CN105812048A - 一种可切换通信路径的纳卫星遥测遥控方法 - Google Patents

一种可切换通信路径的纳卫星遥测遥控方法 Download PDF

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Abstract

一种可切换通信路径的纳卫星遥测遥控方法，涉及一种卫星遥测遥控处理方法。为了在不提高卫星成本、复杂度的基础上，使星载计算机故障时，地面也能够实现对卫星遥测遥控的功能。本方法中地面测控站通过检测卫星系统的星载计算机发送的遥测数据的更新频率和通信是否正常，判断星载计算机是否出现故障，当出现故障时，地面测控站通过测控分系统分别与卫星多个分系统进行直接通信。本发明适用于纳卫星遥测遥控数据传输使用。

Description

一种可切换通信路径的纳卫星遥测遥控方法
技术领域
本发明涉及一种卫星遥测遥控处理方法。
背景技术
卫星在轨运行期间，遥测数据是地面了解星上工作状态的途径，遥控指令是地面控制卫星运行状态的重要手段。通常，遥控任务的处理由星载计算机完全负责，星上之间以主从方式通信。星载计算机作为主机，定时访问下位机节点获取遥测数据帧，并进行实时遥测及延时遥测的组帧、存储；地面上行遥控指令也是与星载计算机进行处理转发。因此，星载计算机的可靠性尤为重要，当星载计算机故障后，星上任务不能正常开展，地面也失去了了解其他分系统在轨运行状态的途径。目前，通常是由冗余备份方式提高计算机的可靠性，其增加了卫星系统的成本及复杂度。尤其对于纳卫星而言，受其体积、成本的限制，实现星载计算机的多模冗余就显得比较困难。
发明内容
本发明提出了一种可切换通信路径的纳卫星遥测遥控方法，是为了在不提高卫星成本、复杂度的基础上，使星载计算机故障时，地面也能够实现对卫星遥测遥控的功能。
本发明所述的一种可切换通信路径的纳卫星遥测遥控方法，该方法基于多主通信的星内现场总线实现，该方法的具体步骤为：
步骤一、地面测控站通过检测卫星系统的星载计算机发送的遥测数据的更新频率和通信是否正常，判断星载计算机是否出现故障，星载计算机正常工作执行步骤二，星载计算机故障执行步骤三；
步骤二、卫星的多个分系统通过星载计算机与地面测控站进行通信；
上行数据传输过程：地面测控站将遥控信号发送至星载计算机，星载计算机根据接收的遥控信号对遥控指令格式帧中的分系统标识位进行识别，根据标识获得分系统的地址，若地址为星载计算机总线地址，星载计算机直接解析执行遥控指令；否则，将遥控数据转发至所识别的分系统；
下行数据传输过程：星载计算机接收多个分系统所采集的遥测数据，并定时或延时将从分系统所采集的遥测数据发送至地面测控站；
步骤三、地面测控站分别与卫星多个分系统进行直接通信；
上行数据传输过程：地面测控站将遥控指令格式帧的第一位目标地址修改为目标分系统地址，并将修改后遥控信号数据发送至测控分系统，测控分系统根据目标地址判断该地址是否为测控总线地址，若是，则对遥控指令进行解析，并执行该指令；否则，根据目标地址将遥控指令转发至目标地址所对应的分系统，目标地址所对应的分系统接收遥控指令，并对接收的遥控指令进行解析，判断遥控指令格式帧中的第三位分系统标识是否为自身标识，若是，目标分系统对遥控指令进行解析，并执行测控指令，否则，舍弃该条指令，实现地面测控站与星上分系统直接通信；
下行数据传输过程：地面测控站通过测控分系统同时向卫星的多个分系统发送遥测转发目标地址改写指令，卫星分系统根据接收的遥测转发目标地址改写指令对遥测数据发送的目标地址进行改写和并存储，同时判断改写后的遥测转发目标地址是否为自身总线地址，若是，则该分系统接收卫星其他分系统采集的遥测数据，并定时或延时通过测控分系统将从卫星分系统所采集的遥测数据通过测控分系统发送至地面测控站，否则，该卫星分系统采集自身遥测数据，并将数据发送给改写后的遥测转发目标地址所对应的分系统。
本发明在不提高卫星成本、复杂度的基础上，提出了一种主机切换的纳卫星遥测遥控处理方法，使得即使在星载计算机故障时，地面也具有对卫星遥测遥控的功能，适用于星上单机以多主方式通信的纳卫星。
附图说明
图1为具体实施方式一所述的地面测控站分别与卫星多个分系统进行直接通信，上行数据传输过程示意图；
图2为具体实施方式一所述的地面测控站分别与卫星多个分系统进行直接通信，下行数据传输过程示意图。
具体实施方式
具体实施方式一、结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述的一种可切换通信路径的纳卫星遥测遥控方法，该方法基于多主通信的星内现场总线实现，该方法的具体步骤为：
步骤一、地面测控站通过检测卫星系统的星载计算机发送的遥测数据的更新频率和通信是否正常，判断星载计算机是否出现故障，星载计算机正常工作执行步骤二，星载计算机故障执行步骤三；
步骤二、卫星的多个分系统通过星载计算机与地面测控站进行通信；
上行数据传输过程：地面测控站将遥控信号发送至星载计算机，星载计算机根据接收的遥控信号对遥控指令格式帧中的分系统标识位进行识别，根据标识获得分系统的地址，若地址为星载计算机总线地址，星载计算机直接解析执行遥控指令；否则，将遥控数据转发至所识别的分系统；
下行数据传输过程：星载计算机接收多个分系统所采集的遥测数据，并定时或延时将从分系统所采集的遥测数据发送至地面测控站；
步骤三、地面测控站分别与卫星多个分系统进行直接通信；
上行数据传输过程：地面测控站将遥控指令格式帧的第一位目标地址修改为目标分系统地址，并将修改后遥控信号数据发送至测控分系统，测控分系统根据目标地址判断该地址是否为测控总线地址，若是，则对遥控指令进行解析，并执行该指令；否则，根据目标地址将遥控指令转发至目标地址所对应的分系统，目标地址所对应的分系统接收遥控指令，并对接收的遥控指令进行解析，判断遥控指令格式帧中的第三位分系统标识是否为自身标识，若是，目标分系统对遥控指令进行解析，并执行测控指令，否则，舍弃该条指令，实现地面测控站与星上分系统直接通信；
下行数据传输过程：地面测控站通过测控分系统同时向卫星的多个分系统发送遥测转发目标地址改写指令，卫星分系统根据接收的遥测转发目标地址改写指令对遥测数据发送的目标地址进行改写和并存储，同时判断改写后的遥测转发目标地址是否为自身总线地址，若是，则该分系统接收卫星其他分系统采集的遥测数据，并定时或延时通过测控分系统将从卫星分系统所采集的遥测数据通过测控分系统发送至地面测控站，否则，该卫星分系统采集自身遥测数据，并将数据发送给改写后的遥测转发目标地址所对应的分系统。
对于遥控指令，星载计算机未出现故障时，默认通信路径：地面测控站→测控分系统→星载计算机→目标分系统。星载计算机解析遥控指令，对遥控指令格式中的分系统标识进行判断，若是自身总线地址，则星载计算机直接执行指令，否则将遥控指令转发给分系统标识对应的目标分系统。星载计算机故障时，选择通信路径：地面测控站→测控分系统→目标分系统。各分系统收到自身遥控指令后解析执行，无需星载计算机参与。
对于遥测转发，星载计算机未出现故障时，默认通信路径：遥测发布分系统→星载计算机→测控分系统→地面测控站，星载计算机为主机，收到各分系统遥测后进行相应的遥测判断、存储、转发等工作。当星载计算机故障后，地面可通过遥测转发目标地址改写指令修改遥测转发通信路径，修改后的通信路径为遥测发布分系统→遥测转发分系统→测控分系统→地面测控站，此时进行遥测数据转发、缓存的遥测分系统为主机，处理遥测数据。在测控通道压力允许的条件下，可直接设置通信路径为遥测发布分系统→测控分系统→地面测控站。
为实现上述目的，定义总线数据通信帧格式如图3所示；
其中，目标地址表示数据接收的星载计算机或分系统地址，其与各分系统在总线上挂载地址相同，分系统接收到数据帧后需判断目标地址是否为自己的总线地址，若不是则转发数据给相应分系统；帧标识表示数据帧的类型，如遥测数据帧、遥控指令帧；有效数据标识数据帧的有效数据；CRC校验采用CRC32校验。
定义遥控指令格式如图4所示；其中，有效数据的标识和字节；如下表；
表1有效数据的标识和字节
遥控指令格式是总线上数据通信格式的有效数据。其中，分系统标识指令对应星上分系统；指令执行时间单位为秒，当参数为0时，表示指令为立即执行指令，否则为延时遥控指令；分系统标志+指令编号唯一确定指令参数；指令长度用于指示指令参数的长度，当无指令参数时指令长度为0；指令参数指示指令具体实施动作，与分系统标志+指令编号一一对应，无指令参数是为空，指令长度为0。
具体实施方式二、本实施方式是对具体实施方式一所述的一种可切换通信路径的纳卫星遥测遥控方法的进一步说明，卫星分系统根据接收的遥测转发目标地址改写指令对遥测数据发送的目标地址存储的位置为卫星分系统的非易失性存储器。
对于遥测转发，将遥测转发目标地址存储于各分系统非易失性存储器，默认目标地址为星载计算机总线地址，由星载计算机完成遥测数据的处理转发。地面根据卫星遥测数据检测卫星各分系统工作状态，当地面站各分系统遥测数据长时间不更新且在可观测弧段地面站与遥测转发系统通信失败时，地面站发布遥控指令修改各分系统遥测转发目标地址，从而修改遥测转发路径，所确定的新的遥测转发分系统缓存并向地面站转发遥测数据。在选择新的遥测转发系统时，应选择工作状态良好的系统，在测控处理能力允许的范围内，也可直接选择测控分系统处理遥测转发。正常工作时，遥测发布分系统首先读取遥测转发目标地址，若遥测转发目标地址是自身总线地址，则执行遥测缓存并转发功能，否则打包自身遥测数据并向遥测转发目标地址发布数据。
本发明中，星内通信通过星内现场多主总线实现，星地链路基于测控分系统无线收发信机实现。基于定义在总线上的通信数据格式，卫星各分系统通过判断数据格式的目标地址字节判断数据去向。因此，在上行链路中，地面站系统指定遥控指令的目标地址，通过无线链路传给测控分系统，测控分系统通过判断目标地址将指令转发给目标分系统；在下行链路中，卫星各分系统通过地面设置的转发目标地址将自身遥测数据发送给遥测转发分系统，遥测转发系统对遥测数据进行缓存、打包，周期性发送给测控分系统，测控分系统通过无线链路发送给地面站系统。

Claims (2)

1.一种可切换通信路径的纳卫星遥测遥控方法，其特征在于，该方法基于多主通信的星内现场总线实现，该方法的具体步骤为：
步骤一、地面测控站通过检测卫星系统的星载计算机发送的遥测数据的更新频率和通信是否正常，判断星载计算机是否出现故障，星载计算机正常工作执行步骤二，星载计算机故障执行步骤三；
步骤二、卫星的多个分系统通过星载计算机与地面测控站进行通信；
上行数据传输过程：地面测控站将遥控信号发送至星载计算机，星载计算机根据接收的遥控信号对遥控指令格式帧中的分系统标识位进行识别，根据标识获得分系统的地址，若地址为星载计算机总线地址，星载计算机直接解析执行遥控指令；否则，将遥控数据转发至所识别的分系统；
下行数据传输过程：星载计算机接收多个分系统所采集的遥测数据，并定时或延时将从分系统所采集的遥测数据发送至地面测控站；
步骤三、地面测控站分别与卫星多个分系统进行直接通信；
上行数据传输过程：地面测控站将遥控指令格式帧的第一位目标地址修改为目标分系统地址，并将修改后遥控信号数据发送至测控分系统，测控分系统根据目标地址判断该地址是否为测控总线地址，若是，则对遥控指令进行解析，并执行该指令；否则，根据目标地址将遥控指令转发至目标地址所对应的分系统，目标地址所对应的分系统接收遥控指令，并对接收的遥控指令进行解析，判断遥控指令格式帧中的第三位分系统标识是否为自身标识，若是，目标分系统对遥控指令进行解析，并执行测控指令，否则，舍弃该条指令，实现地面测控站与星上分系统直接通信；
下行数据传输过程：地面测控站通过测控分系统同时向卫星的多个分系统发送遥测转发目标地址改写指令，卫星分系统根据接收的遥测转发目标地址改写指令对遥测数据发送的目标地址进行改写和并存储，同时判断改写后的遥测转发目标地址是否为自身总线地址，若是，则该分系统接收卫星其他分系统采集的遥测数据，并定时或延时通过测控分系统将从卫星分系统所采集的遥测数据通过测控分系统发送至地面测控站，否则，该卫星分系统采集自身遥测数据，并将数据发送给改写后的遥测转发目标地址所对应的分系统。
2.根据权利要求1所述的一种可切换通信路径的纳卫星遥测遥控方法，其特征在于，卫星分系统根据接收的遥测转发目标地址改写指令对遥测数据发送的目标地址存储的位置为卫星分系统的非易失性存储器。
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