一種快速響應(yīng)型衛(wèi)星的遙測方案

陸榮 扈宗鑫

【摘要】 隨著航天技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，快速空間響應(yīng)型衛(wèi)星的發(fā)展需求脫穎而出，成為當前世界航天領(lǐng)域的新熱點?？焖夙憫?yīng)型衛(wèi)星主要有研制周期短、成本投入低、承載載荷不確定等特點，本文提出了一種適應(yīng)快速響應(yīng)型衛(wèi)星的遙測方案。

【關(guān)鍵詞】 快速響應(yīng) 遙測

一、前言

為達到快速生產(chǎn)、快速總裝、快速測試、快速發(fā)射的目的，提出了快速響應(yīng)型衛(wèi)星，快速響應(yīng)型衛(wèi)星有兩個顯著的特點：綜合電子系統(tǒng)和即插即用。綜合電子系統(tǒng)是指將衛(wèi)星平臺傳統(tǒng)的測控、數(shù)傳、數(shù)管等分系統(tǒng)功能進行一體化設(shè)計；即插即用是指需要滿足承載載荷不確定的特點。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計了一種適應(yīng)快速響應(yīng)衛(wèi)星的遙測方案。

二、遙測信息分類

1）工程遙測數(shù)據(jù)。工程遙測為衛(wèi)星各設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測參數(shù)，反應(yīng)衛(wèi)星基本健康狀態(tài)。工程遙測參數(shù)按照信號特征可分為模擬量、溫度量及數(shù)字量。按照遙測信息更新的快慢，大體可分為工程快遙測、工程一般遙測、工程慢遙測。

2）內(nèi)存下載數(shù)據(jù)。內(nèi)存下載主要為衛(wèi)星各計算機存儲區(qū)參數(shù)，內(nèi)存下載可按照地面指令按塊下載指定內(nèi)存數(shù)據(jù)，包括延遙存儲區(qū)、遙測組幀區(qū)、程序變量存儲區(qū)、程控作業(yè)表存儲區(qū)及其它各緩存區(qū)。

3）注數(shù)返回數(shù)據(jù)。為了確保衛(wèi)星對上行注數(shù)接收的正確性，在必要時，需要將上行注數(shù)包直接組幀下行轉(zhuǎn)發(fā)。地面根據(jù)上下行數(shù)據(jù)比對結(jié)果來判斷上行注數(shù)是否有效。

三、遙測信息格式

遙測信息格式主要分遙測幀格式與遙測包格式，本文以遙測幀長256字節(jié)，各字節(jié)依次按W0～W255排序為例。

3.1遙測幀格式

采用符合CCSDS標準的分包遙測方案，遙測幀格式主要由幀同步字、幀主導(dǎo)頭、幀副導(dǎo)頭及分包遙測區(qū)組成，幀格式見下表。

傳送幀格式說明如下：1）幀同步碼：用于遙測數(shù)據(jù)幀的同步；2）幀主導(dǎo)頭中主要包含：版本號、衛(wèi)星代號、幀計數(shù)、方式字、首導(dǎo)頭指針等；3）幀副導(dǎo)頭：填充衛(wèi)星平臺物理信道的參數(shù)。4）分包遙測區(qū)：用于傳送工程遙測包、內(nèi)存下載數(shù)據(jù)包及注數(shù)返回數(shù)據(jù)包，遙測分包區(qū)可以按照。

3.2遙測包格式

遙測包由包主導(dǎo)頭和包數(shù)據(jù)域組成，包主導(dǎo)頭包含版本號、包識別、包順序控制、包長三部分，如下表所示。

包主導(dǎo)頭：1）版本號：表示源包格式；2）類型指示：表示遙測包，與遙控包相區(qū)分；3）副導(dǎo)頭標志：表示有無副導(dǎo)頭；4）應(yīng)用過程識別符：用于區(qū)別產(chǎn)生源包的數(shù)據(jù)源及其種類，應(yīng)用過程識別符規(guī)定了需要處理的源包和不需要處理的源包；5）分段標志：用于遙測包的分段傳輸；6）包序列計數(shù)：表示包的連續(xù)性；7）包長：表示包的長度；8）數(shù)據(jù)域：用于傳輸遙測應(yīng)用數(shù)據(jù)。

四、遙測實施方案

衛(wèi)星以遙測幀表的方式進行遙測幀組包、組幀，遙測幀表是預(yù)先設(shè)置的衛(wèi)星綜合電子計算機中，通過遙控方式修改。

4.1遙測幀表設(shè)計

遙測幀表是由遙測包包識別、包“快/中/慢”屬性及其他屬性組成的包請求列表。遙測實施方案根據(jù)“遙測幀表”來實現(xiàn)分包區(qū)遙測包的填充。“遙測幀表”可分為快包幀表、中包幀表、和慢包幀表。

1）遙測幀表生成。1、衛(wèi)星上預(yù)存快包幀表、中包幀表、慢包幀表。2、可響應(yīng)遙控注數(shù)，通過總線采集各下位機的電子數(shù)據(jù)表格，并根據(jù)電子數(shù)據(jù)表格中的遙測包及其快、中、慢屬性，自動生成快包幀表、中包幀表、慢包幀表。

2）遙測幀表調(diào)整。地面可注數(shù)調(diào)整遙測幀表中遙測包的“快/中/慢”屬性信息，遙測包屬性信息調(diào)整后，衛(wèi)星需及時調(diào)整快包幀表、中包幀表、慢包幀表。例如收到將一個慢包幀表中的遙測慢包屬性修改為遙測快包的命令后，在下一個時間周期開及時調(diào)整快包幀表、中包幀表、慢包幀表。

4.2即插即用設(shè)計

衛(wèi)星可根據(jù)實際需求，在衛(wèi)星上即時安裝設(shè)備（下位機），安裝的設(shè)備接入系統(tǒng)后，通過總線與綜合電子計算機通信，并上報自身的遙測幀表，遙測幀表中包含遙測數(shù)據(jù)包的長度及其快、中、慢屬性，綜合電子計算機自動修改更新快包幀表、中包幀表、慢包幀表，實現(xiàn)即插即用的功能。衛(wèi)星可自主根據(jù)各下位機的需求分配遙測資源，衛(wèi)星下位機的增減不需要更改遙測軟件。衛(wèi)星頂層設(shè)計時需要制定一個規(guī)范，各下位機根據(jù)規(guī)范定義自身的遙測數(shù)據(jù)包以及電子數(shù)據(jù)表格。

五、結(jié)束語

隨著信息技術(shù)、空間技術(shù)的高速發(fā)展和相互結(jié)合，快速響應(yīng)型衛(wèi)星的需求越來越強烈，本文提出的遙測方案具有即插即用自適應(yīng)以及在軌可編程的優(yōu)點，遙測數(shù)據(jù)包沒有嚴格的下傳速率，希望此方案能給出一種新的思路。