CN106470091A - 深空航天器低码率下遥测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种深空航天器低码率下遥测方法，包括利用遥测包传输遥测数据，所述遥测包具体为：遥测包由帧头、数据域、RS校验位构成；帧头包括同步序列、版本号、航天器标识符、虚拟信道识别；数据域包括固定遥测帧、循环计数帧以及奇偶校验位帧。本发明解决了深空航天器在超远距离，超低遥测码率下，微弱遥测信号下，长遥测包接收处理时间长，容易产生中断，导致遥测丢失的问题。提出了适合在超低码率下使用的遥测包设计，满足了深空超远距离低码率模式下可靠传输航天器重要遥测信息的要求。

Description

深空航天器低码率下遥测方法

技术领域

本发明涉及深空航天器遥测设计技术领域，具体涉及深空航天器在超低码率下的遥测数据传输方法，尤其是一种深空航天器在低码率下快速、可靠传输遥测包的技术方案。

背景技术

在现有技术中，航天器遥测包设计一般采用2048字节或4096字节固定长度，在深空航天器低码率发送模式下遥测包的发送时间较长，且地面接收和处理所需时间较长，不利于快速判断航天器的运行状态；同时由于接收时间长，地面站需要长时间保障对航天器微弱信号的稳定接收，增加了地面接收设备的技术难度。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种深空航天器低码率下遥测方法。本发明目的是优化深空航天器的遥测包设计，缩短遥测包的长度，满足深空航天器在低码率下快速发送遥测数据的要求，缩短了地面站接收和处理遥测包的时间。为了达到上述发明目的，本发明采用一种新的设计技术，将深空航天器的遥测包进行优化设计，在满足CCSDS标准的基础上，重新设计了遥测数据域的内部各帧，大幅度缩短了遥测包的长度，可在8bps超低码率下，快速发送和接收遥测数据，比传统遥测数据包传输时间缩短32倍以上。

根据本发明提供的一种深空航天器低码率下遥测方法，包括利用遥测包传输遥测数据，所述遥测包具体为：

遥测包由帧头、数据域、RS校验位构成；

帧头包括同步序列、版本号、航天器标识符、虚拟信道识别；

数据域包括固定遥测帧、循环计数帧以及奇偶校验位帧。

优选地，遥测包的数据域长度为固定的50字节；

固定遥测帧传送航天器的重要遥测信息，重要遥测信息包括帧计数器、星上时钟、电源参数、软件状态、姿态参数这些重要参数；

循环记数遥测帧传送航天器的非重要遥测信息，并由帧记数器来识别不同的遥测帧；

奇偶校验帧根据需要对数据域的数据进行奇校验或偶校验。

优选地，同步序列：8bit×4长度；

版本号：2bits长度，用来标示：航天器方案阶段设计版本、航天器初样阶段设计版本、表示航天器正样阶段设计版本以及航天器定型后系列设计版本；

虚拟信道识别：6bits长度：用于标识多个虚拟信道；

固定遥测帧：8bit×20长度；

帧计数器：16bits长度，循环计算，用于区别不同遥测包；

星上时钟：48bits长度，第一个8bit的高4位标识年，低4位标识月，第2个8bit标识日，第3个8bit标识小时值，第4个8bit标识分钟值，第5、第6个8bit连续计算，标识毫秒值；

电源参数：24bits长度，每8bit为一个字节，共分为3个字节，分别代表航天器母线电压、母线电流、蓄电池电压参数；

软件状态：8bits长度，表示航天器软件处于的不同工作状态；

姿态参数：64bits长度，每8bit为一个字节，共分为8个字节，每2个字节代表一个姿态参数，分别代表航天器4个方向的陀螺状态；

循环记数帧：8bit×29长度，按8bit代表一个遥测参数；

奇偶校验帧：8bit长度，根据需要对数据域内奇偶校验帧前的数据进行奇校验或偶校验。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明解决了深空航天器在超远距离，超低遥测码率下，微弱遥测信号下，长遥测包接收处理时间长，容易产生中断，导致遥测丢失的问题。提出了适合在超低码率下使用的遥测包设计，满足了深空超远距离低码率模式下可靠传输航天器重要遥测信息的要求。

本发明主要是设计了短帧格式的遥测包，在低遥测码率下，可快速可靠的发送航天器的重要遥测信息。本发明对深空航天器的遥测包格式进行改进，在满足CCSDS标准的基础上，进行优化设计，采取了较短长度的遥测包设计方法，满足了在超低码率下遥测包的快速发送和接收处理要求。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

本发明兼容CCSDS遥测设计标准，改进了遥测包内部格式设计，使遥测包长度从2048字节缩短到64字节，在深空航天器以8bps低码率下传送遥测数据时，接收一帧遥测包的时间从2048秒缩短到64秒，时间缩短32倍，可快速传送航天器重要遥测数据，是一种保证深空航天器遥测信号可靠传输的技术。

每个遥测包格式均符合CCSDS标准，帧头采用国际推荐标准设计，包括同步序列、版本号、航天器标识符、虚拟信道，可适用于各种深空航天器的遥测包发送和接收。

每个遥测包的数据域长度为固定50字节，包括了固定遥测帧、循环记数遥测帧和奇偶校验帧。

每个遥测数据包中的固定遥测帧传送航天器重要遥测信息，包括了星上时钟、电源、软件状态、航天器姿态等重要参数；循环记数遥测传送航天器其他遥测信息，并由帧记数器来识别不同的遥测帧；奇偶校验帧可根据需要对数据域的数据进行奇校验或偶校验。

每个遥测包设计有RS校验帧，可对遥测包进行RS编码工作，是遥测包具有一定的纠错能力。

表1为应用本发明的遥测包设计方案。

表1

遥测包格式采用CCSDS AOS推荐的信道访问数据单元格式，对遥测包各部分的设计说明如下：

同步序列：8bit×4长度，采用国际通用建议标准，定义为0x1ACFFC1D；

版本号：2bits长度，“00”，表示航天器方案阶段设计版本；“01”，表示航天器初样阶段设计版本；“10”，表示航天器正样阶段设计版本，“11”，表示航天器定型后系列设计版本；

虚拟信道识别：6bits长度：最多可标识64个虚拟信道；

数据单元区(即数据域)：是有效的用户数据，长度为50字节(8bit×50)，是航天器遥测包中的有效数据，包括固定遥测帧、循环记数帧和奇偶校验帧，具体如下；

(1)固定遥测帧：8bit×20长度，包括航天器最重要的遥测信息，每个遥测包均发送一次，主要由帧计数器、星上时钟、电源参数、软件参数、姿态参数组成；

帧计数器：16bits长度，循环计算，最多可有65536个不同遥测帧号，用于区别不同遥测包；

星上时钟：48bits长度，第一个8bit的高4位标识年，低4位标识月，第2个8bit标识日，第3个8bit标识小时值，第4个8bit标识分钟值，第5、第6个8bit连续计算，标识毫秒值，最长可标识16年；

电源参数：24bits长度，每8bit为一个字节，共分为3个字节，分别代表航天器母线电压、母线电流、蓄电池电压参数；

软件状态：8bits长度，表示航天器软件处于的不同工作状态，最多可标识256种模式；

姿态参数：64bits长度，每8bit为一个字节，共分为8个字节，每2个字节代表一个姿态参数，分别代表航天器4个方向的陀螺状态；

(2)循环记数帧：8bit×29长度，代表航天器其他剩余的遥测参数，由数据域帧计数器进行区别，按常规8bit代表一个遥测参数，一次可传29个遥测参数，最多可标识190万个不同的遥测参数，可满足航天器遥测参数要求；

(3)奇偶校验帧：8bit长度，可根据需要对数据域内校验帧前的数据进行奇校验或偶校验，校验内容见表2；

表2

RS校验帧：64bits长度，可对RS校验帧前的遥测包数据进行RS校验，RS校验时去除同步序列数据，并填充24bit(3个字节)长度的“00”，校验内容见表3。

表3

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (3)

1.一种深空航天器低码率下遥测方法，其特征在于，包括利用遥测包传输遥测数据，所述遥测包具体为：

遥测包由帧头、数据域、RS校验位构成；

帧头包括同步序列、版本号、航天器标识符、虚拟信道识别；

数据域包括固定遥测帧、循环计数帧以及奇偶校验位帧。

2.根据权利要求1所述的深空航天器低码率下遥测方法，其特征在于，遥测包的数据域长度为固定的50字节；

固定遥测帧传送航天器的重要遥测信息，重要遥测信息包括帧计数器、星上时钟、电源参数、软件状态、姿态参数这些重要参数；

循环记数遥测帧传送航天器的非重要遥测信息，并由帧记数器来识别不同的遥测帧；

奇偶校验帧根据需要对数据域的数据进行奇校验或偶校验。

3.根据权利要求1所述的深空航天器低码率下遥测方法，其特征在于，同步序列：8bit×4长度；

版本号：2bits长度，用来标示：航天器方案阶段设计版本、航天器初样阶段设计版本、表示航天器正样阶段设计版本以及航天器定型后系列设计版本；

虚拟信道识别：6bits长度：用于标识多个虚拟信道；

固定遥测帧：8bit×20长度；

帧计数器：16bits长度，循环计算，用于区别不同遥测包；

星上时钟：48bits长度，第一个8bit的高4位标识年，低4位标识月，第2个8bit标识日，第3个8bit标识小时值，第4个8bit标识分钟值，第5、第6个8bit连续计算，标识毫秒值；

电源参数：24bits长度，每8bit为一个字节，共分为3个字节，分别代表航天器母线电压、母线电流、蓄电池电压参数；

软件状态：8bits长度，表示航天器软件处于的不同工作状态；

姿态参数：64bits长度，每8bit为一个字节，共分为8个字节，每2个字节代表一个姿态参数，分别代表航天器4个方向的陀螺状态；

循环记数帧：8bit×29长度，按8bit代表一个遥测参数；

奇偶校验帧：8bit长度，根据需要对数据域内奇偶校验帧前的数据进行奇校验或偶校验。