航天器载荷数据分发装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种航天器载荷数据分发装置及方法，装置包括中继卫星系统和用户中心，所述中继卫星系统通过中继返向KSA链路与航天器进行空间段载荷数据传输，所述用户中心通过地面通信链路与所述中继卫星系统进行地面段载荷数据传输。本发明专利技术可基于空间IP包标识实现航天器载荷数据地面段有效分发至不同用户中心。天器载荷数据地面段有效分发至不同用户中心。天器载荷数据地面段有效分发至不同用户中心。

【技术实现步骤摘要】
航天器载荷数据分发装置及方法


[0001]本专利技术涉及一种航天器载荷数据分发装置及方法。

技术介绍

[0002]在载人航天工程空间站建造及长期运营阶段，空间应用系统及相关实验领域会开展各项在轨试(实)验，持续滚动展开各项科学研究和应用任务，因此具有海量数据下传需求。作为连接天地的主要手段，测控通信系统可以为空间站组合体及各舱段提供天地基测控支持及地面传输链路，以确保空间应用任务载荷应用数据传输安全、及时、可靠。
[0003]现有技术中，近地轨道航天器载荷高速数据下行主要依托中继链路与直接对地链路这两种手段。其中，国际空间站(International Space Station,ISS)采用跟踪与数据中继卫星系统(Trackingand Data Relay Satellites System,TDRSS)接收高速下行数据，空间段为数据链路层CCSDS AOS传输帧，地面段采用CCSDS SLE方式承载，基于AOS帧头的航天器标识符SCID、虚拟信道标识VCID等信息进行用户识别并向特定用户中心分发。
[0004]在低轨卫星任务中一般采用中继卫星系统或地面数传站接收下行数传数据，空间段通常采用数据链路层CCSDS AOS传输帧，地面段则采用专用协议(PDXP协议)承载，基于序号1所列AOS帧头信息以及地面任务配置信息进行用户识别并向特定用户中心分发。
[0005]部分载人航天工程前期空间实验室及货运飞船采用数据中继卫星系统接收高速下行数据，空间段为数据链路层CCSDS AOS传输帧，地面段采用专用协议(PDXP协议)承载，用户识别与分发方式同序号2。
[0006]载人空间站在轨飞行期间，载荷应用数据统一由应用信息主机将IP数据包封装至CCSDS AOS传输帧中下行，即采用IP over CCSDS AOS协议，无法通过AOS帧头信息区分不同用户分发方向，因此需要基于空间段网络层IP包标识实现用户识别与分发。
[0007]由此可知，现有的航天器载荷高速数据地面分发所承载的空间段内容为数据链路层信息，其用户标识与分发依赖于空间段数据链路层CCSDS AOS帧头信息以及地面任务配置信息，而在航天测运控
尚未存在基于空间段网络层IP包标识开展地面段用户识别与分发的相关方法。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供一种航天器载荷数据分发装置及方法。
[0009]为实现上述专利技术目的，本专利技术提供一种航天器载荷数据分发装置及方法，装置包括中继卫星系统和用户中心，所述中继卫星系统通过中继返向KSA链路与航天器进行空间段载荷数据传输，所述用户中心通过地面通信链路与所述中继卫星系统进行地面段载荷数据传输。
[0010]根据本专利技术的一个方面，所述中继卫星系统包括：
[0011]接收解调模块，位于地面终端站，用于实时接收解调所述中继返向KSA链路的数据，形成中继AOS(高级在轨系统，Advanced
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Orbiting
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System)帧，并为信道筛选模块提供
输入数据；
[0012]信道筛选模块，位于运控中心，用于根据中继AOS帧头虚拟信道标识符信息识别并提取载荷AOS帧，为数据解析模块提供输入数据；
[0013]数据解析模块，位于运控中心，用于对信道筛选模块提供的载荷AOS帧进行IP over CCSDS AOS(基于CCSDS
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AOS的IP包封装协议)协议解析处理，形成载荷IP包，并送至用户识别模块；
[0014]用户识别模块，位于运控中心，用于根据数据解析模块输入的载荷IP包提取适于区分不同用户方向的IP包标识特征参数，包括IP地址和TOS字段，并连同载荷IP包一并送至封装分发模块；
[0015]封装分发模块，位于运控中心对外接口处，用于接收用户识别模块的载荷IP包与用户识别特征参数，完成专用PDXP(包数据交换协议，Package
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Data
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eXchange
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Protocol)协议封装并按约定分发规则向用户中心发送。
[0016]根据本专利技术的一个方面，所述用户中心包括：
[0017]接收分路模块，位于用户中心对外接口处，用于实时接收地面通信链路传递的中继卫星系统PDXP数据包，通过识别PDXP包头信息来提取承载载荷IP包的PDXP数据包，并发送至解封装模块；
[0018]解封装模块，用于对PDXP数据包进行解封装处理，并将承载32KB数据的载荷IP包送至32KB解析模块，将承载IP in IP(IP隧道协议)数据的载荷IP包送至IP in IP解析模块；
[0019]32KB解析模块，用于根据解封装模块提供的载荷IP包进行数据解析处理，对32KB数据进行拼接识别，并送至后端处理模块；
[0020]IP in IP解析模块，用于根据解封装模块提供的载荷IP包进行数据解析处理，对IP in IP数据进行识别转发，并送至后端处理模块；
[0021]后端处理模块，用于根据32KB解析模块或IP in IP解析模块输入的数据进行相应的数据处理操作；
[0022]其中，PDXP包头信息包括信息类别标志。
[0023]根据本专利技术的一个方面，所述中继返向KSA链路包括信道编译码器、调制解调器、上下变频器、高功率放大器、低噪声放大器、锁相环和高增益天线，用于完成航天器中继传输帧的信道编译码、调制解调及无线传播，指标包括信道带宽、传输时延及误码率，由器件水平、航天器轨道及信道环境决定。
[0024]根据本专利技术的一个方面，所述地面通信链路包括安全设备、防火墙、交换机、路由器和光纤，用于完成PDXP数据包在专用网络线路中的数据传输，指标包括网络带宽、传输时延及丢包率，由设备能力、业务特性及用户数目决定。
[0025]根据本专利技术的一个方面，所述航天器为空间站，其舱段包括载荷应用信息主机和高速通信处理器；
[0026]所述载荷应用信息主机用于完成实验柜实/试验数据及载荷系统工程数据的采集，以形成载荷数据IP包，并通过空间站载荷网传递至所述高速通信处理器，完成IP over CCSDS AOS协议封装。
[0027]航天器载荷数据分发方法，包括以下步骤：
[0028]a、对空间段数据进行接收、解析，并进行特征参数的提取、识别；
[0029]b、进行地面段数据的封装、分发，并对地面段封装数据进行接收、解析。
[0030]根据本专利技术的一个方面，在所述步骤(b)中，利用中继卫星系统完成以下处理：
[0031]接收并解析中继返向KSA链路下行的CCSDS AOS传输帧，数据域长度固定N字节；
[0032]根据虚拟信道标识对载荷应用数据AOS帧进行提取；
[0033]对M_PDU进行处理，提取IP包；
[0034]对IP包进行缓存，并对IP包头进行解析，判断IP包头中的协议字段取值，其中：
[0035]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
AOS协议封装。7.一种利用权利要求1
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6中任一项所述的航天器载荷数据分发装置的方法，包括以下步骤：a、对空间段数据进行接收、解析，并进行特征参数的提取、识别；b、进行地面段数据的封装、分发，并对地面段封装数据进行接收、解析。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述步骤(b)中，利用中继卫星系统完成以下处理：接收并解析中继返向KSA链路下行的CCSDS AOS传输帧，数据域长度固定N字节；根据虚拟信道标识对载荷应用数据AOS帧进行提取；对M_PDU进行处理，提取IP包；对IP包进行缓存，并对IP包头进行解析，判断IP包头中的协议字段取值，其中：若IP包导头协议号判断其为UDP数据，则根据IP包头中的区分类型字段的高3位优先级判断优先级数值，其中：若优先级二进制数值为001，则表示用户中心B的载荷应用数据，将该IP包标识为数据类型B；若优先级二进制数值为000，则表示用户中心A的载荷应用数据，将该IP包标识为数据类型A；若IP包导头协议号判断其为非UDP数据，则将该IP包标识为数据类型A；根据IP包的类型标识将IP包封装为PDXP数据包中，按PDXP/UDP/IP协议以数据驱动方式实时分发至所述用户中心，其中，数据类型A载荷数据发送至用户中心A，数据类型B载荷数据发送至用户中心B；在地面传输中，UDP协议按RFC768执行，IP协议按RFC791执行。当同时存在多通道中继返向KSA链路返向用户数据下行时，中继卫星系统发送至各方向的多路数据具有独立计数的包序号；若接收方需对包序号进行处理，则结合数据分发通道标识进一步识别不同的下行链路与虚拟信道。9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述步骤(b)中，用户中心完成的处理包括数据接收分路、解封装与格式解析、32KB解析和IP in IP数据解析。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述数据接收分路包括：根据有效载荷运行管理中心与中继卫星系统运控中心之间的通信协议接收中继卫星系统运控中心发送的前端数据；根据中心间数据包交换协议包头中信息类别标识对高速下行数据进行分路处理，包括中继原码数据与载荷应用高速下行数据；对有效载荷运行管理中心与中继卫星系统运控中心之间互相传送的链监信息进行统计，统计结果向后端协议处理功能模块转发；将中继卫星系统运控中心发送的返向传输状态报告向后端协议处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：万鹏，李瑭，张国亭，王志生，秦铭晨，孙洁，阎镇，杨洋，冯丽，刘丽华，冯昱澍，符俊，
申请(专利权)人：中国人民解放军六三九二一部队，
类型：发明
国别省市：