊頭、塊數(shù)據(jù)和塊尾的字節(jié)數(shù)小于遙控幀數(shù)據(jù)區(qū)的長度要求則需要以若干個AAAA(十六進制)進行填充，即必須有填充區(qū)，否則無填充區(qū)。
[0045]通過圖3中的塊類型數(shù)據(jù)域來定義遙控塊數(shù)據(jù)域中遙控數(shù)據(jù)是PCM遙控航天器本器需要執(zhí)行的還是需要轉(zhuǎn)發(fā)給分包遙控航天器的遙控數(shù)據(jù)，如數(shù)據(jù)塊類型定義為:本航天器控制器或者其他子網(wǎng)終端需要執(zhí)行的指令；需要通過器間信息通道進行二次轉(zhuǎn)發(fā)給分包遙控航天器A的遙控數(shù)據(jù)；需要通過器間信息通道進行二次轉(zhuǎn)發(fā)給分包遙控航天器B的遙控數(shù)據(jù).......
[0046]如果通過PCM遙控航天器發(fā)送遙控數(shù)據(jù)為本航天器的指令時，遙控塊的數(shù)據(jù)區(qū)填充本航天器的遙控用戶單元。然后，PCM遙控航天器對遙控數(shù)據(jù)注入幀進行解碼后，數(shù)管系統(tǒng)執(zhí)行相關(guān)指令或者將遙控數(shù)據(jù)分發(fā)給本航天器相關(guān)設(shè)備執(zhí)行。該過程符合PCM遙控標(biāo)準(zhǔn)。
[0047]如果通過PCM遙控航天器發(fā)送遙控數(shù)據(jù)為其他航天器的指令時，遙控塊的數(shù)據(jù)區(qū)填充分包遙控的遙控傳輸幀，遙控數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示。PCM遙控航天器解碼出的遙控數(shù)據(jù)仍為PCM遙控幀，幀內(nèi)遙控塊的數(shù)據(jù)區(qū)定義為符合分包遙控標(biāo)準(zhǔn)的遙控傳輸幀，遙控傳輸幀格式如圖7所示，符合GJB1198.7A “航天器測控和數(shù)據(jù)管理第7部分:分包遙控”定義。PCM遙控航天器對PCM數(shù)據(jù)幀進行解析后，識別出遙控塊數(shù)據(jù)域為分包遙控航天器的遙控數(shù)據(jù)，則通過器間信息通道將遙控數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給分包遙控航天器。
[0048]分包遙控航天器接收到遙控傳輸幀后，可采用兩種方式區(qū)分注入數(shù)據(jù)。一是通過遙控傳輸幀主導(dǎo)頭的航天器標(biāo)識符(Spacecraft Identifier，以下簡稱為SCID)進行區(qū)分，二是通過傳輸幀主導(dǎo)頭的虛擬信道標(biāo)識符(Virtual Channel Identifier，以下簡稱為VCID)進行區(qū)分。該過程符合分包遙控標(biāo)準(zhǔn)。
[0049]分包遙控航天器為主遙控信道
[0050]數(shù)據(jù)注入采用分包遙控方案，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)采用分層結(jié)構(gòu)，根據(jù)GJB1198A各層的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其關(guān)系如圖5所示。
[0051]圖6、圖7、圖8分別列出了分包遙控航天器遙控鏈路協(xié)議中通信鏈路傳輸幀(CLTU)、遙控傳輸幀以及遙控包的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。其中，遙控包中遙控應(yīng)用數(shù)據(jù)格式由用戶自定義，在本發(fā)明中格式如圖9所示。在遙控應(yīng)用數(shù)據(jù)格式的有效數(shù)據(jù)類型中，除了定義分包遙控航天器本器直接執(zhí)行的數(shù)據(jù)注入指令(實時指令序列、延時指令序列、內(nèi)存加載、延時指令刪除等)外，還需要定義轉(zhuǎn)發(fā)給PCM遙控航天器的遙控注入類型(如圖10所示)。轉(zhuǎn)發(fā)給PCM遙控航天器遙控應(yīng)用數(shù)據(jù)區(qū)中填充如圖3定義的PCM遙控塊。
[0052]如果通過分包遙控航天器發(fā)送遙控數(shù)據(jù)為本航天器的指令時，遙控包中遙控應(yīng)用數(shù)據(jù)區(qū)填充本航天的遙控用戶單元，然后，分包遙控航天器按照圖5中結(jié)構(gòu)對上行遙控數(shù)據(jù)進行分層解碼后，數(shù)管系統(tǒng)執(zhí)行相關(guān)指令或者將遙控數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給本航天器相關(guān)設(shè)備執(zhí)行。
[0053]如果通過分包遙控航天器發(fā)送遙控數(shù)據(jù)為其他航天器的指令時，遙控包中遙控應(yīng)用數(shù)據(jù)區(qū)填充PCM遙控塊。分包遙控航天器按照圖5中結(jié)構(gòu)對通信鏈路傳輸幀進行解碼后，識別出有效數(shù)據(jù)類型為PCM遙控航天器的遙控數(shù)據(jù)，則通過器間信息通道將遙控數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給PCM遙控航天器。
[0054]為了保證分包遙控數(shù)據(jù)的可靠傳輸，可以采用遙控操作規(guī)程(Communicat1nsOperat1n Procedure，以下簡稱為COP)作為發(fā)送端和接收端同步操作的閉環(huán)規(guī)程。航天器將幀接收狀態(tài)形成遙控鏈路控制字(Communicat1n Link Control Word，以下簡稱為CLCff)通過PCM遙控航天器或分包遙控航天器的下行遙測信道返回給地面發(fā)送端，實現(xiàn)整個遙控鏈路的閉環(huán)。
[0055]接下來，參考圖11，以兩航天器組合體為例，對本發(fā)明進行詳細說明。圖11示出了航天器系統(tǒng)信息的系統(tǒng)拓撲。
[0056]首先，分包遙控航天器上行數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)過程如下。
[0057]鏈路層流轉(zhuǎn)過程
[0058]鏈路層鏈路在接受到完整的CLTU之后，將執(zhí)行以下步驟:
[0059]a)根據(jù)CLTU格式提取完整的遙控幀，放入幀隊列；
[0060]b)從幀隊列隊首提取幀，并根據(jù)幀頭中的航天器標(biāo)識SCID查找對應(yīng)的器載子網(wǎng)；
[0061]c)將該幀通過器載網(wǎng)絡(luò)接口發(fā)送到對應(yīng)子網(wǎng)的器載子網(wǎng)控制器；以及
[0062]d)重復(fù)上述步驟。
[0063]網(wǎng)絡(luò)層流轉(zhuǎn)過程
[0064]子網(wǎng)器載子網(wǎng)控制器在接受到完整的遙控幀之后，將執(zhí)行以下步驟:
[0065]a)對遙控幀進行循環(huán)冗余碼校驗(Cyclic Redundancy Check，以下簡稱為CRC)正確性校驗；
[0066]b)從正確的遙控幀中提取出完整的遙控包，放入包隊列；
[0067]c)從包隊列隊首提取遙控包，并根據(jù)包頭中的應(yīng)用過程標(biāo)識(Applicat1nProcess Identif ier，以下簡稱為APID)查找對應(yīng)的器載子網(wǎng)終端；
[0068]d)將該包通過器載子網(wǎng)發(fā)送到對應(yīng)子網(wǎng)的器載子網(wǎng)終端；以及
[0069]e)重復(fù)上述步驟。
[0070]應(yīng)用層流轉(zhuǎn)過程
[0071]應(yīng)用層在接收到遙控包之后，將執(zhí)行以下步驟:
[0072]a)器載子網(wǎng)控制器收取自身的遙控包后取出完整的遙控應(yīng)用數(shù)據(jù)，放入遙控應(yīng)用數(shù)據(jù)隊列；
[0073]b)從遙控應(yīng)用數(shù)據(jù)隊列首提取遙控應(yīng)用數(shù)據(jù)，并根據(jù)遙控應(yīng)用數(shù)據(jù)類型執(zhí)行相應(yīng)操作；
[0074]c)對于分包遙控航天器本器的器載子網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)控制器需要執(zhí)行的遙控數(shù)據(jù)類型，分發(fā)給相應(yīng)部件執(zhí)行，而對于需要轉(zhuǎn)發(fā)給PCM遙控航天器執(zhí)行的遙控數(shù)據(jù)類型，通過器間信息通道轉(zhuǎn)發(fā)給PCM遙控航天器的器載子網(wǎng)控制器；以及
[0075]d)重復(fù)上述步驟。
[0076]接下來，PCM遙控航天器的上行數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)過程如下。應(yīng)了解，PCM遙控沒有分層的概念，PCM遙控航天器的器載子網(wǎng)控制器在接收到完整的遙控數(shù)據(jù)幀后，將執(zhí)行以下步驟:
[0077]a)遙控注入軟件對遙控數(shù)據(jù)幀的地址同步字和方式字進行識別，并通過串行加載指令接口將遙控數(shù)據(jù)幀傳輸?shù)絇CM遙控航天器的器載子網(wǎng)控制器；
[0078]b)對遙控數(shù)據(jù)幀進行CRC正確性校驗；
[0079]c)器載子網(wǎng)控制器從遙控數(shù)據(jù)幀中提取出PCM遙控塊，并進行正確性校驗；
[0080]d)器載子網(wǎng)控制器根據(jù)遙控塊中遙控塊類型判斷本遙控塊應(yīng)該控制器執(zhí)行，或者轉(zhuǎn)發(fā)給本器的器載網(wǎng)絡(luò)終端執(zhí)行，對于需要轉(zhuǎn)發(fā)給分包遙控航天器的遙控數(shù)據(jù)，PCM遙控航天器器載子網(wǎng)控制器會根據(jù)遙控應(yīng)用數(shù)據(jù)中的子網(wǎng)地址，將遙控數(shù)據(jù)通過器間信息通道分發(fā)給分包遙控航天器器載控制器執(zhí)行；以及
[0081]e)重復(fù)上述步驟。
[0082]綜上所述，本發(fā)明對上行遙控設(shè)計了兩次分發(fā)的方式，第一次分發(fā)確定該數(shù)據(jù)的目的子網(wǎng)，第二次分發(fā)確定目的終端。通過兩次分發(fā)，地面注入的數(shù)據(jù)可傳送至指定的終端，特別適用于有艙段分離工作模式的航天器，使得組合、獨立狀態(tài)下的數(shù)據(jù)分發(fā)可統(tǒng)一設(shè)計，簡化了工作模式變化帶來的傳輸協(xié)議的變化，多航天器可并行開發(fā)，降低了開發(fā)難度，艙段各自建立內(nèi)部子網(wǎng)的方式，使得子網(wǎng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)可對外屏蔽，即可保證子網(wǎng)獨立性，又可緊密連接為一體，很好的適應(yīng)了航天器多艙段的組合、分離的工作狀態(tài)。
[0083]另外，采用了分包遙控體制，根據(jù)協(xié)議進行分層處理，為以后協(xié)議進一步拓展打下了基礎(chǔ)，實現(xiàn)了航天器組合體或者航天器網(wǎng)絡(luò)在軌遙控數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，為航天器組合體研制以及航天器聯(lián)網(wǎng)組成空間網(wǎng)絡(luò)，甚至于與地面應(yīng)用系統(tǒng)組成更復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)提供了有益的實踐基礎(chǔ)。
[0084]此外，對于航天器組合體或者航天器網(wǎng)絡(luò)，如果單個航天器出現(xiàn)無法接收地面遙控數(shù)據(jù)的情況，仍可通過另一個航天器遙控接收模塊接收數(shù)據(jù)指令，并通過器間信息通道轉(zhuǎn)發(fā)給無法接收遙控的航天器，數(shù)據(jù)路由靈活，提高了遙控數(shù)據(jù)發(fā)送的靈活性和可靠性。
[0085]本發(fā)明中未說明部分屬于本領(lǐng)域的公知技術(shù)。
【主權(quán)項】
1.一種PCM遙控體制和分包遙控體制融合設(shè)計方法，用于在航天器間進行遙控數(shù)據(jù)的交互時，在PCM遙控體制和分包遙控體制的基礎(chǔ)上進行融合設(shè)計，以適應(yīng)各種工作模式下的上行遙控數(shù)據(jù)傳輸需求，其特征在于，包括: 當(dāng)通過PCM遙控航天器的上行信道發(fā)送指令給分包遙控航天器時，在PCM遙控幀的遙控應(yīng)用數(shù)據(jù)域填充分包遙控幀，由所述PCM航天器對上行遙控數(shù)據(jù)進行解析以識別出目標(biāo)子網(wǎng)，并將所述上行遙控數(shù)據(jù)發(fā)送給所述分包遙控航天器；以及 當(dāng)通過分包遙控航天器的上行信道發(fā)送指令給PCM遙控航天器時，在分包遙控幀的遙控應(yīng)用數(shù)據(jù)域填充PCM用戶定義的遙控塊，由所述分包遙控航天器對上行遙控數(shù)據(jù)進行解析以識別出目標(biāo)子網(wǎng)，并將所述上行遙控數(shù)據(jù)發(fā)送給所述PCM遙控航天器。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PCM遙控體制和分包遙控體制融合設(shè)計方法，其特征在于，單個航天器的遙控數(shù)據(jù)被設(shè)計為在數(shù)據(jù)組織上基于所述PCM遙控體制的PCM遙控標(biāo)準(zhǔn)和所述分包遙控體制的分包遙控標(biāo)準(zhǔn)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的PCM遙控體制和分包遙控體制融合設(shè)計方法，其特征在于， 各個航天器的直接指令幀均采用符合PCM遙控標(biāo)準(zhǔn)的PCM指令幀的格式。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的PCM遙控體制和分包遙控體制融合設(shè)計方法，其特征在于，所述PCM遙控幀的遙控應(yīng)用數(shù)據(jù)域作為PCM遙控塊，是間接指令與注入數(shù)據(jù)的基本信息單元，并且至少由以下元素構(gòu)成: 塊識別，用于表示所述PCM遙控塊的開首； 塊類型，用于表示所述遙控塊所生成的間接指令與注入數(shù)據(jù)的類型； 塊號，用于表示所述遙控塊的序列號； 有效數(shù)據(jù)區(qū)長度，用于表示所述遙控塊的數(shù)據(jù)區(qū)域的有效數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)； 校驗和，其計算方法為從所述PCM遙控塊的塊頭至全部塊數(shù)據(jù)區(qū)域的比特縱向異或；以及 填充區(qū)，取決于所述塊頭、塊數(shù)據(jù)和塊尾的字節(jié)數(shù)是否滿足所述PCM遙控幀的數(shù)據(jù)區(qū)的長度要求，并且如果不滿足則填充，否則無填充區(qū)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的PCM遙控體制和分包遙控體制融合設(shè)計方法，其特征在于，在所述步驟一中執(zhí)行: 確定所述塊類型定義所述上行遙控數(shù)據(jù)注入的是所述PCM遙控航天器需要執(zhí)行的還是需要轉(zhuǎn)發(fā)給所述分包遙控航天器的遙控數(shù)據(jù)， 其中，所述塊類型至少包括:本航天器控制器或者子網(wǎng)終端需要執(zhí)行的指令、通過器間信息通道進行二次轉(zhuǎn)發(fā)給分包遙控航天器的遙控數(shù)據(jù)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的PCM遙控體制和分包遙控體制融合設(shè)計方法，其特征在于，在所述步驟一中還執(zhí)行: 如果通過所述PCM遙控航天器發(fā)送的指令為本航天器的指令，則在所述遙控塊的數(shù)據(jù)區(qū)填充本航天器的遙控用戶單元，并且所述PCM遙控航天器對所述上行遙控數(shù)據(jù)的注入幀進行解碼后，數(shù)管系統(tǒng)執(zhí)行相關(guān)指令或?qū)⑺錾闲羞b控數(shù)據(jù)分發(fā)給本航天器的相關(guān)設(shè)備執(zhí)行， 其中，上述流程符合所述PCM遙控標(biāo)準(zhǔn)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的PCM遙控體制和分包遙控體制融合設(shè)計方法，其特征在于，在所述步驟一中還執(zhí)行: 如果通過所述PCM遙控航天器發(fā)送的指令為其它航天器的指令，則在所述遙控塊的數(shù)據(jù)區(qū)填充分包遙控的遙控傳輸幀，并且所述PCM遙控傳輸器對PCM數(shù)據(jù)幀進行解析后，識別出所述遙控塊的數(shù)據(jù)域為所述分包遙控航天器的上行遙控數(shù)據(jù)，通過器間信息通道將所述上行遙控數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給分包遙控航天器，在所述分包遙控航天器接收到所述遙控傳輸幀后，采用兩種方式來區(qū)分注入數(shù)據(jù)。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的PCM遙控體制和分包遙控體制融合設(shè)計方法，其特征在于， 上述流程符合所述分包遙控標(biāo)準(zhǔn)，以及 所述兩種方式為:通過遙控傳輸幀主導(dǎo)頭的航天器標(biāo)識符進行區(qū)分、和通過傳輸幀主導(dǎo)頭的虛擬信道標(biāo)識符進行區(qū)分。9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的PCM遙控體制和分包遙控體制融合設(shè)計方法，其特征在于，在所述步驟二中執(zhí)行: 如果通過所述分包遙控航天器發(fā)送的指令為本航天器的指令，則在遙控包中的遙控應(yīng)用數(shù)據(jù)區(qū)填充本航天器的遙控用戶單元，所述分包遙控航天器對所述上行遙控數(shù)據(jù)進行分層解碼后，并且數(shù)管系統(tǒng)執(zhí)行相關(guān)指令或者將上行遙控數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給本航天器相關(guān)設(shè)備執(zhí)行。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的PCM遙控體制和分包遙控體制融合設(shè)計方法，其特征在于，在所述步驟二中還執(zhí)行: 如果通過所述分包遙控航天器發(fā)送的指令為其他航天器的指令，則在遙控包中的遙控應(yīng)用數(shù)據(jù)區(qū)填充PCM遙控塊，所述分包遙控航天器對通信鏈路傳輸幀進行解碼后，識別出有效數(shù)據(jù)類型為所述PCM遙控航天器的遙上行控數(shù)據(jù)，并通過器間信息通道將所述上行遙控數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給所述PCM遙控航天器。
【文檔編號】G05B19/042GK105892345SQ201510036047
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2015年1月23日
【發(fā)明人】楊孟飛, 白崇延, 張伍, 黃昊, 杜穎, 崔帆, 金晟毅, 程慧霞, 盛瑞卿, 邢卓異
【申請人】北京空間飛行器總體設(shè)計部