專利名稱：一種航天器層狀信息流傳輸系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種航天器層狀信息流傳輸系統(tǒng)，尤其涉及一種航天器高可靠層狀信息流傳輸系統(tǒng)，屬于航天器信息流設(shè)計(jì)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
信息流設(shè)計(jì)是對(duì)航天器各種信息處理過(guò)程和航天器工作狀態(tài)進(jìn)行得統(tǒng)一規(guī)劃和控制。當(dāng)前設(shè)計(jì)的信息流主要針對(duì)具體航天器實(shí)際使用情況開(kāi)展的復(fù)核性設(shè)計(jì)，以當(dāng)前裝備的使用狀態(tài)為起點(diǎn)，結(jié)合已知產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，以數(shù)據(jù)交互為研究目標(biāo)，進(jìn)行的信息流設(shè)計(jì)。隨著航天技術(shù)不斷進(jìn)步，各種航天應(yīng)用越來(lái)越多，信息類型也多種多樣，信息流設(shè)計(jì)在航天領(lǐng)域也有了很大發(fā)展，但是有一定的局限性，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:(1)已有設(shè)計(jì)方法多是關(guān)注某種信息流的設(shè)計(jì)，比如遙控信息流設(shè)計(jì)、遙測(cè)信息流設(shè)計(jì)，對(duì)航天器整星多業(yè)務(wù)綜合設(shè)計(jì)較少涉及；(2)已有設(shè)計(jì)方法主要是針對(duì)衛(wèi)星某些部件或分系統(tǒng)進(jìn)行的，沒(méi)有提出一套基于整星的系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法；(3)已有設(shè)計(jì)方法多是注重信息傳輸流向的設(shè)計(jì)，沒(méi)有考慮充分信息流傳輸可靠性的設(shè)計(jì)。經(jīng)過(guò)檢索，未發(fā)現(xiàn)與本方法相近的已申請(qǐng)專利項(xiàng)，也未發(fā)現(xiàn)有與本設(shè)計(jì)相近的資料、文獻(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種航天器層狀信息流傳輸系統(tǒng)，該信息流傳輸系統(tǒng)工作可靠性高，便于分層次管理，易于工程實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:一種航天器層狀信息流傳輸系統(tǒng)，包括上行信道設(shè)備、指令單元、中央處理單元、m個(gè)分布遠(yuǎn)置單元、重要遠(yuǎn)置單元、一般單機(jī)設(shè)備、重要單機(jī)設(shè)備、特殊單機(jī)設(shè)備、下行信道設(shè)備、總線和電纜網(wǎng)；上行信道設(shè)備與指令單元通過(guò)電纜網(wǎng)連接，指令單元與中央處理單元通過(guò)電纜網(wǎng)連接，中央處理單元與下行信道設(shè)備通過(guò)電纜網(wǎng)連接；中央處理單元通過(guò)總線 與m個(gè)分布遠(yuǎn)置單元、重要遠(yuǎn)置單元和特殊單機(jī)設(shè)備進(jìn)行信息交互，每個(gè)分布遠(yuǎn)置單元均通過(guò)電纜網(wǎng)與一般單機(jī)設(shè)備進(jìn)行信息交互，重要遠(yuǎn)置單元通過(guò)電纜網(wǎng)與重要單機(jī)設(shè)備進(jìn)行信息交互；正常情況下，中央處理單元通過(guò)電纜網(wǎng)接收指令單元發(fā)送的指令，再通過(guò)總線發(fā)送給重要遠(yuǎn)置單元，由重要遠(yuǎn)置單元通過(guò)電纜網(wǎng)發(fā)送給重要單機(jī)設(shè)備，重要遠(yuǎn)置單元通過(guò)電纜網(wǎng)接收重要單機(jī)設(shè)備的遙測(cè)信息，通過(guò)總線傳給中央處理單元，再由中央處理單元通過(guò)電纜網(wǎng)傳輸給下行信道設(shè)備，異常情況下，重要遠(yuǎn)置單元直接通過(guò)電纜網(wǎng)與指令單元和下行信道設(shè)備進(jìn)行信息交互，確保異常情況下重要指令的可靠上行和和重要遙測(cè)的可靠下傳；上行信道設(shè)備、指令單元、重要單機(jī)設(shè)備、重要遠(yuǎn)置單元、下行信道設(shè)備和總線、電纜網(wǎng)組成的信息流結(jié)構(gòu)采用PCM體制；上行信道設(shè)備、指令單元、中央處理單元、下行信道設(shè)備、重要遠(yuǎn)置單元、重要單機(jī)設(shè)備、分布遠(yuǎn)置單元、一般單機(jī)設(shè)備、總線和電纜網(wǎng)組成的信息流結(jié)構(gòu)采用AOS體制，m為大于I的整數(shù)。所述一般單機(jī)設(shè)備為傳輸不反映衛(wèi)星安全特性的遙測(cè)設(shè)備。所述重要單機(jī)設(shè)備為傳輸直接反映衛(wèi)星安全特性的遙測(cè)設(shè)備。
所述特殊單機(jī)設(shè)備為傳輸大容量或高速率遙測(cè)數(shù)據(jù)的設(shè)備。所述上行信道設(shè)備包括測(cè)控天線、多工器和應(yīng)答機(jī)，下行信道設(shè)備包括應(yīng)答機(jī)、固態(tài)放大器、多工器和測(cè)控天線。所述重要處理單元為采集重要單機(jī)設(shè)備遙測(cè)參數(shù)的遠(yuǎn)置單元，在異常情況下直接接收來(lái)自指令單元的指令并發(fā)送給重要單機(jī)設(shè)備，并將采集到的重要單機(jī)設(shè)備的遙測(cè)參數(shù)發(fā)送給下行信道設(shè)備。所述分布遠(yuǎn)置單元為采集一般單機(jī)設(shè)備遙測(cè)參數(shù)的遠(yuǎn)置單元。所述總線為1553B總線、CAN總線或422總線。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果是:本發(fā)明基于航天器系統(tǒng)高可靠性的要求開(kāi)展層狀信息流傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在充分發(fā)掘各種信息特點(diǎn)、變化規(guī)律的基礎(chǔ)上，提煉數(shù)據(jù)屬性，建立可靠性的約束條件，設(shè)計(jì)的高可靠層狀信息流傳輸系統(tǒng)具有高可靠性；分層次設(shè)計(jì)的信息流結(jié)構(gòu)，每個(gè)層次相對(duì)獨(dú)立，層與層之間具有良好接口，使每個(gè)階段的設(shè)計(jì)方法相互支持共同組成系統(tǒng)級(jí)信息流設(shè)計(jì)，這種分層信息流設(shè)計(jì)能夠充分利用信息特點(diǎn)，便于分層次管理，易于工程實(shí)現(xiàn)。


圖1為本發(fā)明的層狀信息流傳輸系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)思路是:(I)通過(guò)對(duì)航天器信息流進(jìn)行梳理，將各種信息類型進(jìn)行有效識(shí)別，建立面向航天器應(yīng)用任務(wù)的信息類型；(2)按照航天器各信息類型的屬性進(jìn)行分類，以提高信息可靠性為標(biāo)準(zhǔn)，建立可高可靠運(yùn)行的數(shù)據(jù)組成關(guān)系，完成航天器運(yùn)行過(guò)程中各有關(guān)數(shù)據(jù)特征提取，形成各應(yīng)用信息的數(shù)據(jù)類型；(3)具有明顯使用特點(diǎn)的數(shù)據(jù)類型構(gòu)成一種或多種航天器的信息機(jī)制，從而建立系統(tǒng)級(jí)層狀信息流傳輸體系，將系統(tǒng)級(jí)信息流結(jié)構(gòu)體系實(shí)體化，建立能夠滿足多種航天器信息機(jī)制要求的物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，能夠在一種或多種機(jī)制間可靠切換重組，保證信息交互的正確性，提高信息的健壯性。本發(fā)明對(duì)航天器信息類型進(jìn)行梳理，能夠?qū)⒏鞣N信息類型進(jìn)行有效識(shí)別，建立面向航天器應(yīng)用任務(wù)的信息類型:航天器遙測(cè)類:1)硬件采集健康狀態(tài)。例如表征性能的電壓、電流、溫度、氣壓、儀器參數(shù)等，用于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)情況和狀態(tài)是否正常，此類參數(shù)一般變化緩慢，其短時(shí)變化對(duì)衛(wèi)星無(wú)重大影響，整星大部分遙測(cè)參數(shù)屬于此類；2)工作狀態(tài)。例如描述設(shè)備主備份、開(kāi)啟/閉合、增益選檔、測(cè)控鎖定狀態(tài)等工況數(shù)據(jù)，這類參數(shù)一般情況下不會(huì)頻繁變化，但在故障診斷過(guò)程中，需關(guān)注故障時(shí)刻前后的狀態(tài)，并一般需要參與聯(lián)合判斷；3)遙控響應(yīng)突發(fā)信息。例如反映星上接收、處理遙控命令和用戶響應(yīng)等信息；星載計(jì)算機(jī)內(nèi)存下傳數(shù)據(jù)(受指令控制下傳)等，該類數(shù)據(jù)不是實(shí)時(shí)固定存在，是在受控后產(chǎn)生的突發(fā)數(shù)據(jù)；4)姿態(tài)信息。如姿態(tài)角、姿態(tài)角速度、自旋速率等，此類數(shù)據(jù)變化迅速，當(dāng)衛(wèi)星工作方式發(fā)生變化后地面對(duì)此類數(shù)據(jù)尤其關(guān)注，下傳緊迫度要求高，地面需及時(shí)監(jiān)測(cè)該類參數(shù)以確認(rèn)衛(wèi)星狀態(tài)；5)軟件下傳變量。該類數(shù)據(jù)是軟件控制過(guò)程產(chǎn)生的軟件數(shù)據(jù)，對(duì)地面判斷分系統(tǒng)狀態(tài)和自主管理效果的意義較大，須保證下傳；6)空間環(huán)境監(jiān)測(cè)及科學(xué)試驗(yàn)類。例如電磁輻射、高能粒子、磁場(chǎng)等環(huán)境參數(shù)、飛行力學(xué)數(shù)據(jù)等，這類數(shù)據(jù)對(duì)為實(shí)現(xiàn)科學(xué)探測(cè)需求，正常情況下須保證下傳，但其下傳周期一般要求較低；7)信息處理結(jié)果，例如趨勢(shì)預(yù)報(bào)、統(tǒng)計(jì)結(jié)果、診斷結(jié)果、事件預(yù)報(bào)等，這類數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量和發(fā)生率都不是很大，但產(chǎn)生隨機(jī)性比較大，也比較重要，可能需要重復(fù)發(fā)送。航天器遙控類:8)開(kāi)關(guān)命令。例如電源通斷、信號(hào)通斷、狀態(tài)設(shè)置、系統(tǒng)重組等切換命令，這類信息需通過(guò)遙控指令數(shù)據(jù)信息傳送，信息字節(jié)內(nèi)容一般較少，必須保證信息傳輸?shù)恼_性；9)注入信息。例如工作參數(shù)、工作程序、在軌軟件維護(hù)等上行數(shù)據(jù)，這類信息需通過(guò)遙控指令數(shù)據(jù)塊傳送，信息字節(jié)內(nèi)容一般較多，必須保證信息傳輸?shù)恼_性。有效載荷業(yè)務(wù)類:10)航天器測(cè)軌定位。用于確定航天器軌道數(shù)據(jù)和星歷，實(shí)時(shí)自主定位；11)通訊類載荷。一般是多媒體數(shù)據(jù)流，包含圖像、話音等信息；12)對(duì)地觀察類載荷。一般屬于遙感數(shù)據(jù)流，包含對(duì)地觀測(cè)到的各類信息；13)導(dǎo)航定位類載荷。包含導(dǎo)航數(shù)據(jù)流。14)載人類。更為廣泛的需要語(yǔ)音、圖文、視頻等多媒體通訊類信息。這類數(shù)據(jù)類型多，數(shù)據(jù)量大，較為復(fù)雜。延時(shí)遙測(cè)類:根據(jù)衛(wèi)星軌道與測(cè)控站/船的關(guān)系，某些衛(wèi)星存在不可監(jiān)測(cè)弧段。延時(shí)遙測(cè)數(shù)據(jù)是指在境外不可監(jiān)測(cè)弧段存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，入境后可下傳，以觀測(cè)不可見(jiàn)弧段衛(wèi)星各系統(tǒng)狀態(tài)。按照航天器各信息類型的屬性進(jìn)行分類，以提高信息可靠性為標(biāo)準(zhǔn)，建立可高可靠運(yùn)行的數(shù)據(jù)組成關(guān)系，完成航天器運(yùn)行過(guò)程中各有關(guān)數(shù)據(jù)特征提取，形成各應(yīng)用信息的數(shù)據(jù)類型；容量屬性:A.大容量數(shù)據(jù):6)、9)、11)、12)、13)、14)、15) —般信息容量較大(百K級(jí)及以上);B.(非大)容量數(shù)據(jù):1)、2)、3)、4)、5)、7)、8)、10)—般屬于非大容量(百K級(jí)以下)；速率屬性:C.高速(周期us級(jí)或以上):11)、12)、14)一般需要語(yǔ)音、畫面的清晰、清楚、需要高速傳輸，保證較高的分辨率；D.較高速(周期ms級(jí)或以下):3)、4)、8)、9)、10)、13)反應(yīng)衛(wèi)星姿態(tài)等重要信息，而且信源是實(shí)時(shí)變化的，或則反應(yīng)指令的執(zhí)行效果，或是指令信息，或是定位數(shù)據(jù)等，一般實(shí)時(shí)性要求較高，需保證快速下傳；另外2)、5)、7)、15)當(dāng)進(jìn)行故障判斷或趨勢(shì)分析等需求迫切時(shí)，也需保證較高的下傳速率，甚至需要重復(fù)傳送；E.中等速率(周期8級(jí)):1)、2)、5)、7)，反應(yīng)衛(wèi)星健康信息，正常情況下變化緩慢，其短時(shí)變化對(duì)衛(wèi)星無(wú)重大影響，正常情況下需保證按一定速率下傳；F.低速率(周期十秒級(jí)或以上):6),15),作為科研類數(shù)據(jù)，在保證其他數(shù)據(jù)正常下傳的前提下，適當(dāng)設(shè)計(jì)該類數(shù)據(jù)的速率，供科學(xué)研究和分析使用，這類數(shù)據(jù)一般要求下傳信息完整，但對(duì)信息速率一般要求不高；延時(shí)遙測(cè)數(shù)據(jù)，在可見(jiàn)弧度如果實(shí)時(shí)遙測(cè)正常情況下，可不下傳或選擇下傳，在可見(jiàn)弧度如果實(shí)時(shí)遙測(cè)異常情況下，需進(jìn)相關(guān)信息的快速下傳，輔助故障判斷，所以這類數(shù)據(jù)靈活性要求較高。 重要程度屬性:G.重要:1)、2)、3)、4)、5)、8)、9)、10)、11)、12)、13)、14)均是反應(yīng)衛(wèi)星常規(guī)健康狀態(tài)、指令信息、載荷情況等，對(duì)衛(wèi)星在軌運(yùn)行和服務(wù)意義重大，需保證下傳；
H.非重要:6)、7)、15)衛(wèi)星正常情況下對(duì)衛(wèi)星生存和服務(wù)無(wú)重大影響，屬于非重要數(shù)據(jù)。但在某些特定情況下，如:7)在需要故障診斷結(jié)果或進(jìn)行預(yù)報(bào)等情況下，需要作為重要數(shù)據(jù)，并需較高速重復(fù)發(fā)送；如:15)在可見(jiàn)弧度內(nèi)發(fā)現(xiàn)故障時(shí)，需要調(diào)用相關(guān)延時(shí)遙測(cè)時(shí)，需要作為重要數(shù)據(jù)，并需較高速發(fā)送。突發(fā)屬性:1.突發(fā)性:3)、7)、8)、9)類信息一般不總是存在，而是在某些激勵(lì)條件下，產(chǎn)生的信息，具備突發(fā)性；J.不具備突發(fā)性:不受其他條件約束，定時(shí)就會(huì)產(chǎn)生的信息，不具備突發(fā)性。信息間耦合屬性:K.耦合性:1)、2)、4)之間一般具備互相關(guān)性；3)和8)、3)和9)之間一般具備耦合性；7)與1)、2)、4)、5)、10)、11)、12)、13)之間一般具備耦合性；當(dāng)故障情況下1)、2)、4)、7)和15)之間一般具備耦合性；L.不具備耦合性:其他各類信息之間一般不具備互相關(guān)性。表I信息類型與數(shù)據(jù)屬性關(guān)系

權(quán)利要求
1.一種航天器層狀信息流傳輸系統(tǒng)，其特征在于:包括上行信道設(shè)備、指令單元、中央處理單元、m個(gè)分布遠(yuǎn)置單元、重要遠(yuǎn)置單元、一般單機(jī)設(shè)備、重要單機(jī)設(shè)備、特殊單機(jī)設(shè)備、下行信道設(shè)備、總線和電纜網(wǎng)；上行信道設(shè)備與指令單元通過(guò)電纜網(wǎng)連接，指令單元與中央處理單元通過(guò)電纜網(wǎng)連接，中央處理單元與下行信道設(shè)備通過(guò)電纜網(wǎng)連接；中央處理單元通過(guò)總線與m個(gè)分布遠(yuǎn)置單元、重要遠(yuǎn)置單元和特殊單機(jī)設(shè)備進(jìn)行信息交互，每個(gè)分布遠(yuǎn)置單元均通過(guò)電纜網(wǎng)與一般單機(jī)設(shè)備進(jìn)行信息交互，重要遠(yuǎn)置單元通過(guò)電纜網(wǎng)與重要單機(jī)設(shè)備進(jìn)行信息交互；正常情況下，中央處理單元通過(guò)電纜網(wǎng)接收指令單元發(fā)送的指令，再通過(guò)總線發(fā)送給重要遠(yuǎn)置單元，由重要遠(yuǎn)置單元通過(guò)電纜網(wǎng)發(fā)送給重要單機(jī)設(shè)備，重要遠(yuǎn)置單元通過(guò)電纜網(wǎng)接收重要單機(jī)設(shè)備的遙測(cè)信息，通過(guò)總線傳給中央處理單元，再由中央處理單元通過(guò)電纜網(wǎng)傳輸給下行信道設(shè)備，異常情況下，重要遠(yuǎn)置單元直接通過(guò)電纜網(wǎng)與指令單元和下行信道設(shè)備進(jìn)行信息交互，確保異常情況下重要指令的可靠上行和和重要遙測(cè)的可靠下傳；上行信道設(shè)備、指令單元、重要單機(jī)設(shè)備、重要遠(yuǎn)置單元、下行信道設(shè)備和總線、電纜網(wǎng)組成的信息流結(jié)構(gòu)采用PCM體制；上行信道設(shè)備、指令單元、中央處理單元、下行信道設(shè)備、重要遠(yuǎn)置單元、重要單機(jī)設(shè)備、分布遠(yuǎn)置單元、一般單機(jī)設(shè)備、總線和電纜網(wǎng)組成的信息流結(jié)構(gòu)采用AOS體制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種航天器層狀信息流傳輸系統(tǒng)，其特征在于:所述一般單機(jī)設(shè)備為傳輸不反映衛(wèi)星安全特性的遙測(cè)設(shè)備。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種航天器層狀信息流傳輸系統(tǒng)，其特征在于:所述重要單機(jī)設(shè)備為傳輸直接反映衛(wèi)星安全特性的遙測(cè)設(shè)備。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種航天器層狀信息流傳輸系統(tǒng)，其特征在于:所述特殊單機(jī)設(shè)備為傳輸大容量或高速率遙測(cè)數(shù)據(jù)的設(shè)備。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種航天器層狀信息流傳輸系統(tǒng)，其特征在于:所述上行信道設(shè)備包括測(cè)控天線、多工器和應(yīng)答機(jī)，下行信道設(shè)備包括應(yīng)答機(jī)、固態(tài)放大器、多工器和測(cè)控天線。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種航天器層狀信息流傳輸系統(tǒng)，其特征在于:所述重要處理單元為采集重要單機(jī)設(shè)備遙測(cè)參數(shù)的遠(yuǎn)置單元，在異常情況下直接接收來(lái)自指令單元的指令并發(fā)送給重要單機(jī)設(shè)備，并將采集到的重要單機(jī)設(shè)備的遙測(cè)參數(shù)發(fā)送給下行信道設(shè)備。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種航天器層狀信息流傳輸系統(tǒng)，其特征在于:所述分布遠(yuǎn)置單元為采集一般單機(jī)設(shè)備遙測(cè)參數(shù)的遠(yuǎn)置單元。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種航天器層狀信息流傳輸系統(tǒng)，其特征在于:所述總線為1553B總線、CAN總線或422總線。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種航天器層狀信息流傳輸系統(tǒng)，基于航天器系統(tǒng)高可靠性的要求開(kāi)展層狀信息流傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在充分發(fā)掘各種信息特點(diǎn)、變化規(guī)律的基礎(chǔ)上，提煉數(shù)據(jù)屬性，建立可靠性的約束條件，設(shè)計(jì)的高可靠層狀信息流傳輸系統(tǒng)具有高可靠性；分層次設(shè)計(jì)的信息流結(jié)構(gòu)，每個(gè)層次相對(duì)獨(dú)立，層與層之間具有良好接口，使每個(gè)階段的設(shè)計(jì)方法相互支持共同組成系統(tǒng)級(jí)信息流設(shè)計(jì)，這種分層信息流設(shè)計(jì)能夠充分利用信息特點(diǎn)，便于分層次管理，易于工程實(shí)現(xiàn)。
文檔編號(hào)H04L29/08GK103220169SQ20131010874
公開(kāi)日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月29日
發(fā)明者潘宇倩, 白東煒, 吳振宇, 楊聰偉, 張明哲, 舒衛(wèi)平, 張弓, 馮文婧 申請(qǐng)人:北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部