CN102158392A - 集散型构架卫星的aos遥测方法 - Google Patents

Abstract

集散型构架卫星的AOS遥测方法，在遥测信息流汇集上适应集散型卫星架构，将关联性强的遥测参数以模块的形式集中采集，并形成AOS遥测源包。在采集和传输环节上采用高于正常下传速率的快速采集和传输方法，由主计算机实现AOS组帧功能和遥测策略的调配功能。在遥测策略改变时，可以简化采集、传输、处理环节的信息交换和硬件处理过程，降低时序紊乱的风险。在调配策略中，充分挖掘卫星遥测需求，提出正常遥测、快传遥测、慢传遥测结合分阶段***域复用遥测的调配策略，更好地满足卫星遥测的需要。

Description

集散型构架卫星的AOS遥测方法

技术领域

本发明涉及一种卫星遥测方法。

背景技术

空间数据***咨询委员会(CCSDS)建议了从常规的分包遥测到高级在轨数据***(AOS)的各种协议。目前复杂航天任务的遥测都以AOS中的遥测建议为基础开展空间数据链路设计工作。

我国未来卫星平台将朝着集散型电子设备分布的架构发展，这为遥测模式的变革带来了良机，改变以往PCM固定格式遥测的束缚，采用以AOS遥测为基础的遥测模式，可以增加遥测的实用性、灵活性，同时减少***更替带来的重新设计的繁重负担。

对于AOS，其建议内容主要是通信***数据链路层的实施方法，共建议了8种业务，可以双向提供适应声音、图像、高速遥测、低速处理数据的传输。同时还提供了不同的传输机制(同步、异步、等时)以及各种数据格式协议。AOS可以支持从简单到复杂飞行器***的遥测设计，但是对于具体的飞行器，都应有根据飞行器特点配套的AOS遥测方案。如2008年第十一届全国遥感遥测遥控学术研讨会西安测绘研究所发表的名称为“CCSDS在高分辨率对地观测卫星中的应用”一文，阐述了遥感卫星在设计遥测源包、调配策略等方面的设计方法，重点侧重于影像数据的压缩和传输，其不足之处在于遥测方式单一、通用性不强。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种通用的、具有高吞吐率、适应多种速率业务的AOS遥测方法，适用于集散型遥测采集架构的卫星。

本发明的技术解决方案是：集散型构架卫星的AOS遥测方法，步骤如下：

(1)从计算机按照参数类型的不同，通过内部总线以高于下传速率的速度收集其负责监控的各离散点的所有遥测数据；

(2)从计算机根据遥测参数之间的关联性大小将收集的遥测参数分类，组建源包；所述的源包按照AOS标准实现，由主导头和数据域构成，数据域长度可变；

(3)主计算机通过1553B总线等间隔地将各个从计算机采集的源包以命令响应的方式收集起来；收集结束后，从计算机更新遥测数据到1553B的RT端，此时设置限制访问标志，当更新结束时，取消限制访问标志，等待1553B的BC端读数；

(4)主计算机根据AOS标准进行组帧，步骤为：

(41)主计算机根据业务传输速率不同或采集设备不同设定不同的虚拟信道，同时将各个从计算机的源包按照传输速度进行分类并纳入到各自虚拟信道传输队列中；

(42)将每个虚拟信道的所有源包接续排列，组成M_PDU的包域；当有一个以上M_PDU装载同一个源包时，每个M_PDU中的源包无须再加主导头；

(43)将各个M_PDU分别装入该虚拟信道内各个VCDU的数据域，在构建VCDU时，加入***域；

(44)依据在轨轨道运行阶段，填充***域内容，***域在各种轨道状态下时分复用；

(45)在VCDU前加入同步字，构成在物理信道中可传输的传输帧CADU；

(5)将CADU传送给测控单元调制发射。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明方法适应未来集散型卫星架构，遥测参数采集也呈集散型架构，由从计算机到主计算机逐层说明遥测参数的收集整理过程，具有较好的通用性。同时注重数据整理的细节，提出从计算机快速采集，主计算机选择整理的方式，在改变调度策略时，使得从计算机可以不做任何修改，分包组帧工作全部由主计算机完成。这样做可以解决在轨遥测策略改变时，整星电子线路都要牵连工作，时序控制难度大的问题，遥测通路各环节作用明确，路径清晰，减少控制的往复过程。遥测各环节分工明确，时序简单，可解决以往遥测方法一旦传输策略改变，整星遥测电路都要做出复杂响应的问题。

(2)本发明方法充分挖掘卫星传输特点，在***域复用传输各种轨道模式下的关键数据，同时还提出正常遥测、选路快传遥测和内存下载遥测三种调度方法，在保证时效性的同时满足多种在轨传输遥测策略的需求，使得遥测更好地服务于卫星监测。

附图说明

图1为本发明方法的流程框图；

图2为本发明集散型卫星遥测采集架构原理图；

图3为本发明AOS源包的结构图；

图4为本发明采用的AOS遥测的四层嵌套结构图，也就是主计算机构造传输的传输数据结构。

具体实施方式

如图1和图2所示，本发明主要包括：负载设备遥测参数的采集、负载设备遥测参数的收集、从计算机遥测参数分类和源包生成、从计算机到主计算机的遥测参数传递、主计算机的遥测参数拆包和选择(可选)、主计算机的源包调配和组帧、中断响应下主计算机将传输帧送至测控单元、测控单元进行调制处理、天线发射遥测信号至地面步骤。主要实现步骤如下：

1、负载设备遥测参数的采集。

对于不同属性的遥测参数采集，要采用不同的遥测采集电路，如温度采用A/D，双电平量采用比较器等。遥测参数依据负载模块的划分方式，分模块集中采集遥测参数。如供配电、热控、控制、推进等等，按照模块分配源包定义清晰且易于组包。

2、负载设备遥测参数的快速收集。

从计算机通过内部串行总线快速收集遥测数据，收集速率要达到最快传输数据频度要求，通常为秒级。

3、从计算机遥测参数分类和源包构建。

从计算机完成遥测完整源包的构建，包括源包内数据顺序排列、源包长度统计、源包数据的校验以及源包主导头的填充。构建结果如图3所示，具体步骤为：

(1)建立源包主导头

a.以相关性强的遥测参数为基础进行源包分类，按照AOS标准为每种源包定义应用过程序号。

b.计算源包数据域长度n，生成主导头信息中的包长为n-1。源包长度以不超过三帧传输为界，当源包过长时，应对源包进行分割，分成不同的源包。

c.包顺序控制是重要的步骤，为了提高吞吐率，采用未分组方式，因此依据协议，分组标志为11。源包序列计数在从计算机中填0。

d.不采用副导头，副导头标志置0。

e.主导头中版本号根据实际情况而定，类型标记通常置为0。

(2)构建源包数据域

a.依据每个分***遥测参数采集模块的电缆连接顺序，确定遥测参数排列次序。

b.建立各源包数据域数组，遥测参数按照字节为单位依上述顺序存储在数据域数组中。

c对源包数据域中除最后一个字节的校验字节以外的数据进行累加和校验，形成数据域中最后一个字节的校验字节。由此形成源包的校验功能。

4、从计算机到主计算机的遥测参数传递。

主计算机通过1553B总线，传输速率采用标配速率，等间隔地将各个从计算机快速采集的源包以命令/响应方式收集上来。

1553B总线控制时有多个从计算机存在，等间隔分时收集，要设置保护窗口。所谓保护窗口是指在从计算机在更新遥测数据到1553B的RT端时，设置限制访问标志，禁止1553B的BC端取数或其他意外干扰访问，当更新结束时，取消限制访问标志，等待1553B的BC端来取数。

上述步骤2-步骤4是区分于通常遥测参数传递关键的两个步骤，原始遥测参数按照最快传输速率采集、内部传输速率按照最快速率传输传输，这样做可以使调配策略变化时，如传输频度、传输内容等，原始遥测参数的内部传递不受任何影响，减少硬件时序更替带来的不稳靠问题。

5、主计算机的遥测参数拆包和选择。

主计算机收到遥测数据后，可以根据遥测策略的指定，选择出需要下传的源包以及需要预留用于在轨控制的遥测参数，将在轨控制需要预留的遥测参数从源包中拆分出来并按照采集时间顺序存储和排列。该步骤为可选步骤。

6、主计算机的组帧和调配策略实现。

这是AOS遥测实现的关键一步。本发明方法选取采集虚拟信道调度和源包调度结合的二级调度策略。物理信道上的组帧情况如图4所示。图4所示为AOS建议的组合，M_PDU、VCDU和CADU的格式是AOS建议的，但是本发明中应用过程是特殊的，调度策略从虚拟信道和源包分配开始体现，VCDU中***域采用分轨道阶段时分复用的方法。具体过程是：

(1)构建VCDU，相关步骤如下：

a.逻辑定义：主计算机根据业务传输速率不同或采集设备不同设定不同的虚拟信道(VC1，VC2，...)，同时将各个从计算机的源包进行分类并纳入

到各自虚拟信道传输队列中，VC1中源包(PK1，PK2，...，PKi)，VC2中源包(PKi+1，...PKi+j)，依次类推。每个虚拟信道中源包个数可以不等。

需要快速传输的源包被集中放入一个虚拟信道。需要慢传源包则放入另一个虚拟信道。正常传输的源包集中放入其他虚拟信道。虚拟信道是逻辑概念，具体实现是通过构建虚拟信道数据单元(VCDU)承载数据下传，VCDU主导头中的虚拟信道标识可区分虚拟信道。

b.构建M_PDU：将每个虚拟信道的所有源包按照一定的顺序接续排列，组成若干M_PDU的包域。假设所有源包接续排列队列的长度为L，

图4中M PDU包域长度N时，各个M_PDU装载源包队列的方式如下：

M_PDU(1)包域＝源包队列(1:N)；

M_PDU(2)包域＝源包队列(N+1:2N)；

......

M_PDU(k)包域＝源包队列(kN+1:L)；

当有1个以上M_PDU装载同一个源包时，每个M_PDU中的源包无须再加主导头。

c.构建VCDU：将各个M_PDU分别装入该虚拟信道内各个VCDU的数据域，按照AOS在构建VCDU时，加入***域内容。依据在轨轨道运行阶段，填充***域内容，***域在各种轨道状态下时分复用，可以提高吞吐率和可视性。如图4所示，***域长度固定，在不同轨道模式下，***域中填入各轨道阶段的重要的需要每帧下传的遥测数据。

(2)虚拟信道调度：实施时一个虚拟信道中的传输任务，由多个VCDU顺序传输完成，每个VCDU承载M_PDU及其中的一类源包。快传虚拟信道在单位时间调用次数多。慢传虚拟信道在单位时间调用次数少。

(3)构建CADU：在VCDU前加入同步字，即构成在物理信道中可传输的传输帧CADU。

7、中断响应下主计算机将传输帧送至测控单元。

测控单元按照传输帧周期产生中断信号，主计算机将指定调配策略下的组好的一个虚拟信道下的传输帧传给测控单元。

8、测控单元进行调制处理，包括中频调制和射频调制。

9、天线发射遥测信号至地面。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (1)

1.集散型构架卫星的AOS遥测方法，其特征在于步骤如下：

(1)从计算机按照参数类型的不同，通过内部总线以高于下传速率的速度收集其负责监控的各离散点的所有遥测数据；

(2)从计算机根据遥测参数之间的关联性大小将收集的遥测参数分类，组建源包；所述的源包按照AOS标准实现，由主导头和数据域构成，数据域长度可变；

(3)主计算机通过1553B总线等间隔地将各个从计算机采集的源包以命令响应的方式收集起来；收集结束后，从计算机更新遥测数据到1553B的RT端，此时设置限制访问标志，当更新结束时，取消限制访问标志，等待1553B的BC端读数；

(4)主计算机根据AOS标准进行组帧，步骤为：

(41)主计算机根据业务传输速率不同或采集设备不同设定不同的虚拟信道，同时将各个从计算机的源包按照传输速度进行分类并纳入到各自虚拟信道传输队列中；

(42)将每个虚拟信道的所有源包接续排列，组成M_PDU的包域；当有一个以上M_PDU装载同一个源包时，每个M_PDU中的源包无须再加主导头；

(43)将各个M_PDU分别装入该虚拟信道内各个VCDU的数据域，在构建VCDU时，加入***域；

(44)依据在轨轨道运行阶段，填充***域内容，***域在各种轨道状态下时分复用；

(45)在VCDU前加入同步字，构成在物理信道中可传输的传输帧CADU；

(5)将CADU传送给卫星测控单元调制发射。

Images