CN115484123A - 一种基于高速总线的通信卫星综合电子网络通信方法 - Google Patents

一种基于高速总线的通信卫星综合电子网络通信方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于高速总线的通信卫星综合电子网络通信方法，包括以下步骤，设置具有不同量级传输速率的一级总线和二级总线，第一类终端通过所述一级总线接入，第一类终端包括上位机、载荷终端、第一类遥测终端和第一类指令终端，第二类终端通过二级总线接入，第二类终端包括第二类遥测终端和第二类指令终端，二级总线通过用于进行数据格式转换的总线中转交换单元接入一级总线，所述一级总线、二级总线分别采用具有不同数据格式的数据包进行通信；采用不同的数据传输方式进行不同的通信任务。本发明能够满足不同数据传输速率、不同业务类型数据传输的需求，提升了综合电子通信网络资源利用率与数据传输灵活性。

Description

一种基于高速总线的通信卫星综合电子网络通信方法
技术领域
本发明属于卫星通信技术领域，特别涉及一种基于高速总线的通信卫星综合电子网络通信方法。
背景技术
当前通信卫星综合电子系统中普遍采用1553B串行总线作为服务星务系统的总线架构，基于该架构的卫星综合电子网络通信存在的主要问题包括：
(1)能够支持的数据传输速率较低，普遍在1Mbit/s量级，随着互联网星座数据路由、卫星激光通信等需求的提出，传统星务系统采用的总线架构难以满足高速率传输的需要；
(2)只能由总线控制端(BC)发起通信，响应总线终端(RT)进行响应，这种主从式通信方式无法实现各星载终端间的实时通信，也无法实现数据路由功能，针对互联网星座的数据路由需求需设计专门的路由设备，重量功耗增加，同时由于传统1553B总线传输速率低，无法满足载荷设备的大吞吐量数据传输需求，需搭建载荷设备至路由设备间的高速数据通路，造成综合电子系统复杂度提高，不利于上位机对其进行监管和控制；
(3)传统星上综合电子所用的1553B总线网络由于传输速率较低，因而数据传输方式单一，未针对不同数据类型设计专门的数据传输方式，当采用高速数据总线时，如仍沿用这种数据传输体制，会造成总线资源利用率低、数据传输不够灵活的问题；
(4)传统星上综合电子总线架构简单单一，未针对不同单机的不同数据传输速率要求进行精细化设计；当高、中、低速数据传输需求同时存在时，系统无法适应，会造成总线资源浪费。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种基于高速总线的通信卫星综合电子网络通信方法，能够满足不同数据传输速率、不同业务类型数据传输的需求。
本发明的技术解决方案是：
一种基于高速总线的通信卫星综合电子网络通信方法，包括以下步骤：
(1)设置具有不同量级传输速率的一级总线和二级总线，第一类终端通过所述一级总线接入，所述第一类终端包括上位机、载荷终端、第一类遥测终端和第一类指令终端，第二类终端通过所述二级总线接入，所述第二类终端包括第二类遥测终端和第二类指令终端，所述二级总线通过用于进行数据格式转换的总线中转交换单元接入一级总线，所述一级总线、二级总线分别采用具有不同数据格式的数据包进行通信；
(2)定义一级总线通信的第一数据格式和二级总线通信的第二数据格式；
(3)确定通信任务类型，如果是业务数据传输任务，转入步骤(4)，如果是遥测数据传输任务，转入步骤(5)，如果是指令数据传输任务，转入步骤(8)；
(4)业务数据传输任务在所述第一类终端之间进行，根据第一数据格式设置业务数据包，发送端将待传输的业务数据组成业务数据包通过一级总线发送至接收端，退出方法；
(5)遥测数据传输任务在所述上位机与遥测终端之间进行，根据第一数据格式设置遥测数据传输任务在一级总线传输的数据包，包括用于遥测同步请求的遥测门铃包、用于反馈是否能够进行遥测采集的门铃响应包和遥测数据包；当遥测终端为所述第一类遥测终端时，转入步骤(6)，当遥测终端为所述第二类遥测终端时，转入步骤(7)；
(6)所述上位机向第一类遥测终端发送遥测门铃包，第一遥测终端接收并解析遥测门铃包后向上位机发送门铃响应包进行响应，在完成一个周期的遥测采集任务后，第一遥测终端将采集的遥测数据组成遥测数据包发送至上位机；退出方法；
(7)所述上位机将遥测门铃包通过一级总线传输至总线中转交换单元，总线中转交换单元根据第二数据格式对遥测门铃包的数据格式进行转换，通过二级总线发送至第二类遥测终端；总线中转交换单元根据第二类遥测终端的响应，组成门铃响应包并通过一级总线发送至上位机；第二类遥测终端在完成一个周期的遥测采集任务后，将采集的遥测数据通过二级总线传输至总线交换单元，总线交换单元将采集的遥测数据组成遥测数据包通过一级总线发送至上位机；退出方法；
(8)指令数据传输任务在所述上位机与指令终端之间进行，根据第一数据格式设置指令数据包；当指令终端为所述第一类指令终端时，转入步骤(9)，当指令终端为所述第二类指令终端时，转入步骤(10)；
(9)所述上位机通过一级总线向第一类指令终端发送指令数据包，指令终端接收并解析该指令数据包，经校验该指令准确无误的情况下，执行该指令，否则丢弃该指令；退出方法；
(10)所述上位机将指令数据包通过一级总线传输至总线中转交换单元，总线中转交换单元根据第二数据格式对指令数据包的数据格式进行转换，通过二级总线发送至对应的第二类指令终端，第二类指令终端接收指令，经校验该指令准确无误的情况下，执行该指令，否则丢弃该指令。
优选的，所述第一数据格式，包括：物理层字段、传输层字段和逻辑层字段，物理层字段包括包头识别标志和包尾校验码，传输层字段包括传输类型、目的端地址和源地址，逻辑层字段包括数据格式类型和数据载荷；不同的通信任务采用不同类型的数据包进行数据传输，不同类型的数据包通过逻辑层字段的数据格式类型字段进行标识，数据载荷字段具有不同数据结构；接收数据包时，先对物理层字段进行解析，如包尾校验码错误则直接丢弃该数据包，否则对传输层字段进行解析，确定当前数据包的发送端和接收端，再对逻辑层字段进行解析，根据不同的数据格式类型对当前数据包进行处理。
优选的，所述业务数据包由一个或多个数据段组成，同一发送端至接收端的数据链路上包括一种或多种业务类型的业务数据包，根据数据包的业务数据类型指定不同的存储队列用于接收数据，并对同一类型的业务数据包按照发送顺序进行编号；数据载荷字段包括业务数量、数据长度、业务类型、存储队列、消息顺序和业务数据字段，所述业务数量字段用于标识该业务数据包所包含的数据段数量；所述数据长度字段用于标识该业务数据包所包含的字节数；所述业务类型字段用于标识该业务数据包传输的业务类型；所述存储队列字段用于标识该业务数据包所在存储队列；所述消息顺序字段用于标识该业务数据包在同一业务类型的业务数据包中的排序；所述业务字段用于填入进行传输的业务数据。
优选的，所述步骤(4)中，发送端将待传输的业务数据组成业务数据包通过一级总线发送至接收端，具体为：发送端将业务数据包发送至一级总线内最近的交换单元，该交换单元解析数据包，进行数据包校验，若校验不通过丢弃该数据包，若校验通过对该数据包的接收端地址进行判别，如果该交换单元能够直达接收端，将该数据包发送至接收端，如果该交换单元不能够直达接收端，将该数据包发送至下一个邻近的交换单元，直到该数据包发送至接收端。
优选的，所述遥测门铃包具体为：数据载荷字段包括源事务ID和门铃信息，所述源事务ID字段用于标识当前遥测采集命令；所述门铃信息字段用于填充采集遥测指令码。
优选的，所述门铃响应包具体为：数据载荷字段包括事务类型、状态、目标事务ID和信息；所述事务类型字段用于标识该门铃响应包有无数据字段；所述状态字段用于标识此时是否能够完成遥测采集；
所述目标事务ID用于标识当前门铃响应包对应的遥测采集命令，与对应的遥测门铃包中的源事务ID字段数据相同；所述信息字段用于向遥测下位机发送采集指令，允许针对不同类型遥测下位机自行定义采集指令。
优选的，所述遥测数据包具体为：由一个或多个数据段组成，包括不同的遥测业务类型，上位机根据遥测数据包的遥测业务类型指定不同的存储队列来接收遥测数据，并对同一类型的遥测业务数据包按照发送顺序进行编号；遥测数据包的数据载荷字段包括遥测数量、遥测数据长度、遥测类型、遥测存储队列、遥测消息顺序和遥测数据；所述遥测数量字段用于标识该遥测数据包所包含的数据段数量；所述遥测数据长度字段用于标识该遥测数据包所包含的字节数；所述遥测类型字段用于标识该遥测数据包传输的遥测业务类型的遥测类型字段；所述遥测存储队列字段用于标识该遥测数据包所在存储队列；所述遥测消息顺序字段用于标识该遥测数据包在同一遥测业务类型的遥测数据包中的排序；所述遥测数据字段用于填入进行传输的遥测数据。
优选的，所述指令数据包由一个或多个数据段组成，上位机发送的指令数据包括不同的指令业务类型，根据指令数据包的指令业务类型指定不同的存储队列来接收上位机发来的指令数据，并对同一类型的指令业务数据包按照发送顺序进行编号；指令数据包的数据载荷字段包括指令数量、指令数据长度、指令类型、指令存储队列、指令消息顺序和指令数据；所述指令数量字段用于标识该指令数据包所包含的数据段数量；所述指令数据长度字段用于标识该指令数据包所包含的字节数；所述指令类型字段用于标识该指令数据包传输的指令业务类型的指令类型字段；所述指令存储队列字段用于标识该指令数据包所在存储队列；所述指令消息顺序字段用于标识该指令数据包在同一指令业务类型的指令数据包中的排序；所述指令数据字段用于填入进行传输的指令数据。
优选的，所述物理层字段的包头识别标志包括包标识符、包优先级和包长，所述包标识符用于标识当前任务数据，所述包优先级用于设置当前数据包的优先级，所述包长用于标识该数据包所包含的字节数；所述物理层字段的包尾校验码采用循环冗余校验。
优选的，所述一级总线采用RapidIO总线，所述二级总线采用1553B总线。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)本发明采用具有不同量级传输速率的两级总线，将星内设备统一至一个网络结构中，一级总线传输速率能够达到Gbps量级，能够实现不同设备间数据的高速传输，同时允许中低速总线作为二级总线通过总线中转交换单元接入骨干总线架构，使整个系统能够兼容使用传统1553B通信协议的星务设备，及其他对数据传输速率要求不高的星上设备，节约总线资源；
(2)本发明针对不同类型的通信任务设计专门的数据传输方式，数据传输灵活，提高总线资源利用率，同时在传统星务数据传输的基础上增加了数据业务传输方式，从而使载荷终端的数据业务能够直接通过高速总线传输，在无需增加专门的路由设备前提下，能够支持多星组网时的数据路由业务，从而有效降低了系统重量功耗等开销；
(3)本发明允许下位机向上位机发起主动通信，改变了传统星务单元只允许上位机与下位机主从式通信的模式，满足了星务系统下位机设备的实时数据传输需求。
附图说明
图1为本发明基于高速总线的通信卫星综合电子网络架构示意图；
图2为本发明数据包基本数据结构示意图；
图3为本发明一级总线交换单元工作流程图；
图4为本发明业务数据包数据结构示意图；
图5为本发明上位机对遥测终端进行轮询流程图；
图6为本发明遥测门铃包数据结构示意图；
图7为本发明门铃响应包数据结构示意图；
图8为本发明遥测数据包数据结构示意图；
图9为本发明指令数据包数据结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
一种基于高速总线的通信卫星综合电子网络通信方法，具体包括：
设置具有不同量级传输速率的一级总线和二级总线，第一类终端通过所述一级总线接入，所述第一类终端包括上位机、载荷终端、第一类遥测终端和第一类指令终端，第二类终端通过所述二级总线接入，所述第二类终端包括第二类遥测终端和第二类指令终端，所述二级总线通过用于进行数据格式转换的总线中转交换单元接入一级总线，所述一级总线采用数据包进行通信，所述二级总线采用数据包进行通信。
具体讲，如图1所示，采用高速总线作为一级总线骨干架构，可选用RapidIO、TTEthernet等数据传输速率在Gbps量级、终端数量可按需扩展的交换式高速总线；一级总线允许星上计算设备、载荷终端等具有高传输速率的第一类终端直接接入；二级总线通过总线中转交换机接入一级总线；二级总线主要用于兼容数据传输速度难以达到Gbps量级的低速第二类终端，及传统综合电子总线设计，本实施例中所提到的二级总线以1553B总线为例，允许替换其他低速二级总线，二级总线以总线中转交换单元为核心(BC端)，通过数据格式转换，接入高速总线中。所述第二类遥测终端和指令终端包括中低速终端及传统星务设备，例如电源控制器、载荷配电接口单元、平台综合业务单元等。所述第一类遥测终端与第二类遥测终端具有不同量级的传输速度，第一类指令终端与第二类指令终端具有不同量级的传输速度。
星上计算设备即为星载中心计算机，允许选配DSP、FPGA、ARM、GPU、SPARC等高可靠计算模块作为计算单元；中心计算机作为整个网络的上位机，负责整星的星务管理，及需要高速计算的数据处理业务。
载荷终端包括星间、馈电等链路收发机设备，完成卫星与卫星之间、卫星与地面站之间的数据传输。
一级高速总线作为网络骨干架构，其允许传输的数据类型分为：
业务数据：业务数据主要包括载荷设备经过星间链路、馈电链路收到发至本星的数据包，本星需通过载荷终端转发至他星或地面的路由数据包，及本星内部产生的需要经中心管理单元计算处理的数据，例如图像处理数据等。
星务管理数据：包括遥测数据包及指令数据包。
定义一级总线通信的第一数据格式和二级总线通信的第二数据格式；
具体讲，如图2所示，数据包由物理层字段、传输层字段和逻辑层字段组成，物理层字段包括包头识别标志和包尾校验码，传输层字段包括传输类型、目的端地址和源地址，逻辑层字段包括数据格式类型和数据载荷；不同的通信任务采用不同类型的数据包进行数据传输，不同类型的数据包通过逻辑层字段的数据格式类型字段进行标识，数据载荷字段具有不同数据结构；综合电子网络内的终端接收到数据包时，先对物理层字段进行解析，如包尾校验码错误则直接丢弃该数据包，否则对传输层字段进行解析，确定当前数据包的发送端和接收端，再对逻辑层字段进行解析，根据不同的数据格式类型对当前数据包进行处理。
进一步，物理层字段主要包括包头识别标志：包标识符、包优先级、包长，以及包尾校验。其中包标识符用于识别当前数据任务，占mbit，可以在两个终端之间唯一的识别最多2m个正在进行的任务。包优先级用来设置业务优先级，占nbit，可以针对不同任务设置最多2n种优先级。包长表示该数据包字节数，占tbit，允许最大包长为2t字节，考虑到数据域最长为256字节，建议设t＝16。包尾设置16bit循环冗余校验，CRC多项式为X16+X12+X5+1。保留位在组帧时统一置0，接收时忽略，该位用来使包的长度补足16位的整数倍。
传输层字段主要包括传输类型、目的地址和源地址。其中传输类型用来在逻辑层标识不同的传输类型，即不同终端ID域长度。源地址和目的地址字段长度与传输类型字段规定的长度一致，分别表示数据传输的发送端和接收端地址。通过不同长度ID区分星间网络地址及综合电子内部网络地址。当终端收到数据包时，将根据该字段与目的地址和源地址字段共同解析，查询该数据包的来源及路由方向。
逻辑层字段主要包括数据格式类型和数据载荷。其中数据格式类型用于标识数据载荷的类别，占kbit，可以将数据包根据功能划分为2k类，本实施例中设置该字段占4bit，即k＝4。数据载荷即为该数据包传输的主体内容，占N字节，N≤256，据长度可变，该字段可以根据不同数据格式类型进行重新划分。
如图3所示，一级总线上的各终端之间通过一级总线交换单元进行数据传输，发送端根据所述数据格式和通信任务类型组成数据包并发送至一级总线交换单元，一级总线交换单元根据所述数据格式解析数据包，进行数据包校验，若校验不通过丢弃该数据包，若校验通过对该数据包的目的端地址进行判别，如果当前交换单元能够直达目的端，将该业务数据包发送至目的端，如果当前交换单元不能够直达目的端，将该业务数据包发送至下一个一级总线交换单元，直到该业务数据包发送至目的端。
确定通信任务类型，包括业务数据传输任务、遥测数据传输任务和指令数据传输任务。
业务数据传输任务在所述第一类终端之间进行，根据第一数据格式设置业务数据包格式，发送端将待传输的业务数据按照业务数据包格式组成业务数据包通过一级总线发送至接收端。
具体讲，业务数据包数据格式如图4所示，仅针对其数据载荷部分字段进行说明。在数据载荷字段中再划分4bit业务数量字段、8bit数据长度字段、4bit业务类型字段、4bit存储队列字段、4bit消息顺序字段。所述业务数据包由一个或多个数据段组成，同一发送端至接收端的数据链路上包括一种或多种业务类型的业务数据包，各终端根据数据包的业务数据类型指定不同的存储队列用于接收其他类型终端发来的数据，并对同一类型的业务数据包按照发送顺序进行编号；其中，业务数量用于标识数据域中包含了多少个数据段，最多允许由16个数据段组成。数据长度表示该数据域包含的字节数，最大不超过253字节。业务类型用于区分当前数据域传输的业务种类，最多允许16种业务类型同时发送；所述存储队列字段用于标识该业务数据包所在存储队列，各终端指定不同的存储队列用于接收其他类型终端发来的数据，允许设置16个存储队列，允许不同业务数据同时发送，所述消息顺序字段用于标识该业务数据包在同一业务类型的业务数据包中的排序；所述业务字段用于填入进行传输的业务数据。
针对卫星载荷数据及计算模块数据传输业务，设计数据业务的通信方式。该类数据传输的通信方向主要可分为以下几类：
载荷终端-载荷终端的数据通信；载荷终端-中心管理单元的数据通信；中心管理单元-载荷终端的数据通信；综合电子网络内其他设备-中心管理单元的数据通信；中心管理单元-综合电子网络内其他设备的数据通信。
对于星间网络内传输的数据包，当目的端地址为本星ID时，将该数据包送往中心管理单元。当目的端地址为他星ID时，根据路由策略将其发送至相应的载荷终端。对于星内综合电子网络传输的数据包，根据其目的端地址将其发送至对应设备。
数据包在交换机(或终端)与终端(或交换机)间完成一次发送与响应则视为一次成功通信。完成一次数据消息操作可能经过在请求端和目的端的多跳转发，最多允许16段数据组成一个业务数据包，即允许不同类型业务合并在一个业务数据包中。同一发送端到接收端链路上，允许多种业务类型穿插发送。同一业务类型数据应根据顺序进行编号以便接收端对其进行排序。当终端收到数据包时，将根据数据包业务类型对其进行分队缓存，等待终端CPU处理。此外，允许对业务数据包进行优先级设置，优先级高的数据包将排在缓存队列中靠前的位置。
遥测数据传输任务在所述上位机与遥测终端之间进行，根据第一数据格式设置遥测数据传输任务在一级总线传输的数据包数据格式，包括遥测门铃包格式、门铃响应包格式和遥测数据包格式；根据第二数据格式设置遥测数据传输任务在二级总线传输的门铃勤务指令格式。
当遥测终端为所述第一类遥测终端时，所述上位机向第一类遥测终端发送按照遥测门铃包格式组成的用于遥测同步请求的遥测门铃包，第一遥测终端接收并解析遥测门铃包后向上位机发送按门铃响应包格式组成的用于反馈是否能够进行遥测采集的门铃响应包进行响应，在完成一个周期的遥测采集任务后，第一遥测终端将采集的遥测数据按遥测数据包格式组成遥测数据包发送至上位机。
当遥测终端为所述第二类遥测终端时，所述上位机将按照遥测门铃包格式组成的遥测门铃包通过一级总线传输至总线中转交换单元，总线中转交换单元将遥测门铃包的数据格式转换为门铃勤务指令格式，形成门铃勤务指令并通过二级总线发送至第二类遥测终端；总线中转交换单元根据第二类遥测终端对门铃勤务指令的响应，按门铃响应包格式组成门铃响应包并通过一级总线发送至上位机；第二类遥测终端在完成一个周期的遥测采集任务后，将采集的遥测数据通过二级总线传输至总线交换单元，总线交换单元按遥测数据包格式组成遥测数据包通过一级总线发送至上位机。
具体讲，如5所示，中心管理单元对检测终端进行轮询，中心管理单元作为遥测上位机依次向每个遥测终端发送遥测门铃包，若当前遥测终端未反馈门铃响应信息，将其状态标记为“未接入”；若当前遥测终端反馈门铃响应信息，但未反馈正确的应答信息，将其状态标记为“非法”；若当前遥测终端反馈正确的应答信息，将其状态标记为“已接入”，并将其自描述信息更新至遥测上位机，同时将该遥测终端所需要的服务添加至总线的任务序列；获取所有遥测终端的状态后结束。
遥测门铃包的数据格式如图6所示，仅针对其数据载荷部分字段进行说明。源事务ID字段固定为8bit，该字段用于标识当前遥测采集次数，随中心管理单元要数次数依次递增填充到最大值(0xFF)后归零。遥测终端需保存该字段数据，并在响应包中相应字段填入。信息字段固定为16bit，高位数据在前，低位数据在后。若对所有遥测终端进行遥测采集，信息字段填0x5A5A。若仅针对部分单机进行遥测采集，允许定义其他数据填入该字段。当门铃数据从总线中转交换单元发往一级总线时，将遥测门铃包转换为二级总线上传输的勤务指令，以1553B总线为例，交换单元将门铃数据的信息字段转换为1553B带数据字方式命令中的数据字，并以方式命令+数据字形式发送至二级总线的遥测终端。
门铃响应包格式如图7所示，仅针对其数据载荷部分字段进行说明。事务类型字段固定为4bit，若该响应包无数据字段，则该字段填0b0000，若有数据字段，则该字段填0b1000。状态字段固定为4bit，用于标识此时遥测终端能否完成遥测采集组帧，若能则该字段填0b0000，否则该字段填0b0111。目标事务ID固定占8bit，用于说明当前响应的是哪次遥测采集命令，与接收到的遥测门铃中源事务ID相同。数据段为可变长度字段，内容可根据需要进行设计，长度需小于254字节。
对于二级总线上的遥测终端，仍以1553B总线为例，当总线中转交换单元接收到二级总线上遥测终端响应勤务指令的状态字时，交换单元应解析该状态字，判断该遥测终端此时能否完成组包，并根据其状态组成响应包发回至中心管理单元。
遥测数据包格式如图8所示，仅针对其数据载荷部分字段进行说明。遥测数据包载荷部分包含4bit遥测数量字段、8bit遥测数据长度字段、4bit遥测类型字段、4bit遥测存储队列字段、4bit遥测消息顺序字段，及可变长度遥测数据字段(长度小于253字节)。由一个或多个数据段组成，各遥测终端采集的遥测数据包括不同的遥测业务类型，上位机根据遥测数据包的遥测业务类型指定不同的存储队列来接收遥测终端发来的遥测数据，并对同一类型的遥测业务数据包按照发送顺序进行编号；所述遥测数据长度字段用于标识该遥测数据包所包含的字节数；所述遥测类型字段用于标识该遥测数据包传输的遥测业务类型的遥测类型字段；所述遥测存储队列字段用于标识该遥测数据包所在存储队列；所述遥测消息顺序字段用于标识该遥测数据包在同一遥测业务类型的遥测数据包中的排序；所述遥测数据字段用于填入进行传输的遥测数据。为兼容二级总线及传统星务设备遥测包格式，可将传统遥测包填入遥测数据字段。
当遥测数据包从总线中转交换单元发往一级总线时，总线中转交换单元将二级总线传输的遥测数据按照图8格式填入“遥测数据”部分发往一级总线。
指令数据传输任务在所述上位机与指令终端之间进行，根据第一数据格式设置指令数据包格式；
当指令终端为所述第一类指令终端时，所述上位机通过一级总线向第一类指令终端发送按照指令数据包格式组成的指令数据包，指令终端接收并解析该指令数据包，经校验该指令准确无误的情况下，执行该指令，否则丢弃该指令。
当指令终端为所述第二类指令终端时，所述上位机将按照指令数据包格式组成的指令数据包通过一级总线传输至总线中转交换单元，总线中转交换单元将指令数据包的数据格式根据第二数据格式进行转换，通过二级总线发送至对应的第二类指令终端，第二类指令终端接收指令，经校验该指令准确无误的情况下，执行该指令，否则丢弃该指令。
具体讲，允许中心管理单元作为指令上位机在任意时刻向指令终端发送指令，指令数据业务无周期要求。规定指令业务数据包优先级最高。指令终端受到遥控指令中断后20ms以内需读取该指令，经软件校验遥控指令准确无误的情况下，执行该指令，否则丢弃该帧遥控指令。单个指令数据包可以由多条指令组成。
指令数据包格式如图9所示，仅针对其数据载荷部分字段进行说明。指令数据包载荷部分包含4bit指令数量字段、8bit指令数据长度字段、4bit指令类型字段、4bit指令存储队列字段、4bit指令消息顺序字段，及可变长度指令数据字段(长度小于253字节)。所述指令数据包由一个或多个数据段组成，上位机发送的指令数据包括不同的指令业务类型，指令终端根据指令数据包的指令业务类型指定不同的存储队列来接收上位机发来的指令数据，并对同一类型的指令业务数据包按照发送顺序进行编号；所述指令数据长度字段用于标识该指令数据包所包含的字节数；所述指令类型字段用于标识该指令数据包传输的指令业务类型的指令类型字段；所述指令存储队列字段用于标识该指令数据包所在存储队列；所述指令消息顺序字段用于标识该指令数据包在同一指令业务类型的指令数据包中的排序；所述指令数据字段用于填入进行传输的指令数据。
进一步，为兼容二级总线及传统星务设备指令包格式，可将传统指令包填入指令数据字段。指令头1的第一个数据字高地址为固定字0xA5。指令终端收到遥控指令中断后20ms内读取遥控指令，经软件校验遥控指令准确无误的情况下执行该指令，否则丢弃该帧遥控指令。间接指令码应为偶数字节，若指令码字字节数为奇数，则在其后填充一个0x00。
当指令数据包从总线中转交换单元发往二级总线时，总线中转交换单元将指令包中的“指令数据”字段直接取出，发往二级总线响应的终端子地址。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.一种基于高速总线的通信卫星综合电子网络通信方法，其特征在于步骤如下：
(1)设置具有不同量级传输速率的一级总线和二级总线，第一类终端通过所述一级总线接入，所述第一类终端包括上位机、载荷终端、第一类遥测终端和第一类指令终端，第二类终端通过所述二级总线接入，所述第二类终端包括第二类遥测终端和第二类指令终端，所述二级总线通过用于进行数据格式转换的总线中转交换单元接入一级总线，所述一级总线、二级总线分别采用具有不同数据格式的数据包进行通信；
(2)定义一级总线通信的第一数据格式和二级总线通信的第二数据格式；
(3)确定通信任务类型，如果是业务数据传输任务，转入步骤(4)，如果是遥测数据传输任务，转入步骤(5)，如果是指令数据传输任务，转入步骤(8)；
(4)业务数据传输任务在所述第一类终端之间进行，根据第一数据格式设置业务数据包，发送端将待传输的业务数据组成业务数据包通过一级总线发送至接收端，退出方法；
(5)遥测数据传输任务在所述上位机与遥测终端之间进行，根据第一数据格式设置遥测数据传输任务在一级总线传输的数据包，包括用于遥测同步请求的遥测门铃包、用于反馈是否能够进行遥测采集的门铃响应包和遥测数据包；当遥测终端为所述第一类遥测终端时，转入步骤(6)，当遥测终端为所述第二类遥测终端时，转入步骤(7)；
(6)所述上位机向第一类遥测终端发送遥测门铃包，第一遥测终端接收并解析遥测门铃包后向上位机发送门铃响应包进行响应，在完成一个周期的遥测采集任务后，第一遥测终端将采集的遥测数据组成遥测数据包发送至上位机；退出方法；
(7)所述上位机将遥测门铃包通过一级总线传输至总线中转交换单元，总线中转交换单元根据第二数据格式对遥测门铃包的数据格式进行转换，通过二级总线发送至第二类遥测终端；总线中转交换单元根据第二类遥测终端的响应，组成门铃响应包并通过一级总线发送至上位机；第二类遥测终端在完成一个周期的遥测采集任务后，将采集的遥测数据通过二级总线传输至总线交换单元，总线交换单元将采集的遥测数据组成遥测数据包通过一级总线发送至上位机；退出方法；
(8)指令数据传输任务在所述上位机与指令终端之间进行，根据第一数据格式设置指令数据包；当指令终端为所述第一类指令终端时，转入步骤(9)，当指令终端为所述第二类指令终端时，转入步骤(10)；
(9)所述上位机通过一级总线向第一类指令终端发送指令数据包，指令终端接收并解析该指令数据包，经校验该指令准确无误的情况下，执行该指令，否则丢弃该指令；退出方法；
(10)所述上位机将指令数据包通过一级总线传输至总线中转交换单元，总线中转交换单元根据第二数据格式对指令数据包的数据格式进行转换，通过二级总线发送至对应的第二类指令终端，第二类指令终端接收指令，经校验该指令准确无误的情况下，执行该指令，否则丢弃该指令。
2.根据权利要求1所述的一种基于高速总线的通信卫星综合电子网络通信方法，其特征在于，所述第一数据格式，包括：物理层字段、传输层字段和逻辑层字段，物理层字段包括包头识别标志和包尾校验码，传输层字段包括传输类型、目的端地址和源地址，逻辑层字段包括数据格式类型和数据载荷；不同的通信任务采用不同类型的数据包进行数据传输，不同类型的数据包通过逻辑层字段的数据格式类型字段进行标识，数据载荷字段具有不同数据结构；接收数据包时，先对物理层字段进行解析，如包尾校验码错误则直接丢弃该数据包，否则对传输层字段进行解析，确定当前数据包的发送端和接收端，再对逻辑层字段进行解析，根据不同的数据格式类型对当前数据包进行处理。
3.根据权利要求2所述的一种基于高速总线的通信卫星综合电子网络通信方法，其特征在于，所述业务数据包由一个或多个数据段组成，同一发送端至接收端的数据链路上包括一种或多种业务类型的业务数据包，根据数据包的业务数据类型指定不同的存储队列用于接收数据，并对同一类型的业务数据包按照发送顺序进行编号；数据载荷字段包括业务数量、数据长度、业务类型、存储队列、消息顺序和业务数据字段，所述业务数量字段用于标识该业务数据包所包含的数据段数量；所述数据长度字段用于标识该业务数据包所包含的字节数；所述业务类型字段用于标识该业务数据包传输的业务类型；所述存储队列字段用于标识该业务数据包所在存储队列；所述消息顺序字段用于标识该业务数据包在同一业务类型的业务数据包中的排序；所述业务字段用于填入进行传输的业务数据。
4.根据权利要求3所述的一种基于高速总线的通信卫星综合电子网络通信方法，其特征在于，所述步骤(4)中，发送端将待传输的业务数据组成业务数据包通过一级总线发送至接收端，具体为：发送端将业务数据包发送至一级总线内最近的交换单元，该交换单元解析数据包，进行数据包校验，若校验不通过丢弃该数据包，若校验通过对该数据包的接收端地址进行判别，如果该交换单元能够直达接收端，将该数据包发送至接收端，如果该交换单元不能够直达接收端，将该数据包发送至下一个邻近的交换单元，直到该数据包发送至接收端。
5.根据权利要求2所述的一种基于高速总线的通信卫星综合电子网络通信方法，其特征在于，所述遥测门铃包具体为：数据载荷字段包括源事务ID和门铃信息，所述源事务ID字段用于标识当前遥测采集命令；所述门铃信息字段用于填充采集遥测指令码。
6.根据权利要求5所述的一种基于高速总线的通信卫星综合电子网络通信方法，其特征在于，所述门铃响应包具体为：数据载荷字段包括事务类型、状态、目标事务ID和信息；所述事务类型字段用于标识该门铃响应包有无数据字段；所述状态字段用于标识此时是否能够完成遥测采集；
所述目标事务ID用于标识当前门铃响应包对应的遥测采集命令，与对应的遥测门铃包中的源事务ID字段数据相同；所述信息字段用于向遥测下位机发送采集指令，允许针对不同类型遥测下位机自行定义采集指令。
7.根据权利要求2所述的一种基于高速总线的通信卫星综合电子网络通信方法，其特征在于，所述遥测数据包具体为：由一个或多个数据段组成，包括不同的遥测业务类型，上位机根据遥测数据包的遥测业务类型指定不同的存储队列来接收遥测数据，并对同一类型的遥测业务数据包按照发送顺序进行编号；遥测数据包的数据载荷字段包括遥测数量、遥测数据长度、遥测类型、遥测存储队列、遥测消息顺序和遥测数据；所述遥测数量字段用于标识该遥测数据包所包含的数据段数量；所述遥测数据长度字段用于标识该遥测数据包所包含的字节数；所述遥测类型字段用于标识该遥测数据包传输的遥测业务类型的遥测类型字段；所述遥测存储队列字段用于标识该遥测数据包所在存储队列；所述遥测消息顺序字段用于标识该遥测数据包在同一遥测业务类型的遥测数据包中的排序；所述遥测数据字段用于填入进行传输的遥测数据。
8.根据权利要求2所述的一种基于高速总线的通信卫星综合电子网络通信方法，其特征在于，所述指令数据包由一个或多个数据段组成，上位机发送的指令数据包括不同的指令业务类型，根据指令数据包的指令业务类型指定不同的存储队列来接收上位机发来的指令数据，并对同一类型的指令业务数据包按照发送顺序进行编号；指令数据包的数据载荷字段包括指令数量、指令数据长度、指令类型、指令存储队列、指令消息顺序和指令数据；所述指令数量字段用于标识该指令数据包所包含的数据段数量；所述指令数据长度字段用于标识该指令数据包所包含的字节数；所述指令类型字段用于标识该指令数据包传输的指令业务类型的指令类型字段；所述指令存储队列字段用于标识该指令数据包所在存储队列；所述指令消息顺序字段用于标识该指令数据包在同一指令业务类型的指令数据包中的排序；所述指令数据字段用于填入进行传输的指令数据。
9.根据权利要求2所述的一种基于高速总线的通信卫星综合电子网络通信方法，其特征在于，所述物理层字段的包头识别标志包括包标识符、包优先级和包长，所述包标识符用于标识当前任务数据，所述包优先级用于设置当前数据包的优先级，所述包长用于标识该数据包所包含的字节数；所述物理层字段的包尾校验码采用循环冗余校验。
10.根据权利要求1～9之一所述的一种基于高速总线的通信卫星综合电子网络通信方法，其特征在于，所述一级总线采用RapidIO总线，所述二级总线采用1553B总线。
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