JP2014515899A

JP2014515899A - 衛星命令のための緊急通信チャネルシステムおよび方法

Info

Publication number: JP2014515899A
Application number: JP2014503939A
Authority: JP
Inventors: スティーブンアイ．ボアロウ，; ブルースプレスリーボリス，; クリストファーオーウェンカーニー，; マイケルリーシェーファー，
Original assignee: オービタルサイエンセズコーポレーション
Priority date: 2011-04-06
Filing date: 2012-04-04
Publication date: 2014-07-03
Anticipated expiration: 2032-04-04
Also published as: EP2694374A2; JP6054372B2; ES2534736T3; US20120259485A1; EP2694374B1; US8483888B2; WO2012138719A3; WO2012138719A2

Abstract

衛星に命令を出すためのシステムおよび方法が提供される。衛星に命令を出すためのシステムは、データバスと、データバスに連結されている搭載機器とを含み、搭載機器は、搭載機器受信機を含む。本システムは、データバスに連結されている一次受信機と、データバスに連結されているプロセッサとをさらに含む。プロセッサは、データバスを介して一次受信機からの第１の命令を受信し、データバスを介して搭載機器からのテレメトリデータを受信するように構成される。プロセッサは、搭載機器から受信したテレメトリデータを処理することによって、第２の命令を検出し、検出された第２の命令を実行するようにさらに構成されている。

Description

（関連出願の引用）
本開示は、米国仮出願第６１／４７２，４５９号（２０１１年４月６日出願）の利益を主張する。該出願は、その全体が参照により本明細書に引用される。

（技術分野）
本発明は、衛星命令システムおよび方法に関し、より具体的には、衛星の搭載機器（ｐａｙｌｏａｄ）のうちの１つ以上の動作を示す、テレメトリデータパラメータを遠隔で変調することによって、衛星に命令を出すことを可能にする、衛星命令システムに関する。

地上局から軌道上衛星に命令を出すためのシステムおよび方法は、当技術分野において周知である。通常動作の間、地上局は、命令を衛星に送信する。命令は、一次受信機を含む、衛星の通信サブシステムによって受信され、実行のための衛星のフライトコンピュータに送信される。しかしながら、衛星の通信サブシステムのうちの１つ以上内の故障は、衛星を地上局からの命令を受信不能にするが、その他の点では、機能し得る。故に、バックアップ方法が、通信サブシステムの故障にロバストである、命令を衛星に伝送するためのバックアップシステムおよび方法の必要性が存在する。

当技術分野における前述および他の欠点に対処するために、本発明の一側面による、緊急通信チャネル（ＥＣＣ）衛星命令システムは、直接、地上局から搭載機器に送信される信号を変調することにより、衛星の搭載機器のうちの１つ以上の動作を示す、テレメトリデータパラメータを遠隔で調整することによって、衛星に命令を出すことを可能にする。

ＥＣＣシステムは、衛星のフライトコンピュータ内のソフトウェアおよびハードウェアと、地上局内に実装されるソフトウェアおよびハードウェアとを含む。ＥＣＣシステムの衛星部分は、データバスと、データバスに連結された１つ以上の搭載機器とを含む。搭載機器の各々は、搭載機器トランスポンダ（受信機および送信機機能の両方を提供し得る）を含む。ＥＣＣシステムの衛星部分はさらに、データバスに連結された一次受信機と、データバスに連結されたプロセッサとを含む。プロセッサは、データバスを介して、一次受信機からの第１の命令を受信するように構成される。プロセッサはさらに、データバスを介して、搭載機器からのテレメトリデータを受信するように構成される。プロセッサはさらに、搭載機器から受信したテレメトリデータを処理することによって、第２の命令を検出するように構成される。第２の命令が検出されると、プロセッサは、検出された第２の命令を実行するように構成される。有利には、本衛星に命令を出すためのシステムは、一次受信機を使用して、第２の命令を受信することも、データバスと並列の追加の通信経路も要求しない。

いくつかの実施形態では、プロセッサは、命令の不在を一次受信機から検出するように構成される。プロセッサは、テレメトリデータを処理し、一次受信機からの命令の不在に応答して、第２の命令を検出する。いくつかの実施形態では、一次受信機からの命令の不在は、所定の時間の間の一次受信機からの命令の不在を含むことができる。いくつかの実施形態では、所定の時間は、構成可能である。

いくつかの実施形態では、プロセッサは、テレメトリデータのパラメータを処理し、第２の命令を検出するように構成される。プロセッサは、搭載機器のテレメトリデータのパラメータの変化を検出することによって、第２の命令を検出し、検出された変化をデータビットとして解釈する。いくつかの実施形態では、テレメトリデータのパラメータの変化を検出することは、搭載機器トランスポンダによって引き込まれる電力量の変化を検出することを含む。いくつかの実施形態では、プロセッサは、自己クロッキングであって、かつ実質的に時間と無関係である信号伝達プロセスを使用して、第２の命令を検出する。いくつかの実施形態では、プロセッサは、所定のプリアンブルシーケンスの検出に基づいて、第２の命令を検出する。

いくつかの実施形態では、プロセッサは、所定の時間の間、搭載機器トランスポンダをミュートすることによって、検出された第２の命令の実行を肯定応答するように構成される。いくつかの実施形態によると、所定の時間は、構成可能である。

別の側面によると、本発明は、方法と、命令を記憶する非一過性コンピュータ可読媒体とに関し、命令は、プロセッサによって実行されると、プロセッサに、衛星に命令を出す方法を実施させる。本方法は、プロセッサによって、データバスを介して、一次受信機からの第１の命令を受信することと、データバスを介して、搭載機器からのテレメトリデータを受信することと、搭載機器から受信したテレメトリデータを処理することによって、第２の命令を検出することとを含む。本方法はさらに、検出された第２の命令を実行することを含む。

本発明の前述および他の目的ならびに利点は、付随の図面（同様の参照文字は、全体を通して、同様の部品を指す）と関連して検討される、以下の発明を実施するための形態を考慮して、明白となるであろう。
図１は、本発明のある実施形態による、ＥＣＣシステムを含む、例示的衛星命令システムを示す。図２は、本発明のある実施形態による、ＥＣＣソフトウェアを含む、例示的軌道上衛星のサブシステムを示す。図３は、本発明のある実施形態による、例証的ＥＣＣシステム起動および初期化手順を示す。図４Ａは、本発明のある実施形態による、命令データを伝送するためのテレメトリデータパラメータを変更するための例示的方式を示す。図４Ｂは、本発明のある実施形態による、命令データを伝送するためのテレメトリデータパラメータを変更するための別の例示的方式を示す。図５は、本発明のある実施形態による、命令データ値を検出するための例示的方法を示す。図６は、本発明のある実施形態による、ＥＣＣ命令フレームの例示的形式を示す。図７Ａは、本発明のある実施形態による、例証的プリアンブルパターンを示す。図７Ｂは、本発明のある実施形態による、別の例証的プリアンブルパターンを示す。図８は、本発明のある実施形態による、例示的肯定応答方法を示す。図９は、本発明のある実施形態による、例示的命令チャネル検索方法を示す。

次に、本発明の全体的理解を提供するために、ある例証的実施形態が説明される。しかしながら、本明細書に説明されるシステムおよび方法は、対処される用途に対して、必要に応じて、適応および修正され得、本明細書に説明されるシステムおよび方法は、他の好適な用途において採用され得、そのような他の追加および修正は、本明細書の範囲から逸脱するものではないことが、当業者によって理解されるであろう。

図１は、本発明による、ＥＣＣシステムを含む、例示的衛星命令システム１００を図示する。衛星命令システム１００は、衛星１０４を含む、宇宙区画１０２と、地上局１０８を含む、地上区画１０６とを含む。地上局１０８は、アップリンクチャネル１１０およびダウンリンクチャネル１１２を介して、衛星１０４と通信するためのハードウェアおよびソフトウェアを含む。本発明による、地上局１０８は、複数の衛星と通信し得るが、簡単のために１つのみの衛星１０４が、示される。アップリンクチャネル１１０を介して、衛星１０４に伝送されるデータは、衛星１０４に対する命令を含むことができ、ダウンリンクチャネル１１２を介して、衛星１０４から受信されるデータは、衛星１０４からのテレメトリデータを含むことができる。通常動作の間、地上局ソフトウェア１１６は、一次地上区画／宇宙区画命令および通信経路１２０（「一次命令経路」）を使用する。一次命令経路１２０は、地上局ソフトウェア１１６、デジタルプロセッサユニット（ＤＰＵ）１２２、インターフェース１３０、地上局機器１２４、アップリンク１１０およびダウンリンク１１２チャネル、ならびに衛星１０４の種々のサブシステムを含む。地上局ソフトウェア１１６は、最初に、衛星１０４に向けられた命令を受信する。これらの命令は、地上局ソフトウェア１１６自体によって生成されるか、オペレータのコンソール１１４に入力されるか、または他の源から受信され得る。地上局ソフトウェア１１６は、これらの命令を処理し、それらを衛星１０４によって認識可能な適切な形式に変換する。一実施形態では、地上局ソフトウェア１１６は、Ｓｔａｒ−２同期データリンク制御（ＳＤＬＣ）プロトコル等のプロトコルを使用して、衛星１０４と通信する。ＳＤＬＣプロトコルに従って、命令を伝送することは、ＳＤＬＣ命令フレームを伝送することを含む。地上局ソフトウェア１１６は、命令フレームを生成し、次いで、命令フレームをデジタルプロセッサユニット（ＤＰＵ）１２２に伝送する。ＤＰＵ１２２は、命令フレームを信号に変換する。一実施形態では、信号は、中間周波数信号である。別の実施形態では、信号は、搬送波信号を含む。信号は、ＤＰＵによって、インターフェース１３０を介して、地上局無線周波数（ＲＦ）機器１２４に伝送され、次いで、それらを衛星１０４にＲＦ信号として伝送する。

図１はさらに、ＥＣＣシステム１００によって使用される、代替地上区画／宇宙区画命令および通信経路１１８を図示する（「代替命令経路」）。代替命令経路１１８は、地上局ソフトウェア１１６、ＥＣＣプロセッサ１２６、ＥＣＣ地上インターフェースユニット（ＧＩＵ）ラック１２８、インターフェース１３２、地上局機器１２４、アップリンク１１０およびダウンリンク１１２チャネル、ならびに衛星１０４の種々のサブシステムを含む。一実施形態では、代替命令経路１１８は、一次命令経路１２０内に障害または故障が存在する場合の緊急状況において使用され得る。本実施形態によると、一次命令経路１２０内に障害が検出される場合、地上局ソフトウェア１１６が、受信した命令をＥＣＣプロセッサ１２６に代わりに伝送し得る。別の実施形態では、代替命令経路１１８は、通常命令経路１２０が、動作可能である間に使用され得る。代替命令経路１１８が使用されるとき、ＥＣＣプロセッサ１２６は、ＳＤＬＣ命令フレームをＥＣＣ命令フレームに変換し、それをＥＣＣ地上インターフェースユニット（ＧＩＵ）ラック１２８に自動転送する。ＧＩＵラック１２８は、ＥＣＣ命令フレームに対応する信号を生成する。一実施形態では、ＧＵＩラック１２８は、搬送波信号を変調することによって、ＥＣＣ命令フレームに対応する信号を生成する。ＧＩＵラック１２８は、衛星１０４への伝送のために、生成された信号を地上局機器１２４に自動転送する。

図２は、本発明による、ＥＣＣソフトウェア２０２を含む、例示的軌道上衛星１０４のサブシステム２００を図示する。衛星サブシステム２００は、ＭＩＬ−ＳＴＤ−１５５３Ｂデータバス等のデータバス２０６に連結されたフライトコンピュータ２０４を含む。一実施形態では、データバス２０６を経由した通信は、直接メモリアクセス（ＤＭＡ）通信である。本発明によると、衛星サブシステム２００は、複数の冗長フライトコンピュータを含み得るが、簡単のために１つのみのフライトコンピュータ２０４が示される。フライトコンピュータ２０４は、データバス２０６を介して、ベースバンド電子機器（ＢＢＥ）サブシステム２０８に連結される。ＢＢＥサブシステム２０８は、順に、テレメトリ、制御、および測距（ＴＣ＆Ｒ）サブシステム２１０に連結される。

ＴＣ＆Ｒサブシステム２１０は、複数のアンテナおよび１つ以上の命令受信機２１４を含む。命令受信機２１４は、アップリンクチャネル１１０上で受信した地上局１０８からの命令を含む、データを受信および復調するために使用される。ＴＣ＆Ｒサブシステム２１０はさらに、テレメトリおよび測距データを含むデータをダウンリンクチャネル１１２上で地上局１０８に伝送するために使用される、１つ以上のテレメトリ送信機２１６を含む。一実施形態では、データは、フライトコンピュータ２０４によって提供される。

ベースバンド電子機器（ＢＢＥ）サブシステム２０８は、復調された命令をＴＣ＆Ｒサブシステム２１０から受信し、命令を復号し、データバス２０６を使用して、命令をフライトコンピュータ２０４または他の衛星サブシステムに自動転送するように構成される。フライトコンピュータ２０４は、命令を受信および処理する。一実施形態では、フライトコンピュータは、命令を実行する。別の実施形態では、フライトコンピュータは、命令を認証し、認証された命令を後続実行のために他の衛星サブシステムに自動転送する。

衛星サブシステム２００はさらに、データバス２０６に連結された１つ以上の搭載機器（ｐａｙｌｏａｄ）を含む。簡単のために単一搭載機器２１８のみ、図２に図示される。一実施形態では、搭載機器２１８は、Ｋｕバンドブロードキャスト通信システム等の通信システムである。搭載機器は、１つ以上のアンテナ２２４および１つ以上の搭載機器トランスポンダ２２６を含む。搭載機器トランスポンダ２２６は、アップリンクチャネル１１０上のＲＦ信号を含むデータを受信することによって、地上局１０８と通信することができる。搭載機器トランスポンダ２２６はさらに、ダウンリンクチャネル１１２上のＲＦ信号を含むデータを伝送することによって、地上局１０８と通信することができる。一実施形態では、搭載機器トランスポンダ２２６は、通信信号を第１の地上局から受信し、搭載機器トランスポンダ２２６は、通信信号を第２の地上局にブロードキャストする。

フライトコンピュータ２０４は、データを遠隔インターフェースユニット（ＲＩＵ）２２８に送信し、データをＲＩＵ２２８から受信することによって、搭載機器２１８と通信することができる。一実施形態では、フライトコンピュータ２０４は、ＲＩＵ２２８と通信することによって、搭載機器２１８と通信することのみ可能である。本実施形態では、ＲＩＵ２２８は、搭載機器２１８と他の衛星サブシステムとの間のインターフェースとして作用することによって、他の衛星サブシステムとの直接通信から搭載機器２１８を隔離する。フライトコンピュータ２０４は、種々の命令を送信し、搭載機器２１８内の要素を制御することができる。これらの命令は、搭載機器トランスポンダ２２６等の種々の搭載機器要素をアクティブ化または非アクティブ化することを含むことができる。フライトコンピュータ２０４はまた、テレメトリデータを搭載機器要素から要求することができる。一実施形態では、テレメトリデータが要求され得る、搭載機器要素は、搭載機器トランスポンダ２２６を含む。テレメトリデータは、複数のテレメトリデータパラメータを含む。さらに別の実施形態では、テレメトリデータパラメータは、搭載機器トランスポンダ２２６によって引き込まれる電力量を含む。

本発明による、ＥＣＣ命令システム１００は、フライトコンピュータ２０４のメモリ内に記憶されたＥＣＣソフトウェア２０２を含む。一実施形態では、ＥＣＣソフトウェア２０２は、フライトコンピュータ２０４の電気的に消去可能なプログラマブル読取専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）内に記憶される。本実施形態では、ＥＣＣソフトウェア２０２は、実行に先立って、自動的に、フライトコンピュータ２０４のランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）に転送され、その間、関連付けられたシステム変数およびデータとともに、ＲＡＭ内に記憶される。別の実施形態では、ＥＣＣソフトウェア２０２は、直接、ＲＡＭパッチロードを介して、フライトコンピュータ２０４のＲＡＭにロードされ、その間、ＥＣＣソフトウェア２０２を含むデータは、地上局１０８によって、衛星に送信される。本実施形態では、ＥＣＣソフトウェア２０２は、ＲＡＭパッチロードの完了に応じて、アクティブとなる。

一実施形態では、ＥＣＣソフトウェア２０２は、トランスポンダ２２６のうちの２つを一次および二次ＥＣＣチャネルと関連付ける、記憶されたパラメータを含む。一次および二次ＥＣＣチャネルは、地上局１０８と通信するために、ＥＣＣソフトウェア２０２によって使用される。一次および二次ＥＣＣチャネルは、各々、搭載機器トランスポンダ２２６のうちの１つと関連付けられる。別の実施形態では、記憶されたパラメータは、各トランスポンダのＲＩＵ２２８アドレスおよび適切なテレメトリデータを要求するための命令を含む。

図３は、本発明による、ＥＣＣソフトウェア２０２によって実装される、ＥＣＣシステム起動および初期化手順３００を示す。ＥＣＣソフトウェア２０２は、フライトコンピュータ２０４によって実装される命令を監視する。監視は、最後の命令がフライトコンピュータ２０４によって実行されてから経過した時間を示す、タイムアウト変数を維持することによって、行われ得る。３０２では、ＥＣＣソフトウェア２０２は、タイムアウト変数を初期化する。３０４では、ＥＣＣソフトウェア２０２は、所定の時間期間後、タイムアウト変数をインクリメントする。３０６では、ＥＣＣソフトウェア２０２は、命令がフライトコンピュータ２０４によって実行されたかどうかを確認する。命令が、フライトコンピュータ２０４によって実行されるたびに、ＥＣＣソフトウェア２０２は、３０２に戻り、タイムアウト変数は、リセットされる。３０８では、ＥＣＣソフトウェア２０２は、タイムアウト変数が、タイムアウト条件を示す、ある閾値に到達したかどうかを確認する。タイムアウト条件は、命令がフライトコンピュータ２０４によって実行されてから、閾値時間が経過したことを示す。タイムアウト条件が生じる場合、ＥＣＣソフトウェア２０２は、３１０において、その緊急通信（ＥＣ）機能をアクティブ化する。一実施形態では、ＥＣ機能は、直接メモリポークを介して、タイムアウト変数を閾値に設定することによって、手動でアクティブ化され得る。一実施形態では、ＥＣＣ特徴は、直接メモリポークを介して、有効または無効にされることができる。

フライトコンピュータ２０４上で稼動する、ＥＣＣソフトウェア２０２のＥＣ機能が、アクティブ化されると、ＥＣＣソフトウェア２０２は、一次および二次ＥＣＣチャネルに関連付けられたテレメトリデータパラメータの変化の監視を開始する。一実施形態では、テレメトリデータパラメータの変化は、ＧＩＵ１２８ソフトウェアによって、地上局１０８により伝送されるＲＦ信号に導入される、ＲＦ搬送波レベルの変化に関連する。別の実施形態では、これらの変化は、ＥＣＣシステム１００の地上局部分１０８から、ＥＣＣシステム１００の衛星部分１０４に、データおよび命令を伝送するための種々の信号伝達方式ならびに伝送方式と関連付けられる。さらに別の実施形態では、これらの変化は、搭載機器トランスポンダ２２６等の搭載機器２１８の要素によって引き込まれる電力量の変化を含む。

図４ａおよび４ｂは、テレメトリデータパラメータを変更し、命令データを伝送するための例示的方式４００および４０１を示す。一実施形態では、データは、テレメトリデータパラメータの値の異なる範囲を異なる状態として指定することによって、エンコードされ得る。値の各範囲は、最小および最大閾値によって定義される。例えば、値４０２の範囲は、最小閾値４０４および最大閾値４０６を有する。異なる状態の数は、特定の伝送方式に従って変動する。図４Ａに示される例示的信号伝達方式４００では、低データ状態４０８、アイドル状態４１０、および高データ状態４１２に対応する値の３つの範囲を使用して、バイナリデータ値（バイナリ「０」およびバイナリ「１」）をエンコードする。図４Ｂに示される例示的方式４０１では、超低データ状態４１４、低データ状態４１６、アイドル状態４１８、高データ状態４２０、および超高データ状態４２２に対応する、値の５つの範囲を使用して、「００」、「０１」、「１０」、および「１１」に対応する、データ値の２ビットバイナリブロックをエンコードする。例示的方式の両方において、アイドル状態４１０および４１８が、出力データ値またはデータ値ブロックをラッチするために使用される。さらなる方式は、より多くの状態数を使用して、種々の可能性として考えられるエンコード方式を可能にし得る。一実施形態では、データ値は、ゼロ復帰符号化を使用して、符号化される。

図５は、本発明による、命令データ値を検出するための例示的方法を示す。５０２では、ＥＣＣソフトウェア２０２は、所定の間隔において、一次または二次ＥＣＣチャネルに関連付けられたテレメトリデータパラメータをサンプリングする。一実施形態では、ＥＣＣソフトウェア２０２が、テレメトリデータを選定されたチャネルからサンプリングする間隔は、構成可能である。５０４では、ＥＣＣソフトウェア２０２は、同一データ状態に対応する値の範囲内のテレメトリデータパラメータの２つ以上の連続値を検出するまで、チャネルのサンプリングを継続する。５０６において、ＥＣＣソフトウェア２０２が、２つ以上の同一データ状態のすぐ後に、アイドル状態に対応するテレメトリデータパラメータの２つ以上の連続値が続くことを検出する場合、ＥＣＣソフトウェア２０２は、２つ以上の同一データ状態に対応する伝送されたデータ値が、有効であると見なす。値が、有効であると見なされると、ＥＣＣソフトウェア２０２は、５０８において、さらなる処理のために、それを記憶する。そうでなければ、ＥＣＣソフトウェア２０２は、５０２に戻り、テレメトリデータのサンプリングを再開する。

前述の信号伝達プロセスは、可変数のサンプル期間にわたって続き得る、複数の連続同一データ状態および複数の連続アイドル状態を含み得るので、信号伝達プロセスは、自己クロッキングし、実質的に、時間と無関係である。データ値検出方法５００は、可変数のサンプル期間にわたって続き得る、複数の連続同一データ状態および複数の連続アイドル状態を考慮に入れるため、データ値検出方法５００もまた、自己クロッキングし、また、実質的に、時間と無関係である。

有効データ値のシーケンスは、ＥＣＣ命令フレームを構成する。図６は、ＥＣＣ命令フレーム６００の例示的形式を示す。例示的ＥＣＣ命令フレーム６００は、１７バイト長である。

第１のフィールドは、１バイトの同期バイトフィールド６０２である。一実施形態では、同期バイトフィールド６０２は、ＥＣＣ命令フレームの開始を識別するために使用される。別の実施形態では、同期バイトフィールド６０２は、通信方式において使用される異なる状態に対応する、テレメトリデータパラメータの値の範囲を較正するために使用される。本実施形態では、同期バイトフィールド６０２は、状態の所定のシーケンスをエンコードする。図４Ａに示される３状態信号伝達方式４００の場合、同期バイトフィールド６０２は、信号伝達において使用される全状態、すなわち、低データ状態２０８、アイドル状態４１０、および高データ状態４１２を含むことができる。図４Ｂに示される５状態信号伝達方式４０１の場合、同期バイトフィールド６０２は、信号伝達において使用される全状態、すなわち、超低データ状態４１４、低データ状態４１６、アイドル状態４１８、高データ状態４２０、および超高データ状態４２２を含むことができる。受信したＥＣＣ命令フレームの同期バイトフィールド６０２における信号レベルを、同期バイトフィールド６０２によってエンコードされることが既知である状態の所定のシーケンスと比較することによって、ＥＣＣソフトウェア２０２は、それぞれの状態に対応する、値の範囲を調節することができる。有利には、この「自動較正」プロセスは、ＥＣＣソフトウェア２０２が、地上局１０８と通信することなく、地上局１０８と衛星１０４との間の通信経路の変化を補償することを可能にする。

同期バイトフィールド６０２の後には、ＥＣＣ命令フレーム６００が伝送されている、特定の衛星１０４を一意的に識別するために使用される、１バイト宇宙機ＩＤフィールド６０４が続く。一実施形態では、宇宙機ＩＤフィールド６０４は、標準的ＳＤＬＣ命令形式によって規定される、ＳＤＬＣフレームアドレスまたは衛星アドレスを含む。

宇宙機ＩＤフィールド６０４の後には、１バイトのオプコードフィールド６０６が続く。オプコードフィールド６０６内に含まれるコードは、ＥＣＣ命令６００と連動して行われるべきトップレベル動作を規定するために使用される。一実施形態では、オプコードフィールド６０６内に含まれるコードは、標準的命令ブロックオプコード形式であり得、ＳＤＬＣプロトコルによって規定されるコード等、通常動作の間、衛星１０４に伝送される標準的コードと形式が同じであり得る。別の実施形態では、オプコードフィールド６０６内に含まれるコードは、短縮され、標準的コードより長さが短い。本実施形態では、オプコードフィールド６０６内に含まれ得る、短縮されたコードの各々は、ＥＣＣソフトウェア２０２によってアクセス可能なデータベース内に記憶される、一意の標準的コードと関連付けられる。ＥＣＣ命令フレーム６００を処理するとき、ＥＣＣソフトウェア２０２は、オプコードフィールド６０６内に含まれる短縮されたコードに基づいて、標準的コードを決定する。

オプコードフィールド６０６の後には、１２バイトのデータワードフィールド６０８が続く。一実施形態では、データワードフィールド６０８内に含まれるデータワードは、ＳＤＬＣプロトコルによって規定されるデータワード等、通常動作の間、衛星に伝送されるものと形式が同じであり得る。

データワードフィールド６０８の後には、２バイトの巡回冗長検査（ＣＲＣ）フィールド６１０が続く。ＣＲＣフィールド６１０内に含まれるデータは、伝送プロセスの間、受信したＥＣＣ命令フレーム６００に導入されるエラーを検出するために使用される。一実施形態では、ＥＣＣ命令フレーム６００のためのＣＲＣコードは、当技術分野において周知の方法に従って、ＣＲＣ多項式「Ｘ^１６＋Ｘ^１２＋Ｘ^５＋１」を使用して計算される。ＣＲＣは、宇宙機ＩＤフィールド６０４から開始して計算される。

図７ａおよび７ｂは、ＥＣＣ命令フレーム６００の同期バイトフィールド６０２内に含まれる、例示的プリアンブルパターン７００および７０１を図示する。７００および７０１等のプリアンブルパターンは、ＥＣＣ命令フレーム６００の開始を指定するために使用される。

図７Ａは、図４Ａに示される例示的３状態信号伝達方式４００と共に使用され得る、データ値の例示的パターン７００を図示する。パターン７００は、一連のアイドル状態７０２、低データ状態７０６の後にアイドル状態７０８が続く、７０４等のシーケンス（各シーケンス７０４は、有効「０」データ値に対応する）、および高データ状態７１２の後にアイドル状態７１４が続く７１０等のシーケンス（各シーケンス７１０は、有効「１」データ値に対応する）から成る。一実施形態では、データ値は、ＥＣＣ命令フレーム６００を識別するために使用される一意の定数、例えば、バイナリ形式における「００１１１０００１」に対応する、１６進形式における「０ｘ３９」をエンコードする。別の実施形態では、ＥＣＣ命令フレーム６００を識別するために使用される定数は、構成可能である。

図７Ｂは、図４Ｂに示される例示的５状態信号伝達方式４０１と共に使用され得る、データ値７０１の例示的パターンを図示する。パターン７０１は、一連のアイドル状態７１６、超低データ状態７２０の後にアイドル状態７２２が続くシーケンス７１８、超高データ状態７２６の後にアイドル状態７２８が続くシーケンス７２４、高データ状態７３２の後にアイドル状態７３４が続くシーケンス７３０、および低データ状態７３８の後にアイドル状態７４０が続くシーケンス７３６（各データ状態は、「００」、「０１」、「１０」、および「１１」有効バイナリデータ値ブロックのうちの１つに対応する）から成る。

本発明による、例示的データ値検出方法５００は、実質的に、時間と無関係であるが、例示的検出方法のための最大命令データレートが、算出され得る。以下の計算は、例証的目的のためだけに示され、本発明を説明される実施形態に制約する意図はない。

一実施形態では、ＥＣＣソフトウェア２０２は、１６回／秒において、テレメトリデータを選定されたチャネルからサンプリングする。命令データ値を検出するための例示的方法５００によると、ＥＣＣソフトウェア２０２は、２つの同じデータ値に対応する少なくとも２つの連続状態の後に、２つのアイドル値に対応する少なくとも２つの連続状態を検出しなければならない。したがって、ＥＣＣソフトウェア２０２は、バイナリデータビットまたはバイナリデータブロックのいずれかに対応する単一有効データ値を検出するために、１秒の４分の１に対応する、少なくとも４つのサンプル期間を必要とする。図４Ａに示される３状態信号伝達方式４００が使用される場合、ＥＣＣソフトウェア２０２は、４分の１秒毎に１つの有効ビットを検出し得る。例示的ＥＣＣ命令フレーム６００は、１７バイト長であるので、ＥＣＣソフトウェア２０２は、最大で、３４秒毎に１つの命令を検出することができる。図４Ａに示される５状態信号伝達方式４０１が使用される場合、ＥＣＣソフトウェア２０２は、４分の１秒毎に２つの有効ビットを検出し得る。例示的ＥＣＣ命令フレーム６００は、１７バイト長であるため、ＥＣＣソフトウェア２０２は、最大で、１７秒毎に１つの命令を検出することができる。以下により詳細に説明される、ＥＣＣソフトウェア２０２による肯定応答の送信は、１つの命令を受信するために必要な時間にさらなる時間を追加し得、故に、効果的命令データレートを低下させ得る。

ＥＣＣソフトウェア２０２が、例えば、プロセス５００に従って、有効かつ完全ＥＣＣ命令フレーム６００を検出すると、ＥＣＣソフトウェア２０２は、命令を処理する、フライトコンピュータ２０４の命令プロセッサに命令を自動転送する。フライトコンピュータ２０４の命令プロセッサは、それを実行することによって、または実行のために、それを衛星１０４の他のサブシステムに自動転送することによって、命令を処理することができる。命令の正常な実行に応じて、命令プロセッサは、正常実行の指示をＥＣＣソフトウェア２０２に提供する。指示の受信に応じて、ＥＣＣソフトウェア２０２は、地上局１０８と通信することによって、正常実行を肯定応答し得る。

図９は、本発明のある実施形態による、例示的肯定応答方法８００を示す。８０２では、命令の正常実行の指示の受信に応じて、ＥＣＣソフトウェア２０２は、一次または二次ＥＣＣチャネルをミュートするための命令をＲＩＵ２２８に送信し、一次または二次ＥＣＣチャネルに関連付けられたダウンリンク搭載機器トランスポンダ２２６によって送信される搬送波信号の喪失を生じさせる。８０４では、所定の時間後、ＥＣＣソフトウェア２０２は、チャネルをミュート解除する別の命令を送信する。８０６では、ＥＣＣソフトウェア２０２は、次いで、例えば、方法５００に従って、含まれるＥＣＣ命令フレーム６００のためのテレメトリデータの処理を再開する。一実施形態では、所定の時間は、２分の１秒である。別の実施形態では、所定の時間は、構成可能である。地上局１０８におけるＥＣＣプロセッサ１２６が、搭載機器トランスポンダ２２６からの搬送波の喪失と所定の時間期間後の搬送波の再出現とを検出すると、ＥＣＣプロセッサ１２６は、ＥＣＣソフトウェア２０２によって送信された正常な命令実行の肯定応答を認識する。ＥＣＣプロセッサ１２６は、次いで、必要に応じて、さらなる命令を送信する。

図９は、ＥＣＣソフトウェア２０２が、一次ＥＣＣチャネルを監視すべきか、二次ＥＣＣチャネルを監視すべきかを決定する際に使用し得る、本発明による、例示的検索手順９００を示す。ＥＣ機能のアクティブ化に応じて、ＥＣＣソフトウェア２０２は、９０２において、手順９００に入る。９０２では、ＥＣＣソフトウェア２０２は、伝送される命令のために一次ＥＣＣチャネルの監視を開始する。９０４では、命令が検出される場合、ＥＣＣソフトウェア２０２は、９０２に戻る。９０４では、命令が、所定の時間期間、例えば、２４時間以内に検出されない場合、第１のセッションタイムアウト条件が、宣言される。第１のセッションタイムアウト条件が宣言されると、ＥＣＣソフトウェアは、一次ＥＣＣチャネルから二次ＥＣＣチャネルに切り替え、９０８において伝送される命令のために二次ＥＣＣチャネルの監視を開始する。９１０では、命令が検出される場合、ＥＣＣソフトウェア２０２は、９０８に戻る。９１２では、命令が、所定の時間期間、例えば、２４時間以内に検出されない場合、第２のセッションタイムアウト条件が、宣言される。第２のセッションタイムアウト条件が宣言されると、ＥＣＣソフトウェアは、二次ＥＣＣチャネルから一次ＥＣＣチャネルに戻るように切り替え、９０２において伝送される命令のために一次ＥＣＣチャネルの監視を開始する。

本発明の一実装によると、ＥＣＣソフトウェア２０２は、図４Ａに図示される３状態信号伝達方式４００等のデフォルト信号伝達方式に従って、地上局１０８と通信する。地上局は、図４Ｂに図示される５状態信号伝達方式４０１等の新しい信号伝達方式に従って通信するように、ＥＣＣソフトウェア２０２に命令を出し得る。セッションタイムアウト条件が、９０４または９１２のいずれかにおいて、検索手順９００の間に生じる場合、ＥＣＣソフトウェア２０２は、新しい信号伝達方式からデフォルト信号伝達方式に戻り、次いで、それぞれ、９０６または９０２に進む。

本発明の別の実装によると、一次または二次ＥＣＣチャネルのいずれかが、利用不可能になる場合、新しいチャネルが、地上局１０８によって利用不可能なチャネルの代わりに、指定される。地上局１０８は、トランスポンダ２２６を新しいチャネルと関連付けることによって、新しいチャネルを指定する。

本発明のさらに別の実装によると、ＥＣＣソフトウェア２０２は、周期的に、ステータス情報を地上局１０８に送信する。ステータス情報は、ＥＣＣソフトウェア２０２が、現在通信している、信号伝達方式を含み得る。ステータス情報はまた、ＥＣＣソフトウェア２０２が、現在使用している、チャネルを含み得る。ＥＣＣソフトウェア２０２は、図８に図示される肯定応答手順８００を繰り返し使用することによって、ステータス情報を送信し得る。ステータス情報を送信するために、ＥＣＣソフトウェア２０２は、現在使用しているチャネルを、所定の回数かつ周期的間隔において、ミュートする。例えば、ＥＣＣソフトウェア２０２は、２回連続、チャネルをミュートし、地上局１０８に、ＥＣＣソフトウェア２０２が、現在、一次ＥＣＣチャネルおよび３状態伝送方式４００を使用していることを示す。ＥＣＣソフトウェア２０２は、３回連続、チャネルをミュートし、地上局１０８に、ＥＣＣソフトウェア２０２が、現在、一次ＥＣＣチャネルおよび５状態伝送方式４０１を使用していることを示す。ＥＣＣソフトウェア２０２は、４回連続、チャネルをミュートし、地上局１０８に、ＥＣＣソフトウェア２０２が、現在、二次ＥＣＣチャネルおよび３状態伝送方式４０１を使用していることを示す。最後に、ＥＣＣソフトウェア２０２は、５回連続、チャネルをミュートし、地上局１０８に、ＥＣＣソフトウェア２０２が、現在、二次ＥＣＣチャネルおよび５状態伝送方式４０１を使用していることを示す。ステータス情報を地上局１０８に伝送するための種々の類似方式が、本発明の精神から逸脱することなく、使用され得る。

前述は、単に、本発明の原理の例証であって、種々の修正が、本発明の範囲および精神から逸脱することなく、当業者によって成され得る。前述の本発明の実施形態は、限定ではなく、例証の目的のために提示され、本発明は、以下の請求項によってのみ限定される。

Claims

衛星に命令を出すためのシステムであって、
データバスと、
前記データバスに連結されている搭載機器であって、前記搭載機器は、搭載機器受信機を備えている、搭載機器と、
前記データバスに連結されている一次受信機と、
前記データバスに連結されているプロセッサと
を備え、前記プロセッサは、
前記データバスを介して第１の命令を前記一次受信機から受信することと、
前記データバスを介してテレメトリデータを前記搭載機器から受信することと、
前記搭載機器から受信したテレメトリデータを処理することによって、第２の命令を検出することと、
前記検出された第２の命令を実行することと
を行うように構成されている、システム。
前記プロセッサは、前記一次受信機からの命令の不在を検出するように構成され、前記プロセッサは、前記一次受信機からの前記命令の不在の検出に応答して、前記第２の命令を検出する、請求項１に記載のシステム。
前記一次受信機からの前記命令の不在は、所定の時間の間の前記一次受信機からの命令の不在を含む、請求項２に記載のシステム。
前記所定の時間は、構成可能である、請求項３に記載のシステム。
前記テレメトリデータを処理し、前記第２の命令を検出することは、前記搭載機器から受信した前記テレメトリデータのパラメータの変化を検出し、検出された変化をデータビットとして解釈することを含む、請求項１に記載のシステム。
前記第２の命令を検出することは、前記搭載機器によって引き込まれる電力量の変化を検出することを含む、請求項１に記載のシステム。
前記第２の命令は、複数のデータビットを備え、前記複数のデータビットの各々は、前記テレメトリデータのパラメータの別個の状態に対応し、
前記第２の命令を検出することは、前記第２の命令に関連付けられた前記複数のデータビットの各々を検出することを含み、前記複数のデータビットの各々を検出することは、
前記テレメトリデータのパラメータの第１の状態を検出後、アイドル状態に対応する、前記テレメトリデータのパラメータの異なる状態を検出することに応答して、第１のビット値を検出することと、
前記テレメトリデータのパラメータの第２の状態を検出後、前記アイドル状態に対応する、前記テレメトリデータのパラメータの異なる状態を検出することに応答して、第２のビット値を検出することと
を含む、請求項１に記載のシステム。
前記第２の命令は、複数のシンボルを備え、前記複数のシンボルの各々は、前記テレメトリデータのパラメータの別個の状態に対応し、
前記第２の命令を検出することは、前記第２の命令に対応する前記複数のシンボルの各々を検出することを含み、
前記複数のシンボルの各々を検出することは、前記複数のシンボルの各々に対応する、前記テレメトリデータのパラメータの別個の状態を検出後、アイドル状態に対応する、前記テレメトリデータのパラメータの異なる状態を検出することを含む、請求項１に記載のシステム。
前記第２の命令を検出することは、実質的に時間と無関係である信号伝達プロセスを含む、請求項１に記載のシステム。
前記プロセッサは、所定の時間の間、搭載機器トランスポンダをミュートすることによって、前記検出された第２の命令の実行を肯定応答するようにさらに構成されている、請求項１に記載のシステム。
前記所定の時間は、構成可能である、請求項１０に記載のシステム。
前記搭載機器は、遠隔インターフェースユニットによって、前記データバスに連結され、
前記遠隔インターフェースユニットは、前記テレメトリデータを前記搭載機器から収集し、前記テレメトリデータを前記プロセッサに提供するように構成され、
前記遠隔インターフェースユニットは、命令を前記プロセッサから受信し、一方向性リンクを介して前記命令を前記搭載機器に送信するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
前記第１の命令は、
第１の形式における、前記第１の命令の第１の部分と、
前記第１の形式における、前記第１の命令の第２の部分と
を備え、
前記第２の命令は、
前記第１の形式における、前記第２の命令の第１の部分と、
前記第１の形式と異なる第２の形式における、前記第２の命令の第２の部分と
を備え、
前記第２の命令を実行することは、
前記第２の命令内の前記第２の命令の前記第１の部分を検出することと、
前記第２の命令の前記第１の部分を実行することと
を含む、請求項１に記載のシステム。
前記第２の命令を検出することは、
複数のビットを備えている所定のプリアンブルを検出することと、
前記検出されたプリアンブルに基づいて、前記第２の命令を検出することと
を含む、請求項１に記載のシステム。
衛星に命令を出す方法であって、
プロセッサによって、データバスを介して一次受信機からの第１の命令を受信することと、
前記プロセッサによって、前記データバスを介して搭載機器からのテレメトリデータを受信することと、
前記プロセッサによって、前記搭載機器から受信したテレメトリデータを処理することによって、第２の命令を検出することと、
前記プロセッサによって、前記検出された第２の命令を実行することと
を含む、方法。
前記プロセッサによって、前記一次受信機からの命令の不在を検出することをさらに含み、前記第２の命令は、前記一次受信機からの前記命令の不在の検出に応答して、前記プロセッサによって、検出される、請求項１５に記載の方法。
前記プロセッサによって、前記テレメトリデータを処理し、前記第２の命令を検出することは、前記搭載機器から受信した前記テレメトリデータのパラメータの変化を検出し、検出された変化をデータビットとして解釈することを含む、請求項１５に記載の方法。
前記プロセッサによって、前記第２の命令を検出することは、前記搭載機器によって引き込まれる電力量の変化を検出することを含む、請求項１５に記載の方法。
前記第２の命令は、複数のデータビットを備え、前記複数のデータビットの各々は、前記テレメトリデータのパラメータの別個の状態に対応し、
前記プロセッサによって、前記第２の命令を検出することは、前記第２の命令に関連付けられた前記複数のデータビットの各々を検出することを含み、前記複数のデータビットの各々を検出することは、
前記テレメトリデータのパラメータの第１の状態の検出後、アイドル状態に対応する、前記テレメトリデータのパラメータの異なる状態を検出することに応答して、第１のビット値を検出することと、
前記テレメトリデータのパラメータの第２の状態の検出後、前記アイドル状態に対応する、前記テレメトリデータのパラメータの異なる状態を検出することに応答して、第２のビット値を検出することと
を含む、請求項１５に記載の方法。
前記第２の命令は、複数のシンボルを備え、前記複数のシンボルの各々は、前記テレメトリデータのパラメータの別個の状態に対応し、
前記第２の命令を検出することは、前記プロセッサによって、前記第２の命令に対応する前記複数のシンボルの各々を検出することを含み、前記複数のシンボルの各々を検出することは、
前記複数のシンボルの各々に対応する、前記テレメトリデータのパラメータの別個の状態を検出後、アイドル状態に対応する、前記テレメトリデータのパラメータの異なる状態を検出すること
を含む、請求項１５に記載の方法。
前記搭載機器は、遠隔インターフェースユニットによって、前記データバスに連結され、
前記遠隔インターフェースユニットは、前記テレメトリデータを前記搭載機器から収集し、前記テレメトリデータを前記プロセッサに提供するように構成され、
前記遠隔インターフェースユニットは、命令を前記プロセッサから受信し、一方向性リンクを介して前記命令を前記搭載機器に送信するように構成されている、請求項１５に記載の方法。
前記第１の命令は、
第１の形式における、前記第１の命令の第１の部分と、
前記第１の形式における、前記第１の命令の第２の部分と
を備え、
前記第２の命令は、
前記第１の形式における、前記第２の命令の第１の部分と、
前記第１の形式と異なる第２の形式における、前記第２の命令の第２の部分と
を備え、
前記プロセッサによって、前記第２の命令を実行することは、
前記第２の命令内の前記第２の命令の前記第１の部分を検出することと、
前記第２の命令の前記第１の部分を実行することと
を含む、請求項１５に記載の方法。
コンピュータ実行可能命令を備えている非一過性コンピュータ可読媒体であって、前記命令は、プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに、衛星に命令を出す方法を実施させ、前記方法は、
前記プロセッサによって、データバスを介して一次受信機からの第１の命令を受信することと、
前記プロセッサによって、前記データバスを介して搭載機器からのテレメトリデータを受信することと、
前記プロセッサによって、前記搭載機器から受信したテレメトリデータを処理することによって、第２の命令を検出することと、
前記プロセッサによって、前記検出された第２の命令を実行することと
を含む、非一過性コンピュータ可読媒体。
前記非一過性コンピュータ可読媒体は、実行されると、前記プロセッサに、前記一次受信機からの命令の不在を検出させる命令を備え、前記第２の命令は、前記一次受信機からの前記命令の不在の検出に応答して、前記プロセッサによって、検出される、請求項２３に記載の非一過性コンピュータ可読媒体。
前記テレメトリデータを処理し、前記第２の命令を検出することは、前記プロセッサによって、前記搭載機器から受信した前記テレメトリデータのパラメータの変化を検出し、検出された変化をデータビットとして解釈することを含む、請求項２３に記載の非一過性コンピュータ可読媒体。
前記第２の命令を検出することは、前記プロセッサによって、前記搭載機器によって引き込まれる電力量の変化を検出することを含む、請求項２３に記載の非一過性コンピュータ可読媒体。
前記第２の命令は、複数のデータビットを備え、前記複数のデータビットの各々は、前記テレメトリデータのパラメータの別個の状態に対応し、
前記プロセッサによって、前記第２の命令を検出することは、前記第２の命令に関連付けられた前記複数のデータビットの各々を検出することを含み、前記複数のデータビットの各々を検出することは、
前記テレメトリデータのパラメータの第１の状態の検出後、アイドル状態に対応する、前記テレメトリデータのパラメータの異なる状態を検出することに応答して、第１のビット値を検出することと、
前記テレメトリデータのパラメータの第２の状態の検出後、前記アイドル状態に対応する、前記テレメトリデータのパラメータの異なる状態を検出することに応答して、第２のビット値を検出することと
を含む、請求項２３に記載の非一過性コンピュータ可読媒体。
前記第２の命令は、複数のシンボルを備え、前記複数のシンボルの各々は、前記テレメトリデータのパラメータの別個の状態に対応し、
前記プロセッサによって、前記第２の命令を検出することは、前記第２の命令に対応する前記複数のシンボルの各々を検出することを含み、
前記複数のシンボルの各々を検出することは、前記複数のシンボルの各々に対応する、前記テレメトリデータのパラメータの別個の状態を検出後、アイドル状態に対応する、前記テレメトリデータのパラメータの異なる状態を検出することを含む、
請求項２３に記載の非一過性コンピュータ可読媒体。
前記搭載機器は、遠隔インターフェースユニットによって、前記データバスに連結され、
前記遠隔インターフェースユニットは、前記テレメトリデータを前記搭載機器から収集し、前記テレメトリデータを前記プロセッサに提供するように構成され、
前記遠隔インターフェースユニットは、命令を前記プロセッサから受信し、一方向性リンクを介して前記命令を前記搭載機器に送信するように構成されている、
請求項２３に記載の非一過性コンピュータ可読媒体。
前記第１の命令は、
第１の形式における、前記第１の命令の第１の部分と、
前記第１の形式における、前記第１の命令の第２の部分と
を備え、
前記第２の命令は、
前記第１の形式における、前記第２の命令の第１の部分と、
前記第１の形式と異なる第２の形式における、前記第２の命令の第２の部分と、
を備え、
前記非一過性コンピュータ可読媒体は、コンピュータ実行可能命令を備え、前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに、
前記第２の命令内の前記第２の命令の前記第１の部分を検出することと、
前記第２の命令の前記第１の部分を実行することと
によって、前記第２の命令を実行させる、請求項２３に記載の非一過性コンピュータ可読媒体。