第24卷第4期宇航学报Vol.24No.42003年7月JournalofAstronauticsJuly2003星上业务综合与地面综合基带一体化设计的思路丁溯泉,于志坚(北京跟踪与通信技术研究所,北京100094)摘要:为满足在航天器与地面站之间传输各类数据的要求,航天器和地面设备都有相应的措施与之适应。星上数据的业务综合将航天器上的各类数据合并成一路数据流,经物理信道统一传输。地面设备则将遥测、遥控、测距和数传等功能在基带集成,形成综合基带设备。业务综合与综合基带都曾推动了航天任务中数据传输系统的发展,但二者都是从自身的角度考虑,并没有作为一个系统综合设计。本文对业务综合与综合基带进行一体化设计,使天地系统相互协调,最大限度地提高星地数据传输的可靠性和有效性。文中通过对遥感卫星数据传输系统的设计实例说明了一体化设计思路的应用。关键词:业务综合;综合基带;虚拟信道;一体化设计中图分类号:V556文献标识码:A文章编号:100021328(2003)04203592050引言航天器正常运行时,地面站和航天器的双向通信不仅要实现跟踪功能,同时要完成遥控指令、遥测数据、数字话音、电视信号以及图像数据的传输。这些数据的类型多样,且对传输的要求有很大的不同,因此对航天器和地面站设备应统一考虑、综合设计,以实现空ƒ地和地ƒ空数据高效、可靠地传输。从数据传输的角度考虑,可以将星上系统和支持它的地面系统看成对等的两部分。这样前向链路(地ƒ空)和返向链路(空ƒ地)就成为星上和地面交换数据的通道。在实际的航天任务中,由于航天器工作的环境比地面系统要恶劣的多,没有必要将其看成对等的部分。在可预见的未来,也不可能将二者对等考虑。现阶段,星上和地面对等交换的数据包括跟踪、话音和电视,这些数据在整个通信系统中所占的比重不大。星上系统和地面系统工作环境的不同,决定了星上系统主要完成数据生成的功能;而地面则主要完成数据接收的功能。系统设计时,星上采用业务综合将各类数据合成统一数据流;地面设备按照综合基带的思想作适应性改造,使星上系统和地面系统相互协调、统一发展,就可以实现整个系统的最优化设计。本文第1节介绍星上业务综合,第2节介绍地面综合基带设备,第3节讨论天地一体化设计的实例,最后给出了本文的结论。1星上系统的业务综合星上系统除完成跟踪功能外,还要接收遥控指令、话音数据,同时发射话音、遥测、电视、图像和载荷数据。由于星上接收的数据速率很低,一般为1k～100kbitƒs;而发射的数据速率很高,一般为100k～500Mbitƒs,因此设计的重点是将星上生成的数据以及待转发的数据进行处理,经过时分复接,融合成统一数据流,再经物理信道传输。国际空间数据咨询委员会(CCSDS)为适应新的航天任务的要求,在传统的分包遥测与分包遥控建议书的基础上建立了高级在轨系统(AOS)建议书。AOS提供不同的传输方案(如同步、异步、等时传输)、不同的用户数据格式化协议(如位流、字节块和打包数据)以及不同的差错控制等级,以实现在一条链路上处理各种类型的数据[1]。AOS建议书的一个核心特性就是虚拟信道(VC)的概念。虚拟信道允许一条空间物理信道被多个更高层次的传输流共享,每个传输流都可能有不同的业务要求,这样单一的空间物理信道被分割成几个分开的逻辑数据信道。利用虚拟信道的概念,对星上不同类型的数据采用相应的协议进行处理,通过虚拟信道的调度,就可以实现星上业务综合。其实现框图如图1所示。收稿日期:2002208205,修回日期:2002211207。360宇航学报第24卷综上所述,只要开发出适于星上数据传输的协议,并建立有效的虚拟信道调度策略,就能够将星上各种类型的数据融合成统一的数据流。星上业务综合极大的简化了星上数据的管理,也便于信道的统一传输。图1星上业务综合框图Fig.1Frameworkofserviceintegrationonboard2地面综合基带设备地面设备除完成跟踪功能外,还要发射遥控指令、数字话音,同时接收星上传输下来的话音、遥测、电视、图像和载荷数据。综合基带设备的设计思想就是将测距、遥控、遥测和数传等功能有机地综合到一套基带设备中,以实现地面设备的集成化。法国IN2SNEC公司生产的CORTEXNT系列包括测控单元(TT&C)、数字跟踪接收机(DTR)、天线控制单元(ACU)、高速数据接收机(HDR)和卫...