基于數據包的航天器數管模擬器軟件設計
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2 軟件機制
2．1 數據包
隨著(zhù)航天技術(shù)的發(fā)展，航天器上下行數據的信息量急劇增大，種類(lèi)繁多復雜，各種信息的特點(diǎn)和對傳輸的要求差異大，信源已經(jīng)不是單點(diǎn)信息字，而是經(jīng)過(guò)處理的信息集合，同時(shí)多用戶(hù)信源的信息需要通過(guò)同一物理信道傳輸。傳統的PCM測控傳輸幀已很難適應這些變化。
數據包是由星上信源(分系統或設備)的一個(gè)應用過(guò)程產(chǎn)生的數據包，它包含了一組觀(guān)測數據及相應的輔助數據。數據包概念的本質(zhì)是航天器內運行的多個(gè)應用系統創(chuàng )建各自的單元數據，允許航天器上各數據系統通過(guò)空地通信信道傳輸這些數據。
數據包由航天器內的應用系統根據數據處理需要產(chǎn)生，間隔和長(cháng)度固定或者可變，數據包允許各個(gè)應用系統優(yōu)化它的數據結構和長(cháng)度，這樣每個(gè)數據源就可以獨立于其他數據源定義與自身相適應數據結構。除了標識數據源和包特征的包頭外，數據內容完全由航天器上各個(gè)應用系統決定。
同傳統的傳輸幀格式比較，基于數據包的傳輸幀包含有應用系統及數據路由信息，數據裝配能力強，數據傳輸靈活，采樣時(shí)間間隔可以不固定。這樣就對航天器和地面設備之間的數據通信帶來(lái)了很大的方便。
2．2 數據處理分層體制
現代數據系統主要面向數據包信源信宿，用戶(hù)可以按照“需求驅動(dòng)”的原則自主轉換數據包格式和內容，使用分層數據處理的方法，為用戶(hù)提供更高的靈活性。
數管模擬器使用分層數據處理體制可以利用數據包，將復雜的航天器控制過(guò)程簡(jiǎn)化為由各層一系列簡(jiǎn)單的標準操作同等實(shí)現，層與層之間按照一定的協(xié)議有標準的數據格式接口，其層次模型可以用圖3說(shuō)明。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/186899.htm
應用過(guò)程層主要完成星上設備數據的管理和分發(fā)功能，這個(gè)層中不同應用過(guò)程構成一個(gè)系統，分別對應管理星上某一個(gè)任務(wù)，對應于與模擬器對接的各個(gè)星上設備數據的產(chǎn)生與接收。
分包層的業(yè)務(wù)是提供星上設備和數管模擬器之間端對端的用戶(hù)應用數據傳輸。數據下傳時(shí)，分包層接收應用過(guò)程層經(jīng)過(guò)格式轉換后的具體數據流，將它封裝在標準的交換數據格式中，依靠分段層支持，完成數據下傳功能。數據上傳時(shí)，分包層將分段層發(fā)送過(guò)來(lái)的數據解析，并以數據包的形式發(fā)送給應用過(guò)程層。
分段層完成數管模擬器與地面總控設備的數據傳輸。數據下傳時(shí)，提供的業(yè)務(wù)是單向的。數據上傳時(shí)，分段層接收地面總控設備信息，并將數據解析后以數據包發(fā)送給不同的星上設備。
信道業(yè)務(wù)層是數管模擬器和地面總控設備通信的物理鏈路，本模擬器使用RS422總線(xiàn)通信，通信速率為115．2kb／s。
3 軟件實(shí)現
3．1 上下行通道數據幀
在新一代航天器應用中不同的應用程序產(chǎn)生的數據源包可能是不同的發(fā)生率和包長(cháng)度，這些源包是自主發(fā)生的，源包之間是異步的。數管模擬器需要接收組織這些數據包，并在分段層內完成下行數據幀的組織發(fā)送，參見(jiàn)CCSDS遙測數據鏈路協(xié)議建議，設計下行數據幀格式如圖4所示。
下行數據幀長(cháng)度固定，共有768個(gè)字節。頭兩個(gè)字節為數據幀的幀同步字，占用兩個(gè)字節，用于完成相鄰幀的區分；星上時(shí)間共占用了6個(gè)字節的長(cháng)度：第768個(gè)字節為幀計數，大小為0～255：第9個(gè)字節到第767個(gè)字節存放源包數據，如果源包數據小于767個(gè)字節，將下行數據幀中的多余部分填充為0。數據域中的數據包可以是遙測采集數據包、GNC數字量遙測數據包、下卸內存包等。
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