CN102831761B - 一种航天器遥控开关指令的传输方法 - Google Patents

Abstract

一种航天器遥控开关指令的传输方法，步骤为：(1)地面测控中心给在轨航天器上传数据时，首先编码生成码集V；(2)码集V中的每个码字均对应一条航天器遥控开关指令，地面测控中心给在轨航天器上传数据时，从码集V中选择待发送的航天器遥控开关指令所对应的码字，并将该码字封装成上行数据帧之后发送给在轨航天器；(3)在轨航天器接收到所述上行数据帧之后进行解包，再对解包之后得到的12bit码字进行译码，从而完成地面测控中心与在轨航天器之间的数据传输。本发明通过生成最小码距大于等于4的指令码，降低遥控开关指令的这种误指令概率，提高数据传输的可靠性。

Description

一种航天器遥控开关指令的传输方法

技术领域

本发明涉及一种航天器遥控开关指令的传输方法，属于航天器遥控开关指令编译码技术领域。

背景技术

航天器遥控是提供地面操控航天器的命令通道，开关指令是航天器遥控中重要部分。遥控开关指令是由地面测控中心发往航天器，经过航天器遥控译码器的译码和校验后输出开关指令脉冲送给航天器上各用户，触发某个“动作”。由于信道误码率的影响，地球站向航天器发出一个完整的遥控指令i后，航天器遥控系统有一定的概率会接收到并恢复为遥控指令j，也就是说发生错误。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种航天器遥控开关指令的传输方法，通过生成最小码距大于等于4的指令码，降低遥控开关指令的这种误指令概率，提高数据传输的可靠性。

本发明的技术解决方案是：

一种航天器遥控开关指令的传输方法，步骤如下：

(1)地面测控中心给在轨航天器上传数据时，首先按照如下方式编码：

(1.1)定义正交码集H4＝{0，3，5，6}_16进制，B₀、B₁和B₂均为4×4的矩阵且B₀、B₁和B₂中的数都是16进制表示，其中，B₀为正交码集H₄中的四个码字按行相同排列，B₁为H₄中的四个码字按照拉丁方阵的方式排列，B₂为H₄中的四个码字按列相同排列；

(1.2)根据公式V₀＝B₀×(10)² _16进制+B₁×(10)_16进制+B₂生成矩阵V₀；

(1.3)根据公式生成矩阵V₁，其中，

为对B₁取反所得到的矩阵，对B₁取反即为对B₁中的每个元素均按位取反；

根据公式生成矩阵V₂，其中，

为对B₂取反所得到的矩阵，对B₂取反即为对B₂中的每个元素均按位取反；

根据公式

生成矩阵V₃；

根据公式

生成矩阵V₄，其中，

为对B₀取反所得到的矩阵，对B₀取反即为对B₀中的每个元素均按位取反；

根据公式

生成矩阵V₅；

根据公式

生成矩阵V₆；

根据公式

生成矩阵V₇；

V₀、V₁、V₂、V₃、V₄、V₅、V₆和V₇中的每个元素均为12bit；

(1.4)编码生成的码集即为V＝V₀∪V₁∪V₂∪V₃∪V₄∪V₅∪V₆∪V₇；

(2)码集V中的每个码字均对应一条航天器遥控开关指令，地面测控中心给在轨航天器上传数据时，从码集V中选择待发送的航天器遥控开关指令所对应的码字，并将该码字封装成上行数据帧之后发送给在轨航天器；

(3)在轨航天器接收到所述上行数据帧之后进行解包，再对解包之后得到的12bit码字进行译码，从而完成地面测控中心与在轨航天器之间的数据传输。

所述拉丁方阵定义为：

N阶拉丁方阵：在N行N列的数阵中，数K在每行和每列中出现且仅出现一次；其中，1≤K≤N，N为正整数。

所述步骤(3)中对解包之后得到的12bit码字进行译码通过如下译码电路进行：

译码电路包括三个4-16译码器和一个3-8译码器，三个4-16译码器用来对所述12bit码字的三段4bit码译码，3-8译码器用来对12bit码字所处的子集进行译码，即判断12bit码字属于V₀、V₁、V₂、V₃、V₄、V₅、V₆或V₇中的哪一个。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)本发明方法将指令编码过程用数据公式表示出来，解决了开关指令自动编码问题，可以实现遥控开关指令码的自动生成。

(2)本发明给出了最小码距为4的开关指令编码，在航天器上行遥控指令传输时可以降低误指令的概率，而且满足最小码距为4的指令码集不唯一，允许不同的航天器选用不同的指令码集。

(3)由于拉丁方阵的排列方法不是唯一的，实际上满足要求的码集种类为：拉丁方阵的个数×行的排列数×列的排列数＝576×4！×4！＝331776。在工程应用时可以为不同的航天器选用不同的码集。

(4)根据编码特性，每个指令码集分成八个子集，这八个子集的特征码可以用二进制码000，001，010，011，100，101，110，111表示，利用这个特点在航天器上设计译码电路时除了判读b₀、b₁和b₂外还可以加入是否属于子码集的判断，可以避免由于硬件故障造成的多出指令现象(由于硬件的故障发指令i时同时出了两条不同的指令：指令i和指令j)。

附图说明

图1为本发明方法流程图；

图2为本发明译码电路示意图；

具体实施方式

本发明提供了一种航天器遥控开关指令的传输方法，如图1所示，步骤如下：

(1)地面测控中心给在轨航天器上传遥控开关指令时，首先按照如下方式编码：

(1.1)定义正交码集H₄＝{0，3，5，6}_16进制，B₀、B₁和B₂均为4×4的矩阵且B₀、B₁和B₂中的数都是16进制表示，其中，B₀为正交码集H₄中的四个码字按行相同排列，B₁为H₄中的四个码字按照拉丁方阵的方式排列，B₂为H₄中的四个码字按列相同排列；

拉丁方阵定义为：N阶拉丁方阵：在N行N列的数阵中，数K在每行和每列中出现且仅出现一次；其中，1≤K≤N，N为正整数。

(1.2)根据公式V₀＝B₀×(10)² _16进制+B₁×(10)_16进制+B₂生成矩阵V₀；

(1.3)根据公式

生成矩阵V₁，其中，

为对B₁取反所得到的矩阵，对B₁取反即为对B₁中的每个元素均按位取反；

根据公式

生成矩阵V₂，其中，为对B₂取反所得到的矩阵，对B₂取反即为对B₂中的每个元素均按位取反；

根据公式

生成矩阵V₃；

根据公式

生成矩阵V₄，其中，

为对B₀取反所得到的矩阵，对B₀取反即为对B₀中的每个元素均按位取反；

根据公式

生成矩阵V₅；

根据公式

生成矩阵V₆；

根据公式

生成矩阵V₇；

V₀、V₁、V₂、V₃、V₄、V₅、V₆和V₇中的每个元素均为12bit，

V₀、V₁、V₂、V₃、V₄、V₅、V₆和V₇均包括16个码字，且V₀、V₁、V₂、V₃、V₄、V₅、V₆和V₇均为4×4的矩阵。

(1.4)编码生成的码集即为V＝V₀∪V₁∪V₂∪V₃∪V₄∪V₅∪V₆∪V₇，V中有128个码字，V的最小码距为4，V中的每个元素均为12bit；

根据上述编码特点可以实现指令码集的自动编码，上述构造方法得出的码集不唯一，确定V₀后整个码集就确定了，在实际应用时可以为不同的航天器选取一组满足要求的码集，可以提高开关指令的保密性。

(2)码集V中的每个码字均对应一条航天器遥控开关指令，地面测控中心给在轨航天器上传时，从码集V中选择待发送的航天器遥控开关指令所对应的码字，并将该码字封装成上行数据帧之后发送给在轨航天器；

(3)在轨航天器接收到所述上行数据帧之后进行解包，再对解包之后得到的12bit码字进行译码，从而完成地面测控中心与在轨航天器之间的遥控开关指令传输。

对解包之后得到的12bit码字进行译码通过如下译码电路进行：

通过V₀、V₁、V₂、V₃、V₄、V₅、V₆和V₇的公式可以看出，

V₀、V₁、V₂、V₃、V₄、V₅、V₆和V₇每一个码字均由三段4bit码组成，例如，12bit码字用b₀b₁b₂b₃b₄b₅b₆b₇b₈b₉b₁₀b₁₁来表示，其中b₀b₁b₂b₃表示第一段4bit码，b₄b₅b₆b₇表示第二段4bit码，b₈b₉b₁₀b₁₁表示第三段4bit码，b₀b₄b₈表示这个码字所在的子集。

因此，如图2所示，译码电路可以设计为包括三个4-16译码器和一个3-8译码器，三个4-16译码器用来对所述12bit码字的三段4bit码译码，3-8译码器用来对12bit码字所处的子集进行译码，即判断12bit码字属于V₀、V₁、V₂、V₃、V₄、V₅、V₆或V₇中的哪一个。

如果没有最后一个3-8译码器，当X1的输出K1的管脚因为器件的问题固定输出为“1”时，那么当发送K2指令的时候，K1也同时输出，这种故障对航天器来说是致命的，因此根据编码的特点引入八个集合分类作为译码电路的冗余部分，可以有效的防止译码电路的单点故障，提高译码的可靠性。

地面测控中心给在轨航天器上传遥控开关指令时，编码的示例如下：

(1)确定B₀、B₁和B₂三个矩阵中元素，例如：

H₄＝{0，3，5，6}_16进制，则

(2)B₀、B₁和B₂确定后，生成V₀：

(3)根据V₁～V₇和V₀的关系生成V₁～V₇：

在轨航天器接收到所述上行数据帧之后进行解包，再对解包之后得到的12bit码字进行译码时的示例：

4-16译码器输入(0000)_2进制～(1111)_2进制，输出有16根线Y₀～Y₁₅，当输入(0000)_2进制时，Y₀为1，其余为0，其余的类推。以其中一个码字为例来说明，地面发送(C09)_16进制指令时，第一个4-16译码器的Y₁₂输出为1，其余为0，第二个4-16译码器的Y₀输出为1，其余为0，第三个4-16译码器的Y₉输出为1，其余为0，当第一个4-16译码器的Y₃输出故障为常1时，在输出(C09)_16进制时，(309)_16进制的指令也同时输出，如果加上指令码所属子集的判断，可以避免上述故障造成的指令误输出的问题。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域技术人员的公知技术。

Claims (2)

1.一种航天器遥控开关指令的传输方法，其特征在于步骤如下：

(1)地面测控中心给在轨航天器上传遥控开关指令时，首先按照如下方式编码：

(1.1)定义正交码集H₄＝{0，3，5，6}_16进制，B₀、B₁和B₂均为4×4的矩阵且B₀、B₁和B₂中的数都是16进制表示，其中，B₀为正交码集H₄中的四个码字按行相同排列，B₁为H₄中的四个码字按照拉丁方阵的方式排列，B₂为H₄中的四个码字按列相同排列；

(1.2)根据公式V₀＝B₀×(10)² _16进制+B₁×(10)_16进制+B₂生成矩阵V₀；

(1.3)根据公式 

生成矩阵V₁，其中， 

为对B₁取反所得到的矩阵，对B₁取反即为对B₁中的每个元素均按位取反；

根据公式 

生成矩阵V₂，其中， 

为对B₂取反所得到的矩阵，对B₂取反即为对B₂中的每个元素均按位取反；

根据公式 

生成矩阵V₃；

根据公式 

生成矩阵V₄，其中， 

为对B₀取反所得到的矩阵，对B₀取反即为对B₀中的每个元素均按位取反；

根据公式 

生成矩阵V₅；

根据公式 

生成矩阵V₆；

根据公式 

生成矩阵V₇；

V₀、V₁、V₂、V₃、V₄、V₅、V₆和V₇中的每个元素均为12bit；

(1.4)编码生成的码集即为V＝V₀∪V₁∪V₂∪V₃∪V₄∪V₅∪V₆∪V₇；

(2)码集V中的每个码字均对应一条航天器遥控开关指令，地面测控中心给在轨航天器上传时，从码集V中选择待发送的航天器遥控开关指令所对应的码字，并将该码字封装成上行数据帧之后发送给在轨航天器； 

(3)在轨航天器接收到所述上行数据帧之后进行解包，再对解包之后得到的12bit码字进行译码，从而完成地面测控中心与在轨航天器之间的遥控开关指令传输； 对解包之后得到的12bit码字进行译码通过如下译码电路进行： 译码电路包括三个4-16译码器和一个3-8译码器，三个4-16译码器用来对所述12bit码字的三段4bit码译码，3-8译码器用来对12bit码字所处的子集进行译码，即判断12bit码字属于V₀、V₁、V₂、V₃、V₄、V₅、V₆或V₇中的哪一个。

2.根据权利要求1所述的一种航天器遥控开关指令的传输方法，其特征在于：所述拉丁方阵定义为： 

N阶拉丁方阵：在N行N列的数阵中，数K在每行和每列中出现且仅出现一次；其中，1≤K≤N，N为正整数。 

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