本發(fā)明涉及深空航天器遙測設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及深空航天器在超低碼率下的遙測數(shù)據(jù)傳輸方法，尤其是一種深空航天器在低碼率下快速、可靠傳輸遙測包的技術(shù)方案。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)有技術(shù)中，航天器遙測包設(shè)計一般采用2048字節(jié)或4096字節(jié)固定長度，在深空航天器低碼率發(fā)送模式下遙測包的發(fā)送時間較長，且地面接收和處理所需時間較長，不利于快速判斷航天器的運行狀態(tài)；同時由于接收時間長，地面站需要長時間保障對航天器微弱信號的穩(wěn)定接收，增加了地面接收設(shè)備的技術(shù)難度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種深空航天器低碼率下遙測方法。本發(fā)明目的是優(yōu)化深空航天器的遙測包設(shè)計，縮短遙測包的長度，滿足深空航天器在低碼率下快速發(fā)送遙測數(shù)據(jù)的要求，縮短了地面站接收和處理遙測包的時間。為了達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用一種新的設(shè)計技術(shù)，將深空航天器的遙測包進行優(yōu)化設(shè)計，在滿足CCSDS標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，重新設(shè)計了遙測數(shù)據(jù)域的內(nèi)部各幀，大幅度縮短了遙測包的長度，可在8bps超低碼率下，快速發(fā)送和接收遙測數(shù)據(jù)，比傳統(tǒng)遙測數(shù)據(jù)包傳輸時間縮短32倍以上。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種深空航天器低碼率下遙測方法，包括利用遙測包傳輸遙測數(shù)據(jù)，所述遙測包具體為：

遙測包由幀頭、數(shù)據(jù)域、RS校驗位構(gòu)成；

幀頭包括同步序列、版本號、航天器標(biāo)識符、虛擬信道識別；

數(shù)據(jù)域包括固定遙測幀、循環(huán)計數(shù)幀以及奇偶校驗位幀。

優(yōu)選地，遙測包的數(shù)據(jù)域長度為固定的50字節(jié)；

固定遙測幀傳送航天器的重要遙測信息，重要遙測信息包括幀計數(shù)器、星上時鐘、電源參數(shù)、軟件狀態(tài)、姿態(tài)參數(shù)這些重要參數(shù)；

循環(huán)記數(shù)遙測幀傳送航天器的非重要遙測信息，并由幀記數(shù)器來識別不同的遙測幀；

奇偶校驗幀根據(jù)需要對數(shù)據(jù)域的數(shù)據(jù)進行奇校驗或偶校驗。

優(yōu)選地，同步序列：8bit×4長度；

版本號：2bits長度，用來標(biāo)示：航天器方案階段設(shè)計版本、航天器初樣階段設(shè)計版本、表示航天器正樣階段設(shè)計版本以及航天器定型后系列設(shè)計版本；

虛擬信道識別：6bits長度：用于標(biāo)識多個虛擬信道；

固定遙測幀：8bit×20長度；

幀計數(shù)器：16bits長度，循環(huán)計算，用于區(qū)別不同遙測包；

星上時鐘：48bits長度，第一個8bit的高4位標(biāo)識年，低4位標(biāo)識月，第2個8bit標(biāo)識日，第3個8bit標(biāo)識小時值，第4個8bit標(biāo)識分鐘值，第5、第6個8bit連續(xù)計算，標(biāo)識毫秒值；

電源參數(shù)：24bits長度，每8bit為一個字節(jié)，共分為3個字節(jié)，分別代表航天器母線電壓、母線電流、蓄電池電壓參數(shù)；

軟件狀態(tài)：8bits長度，表示航天器軟件處于的不同工作狀態(tài)；

姿態(tài)參數(shù)：64bits長度，每8bit為一個字節(jié)，共分為8個字節(jié)，每2個字節(jié)代表一個姿態(tài)參數(shù)，分別代表航天器4個方向的陀螺狀態(tài)；

循環(huán)記數(shù)幀：8bit×29長度，按8bit代表一個遙測參數(shù)；

奇偶校驗幀：8bit長度，根據(jù)需要對數(shù)據(jù)域內(nèi)奇偶校驗幀前的數(shù)據(jù)進行奇校驗或偶校驗。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

本發(fā)明解決了深空航天器在超遠(yuǎn)距離，超低遙測碼率下，微弱遙測信號下，長遙測包接收處理時間長，容易產(chǎn)生中斷，導(dǎo)致遙測丟失的問題。提出了適合在超低碼率下使用的遙測包設(shè)計，滿足了深空超遠(yuǎn)距離低碼率模式下可靠傳輸航天器重要遙測信息的要求。

本發(fā)明主要是設(shè)計了短幀格式的遙測包，在低遙測碼率下，可快速可靠的發(fā)送航天器的重要遙測信息。本發(fā)明對深空航天器的遙測包格式進行改進，在滿足CCSDS標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，進行優(yōu)化設(shè)計，采取了較短長度的遙測包設(shè)計方法，滿足了在超低碼率下遙測包的快速發(fā)送和接收處理要求。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行詳細(xì)說明。以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變化和改進。這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。

本發(fā)明兼容CCSDS遙測設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，改進了遙測包內(nèi)部格式設(shè)計，使遙測包長度從2048字節(jié)縮短到64字節(jié)，在深空航天器以8bps低碼率下傳送遙測數(shù)據(jù)時，接收一幀遙測包的時間從2048秒縮短到64秒，時間縮短32倍，可快速傳送航天器重要遙測數(shù)據(jù)，是一種保證深空航天器遙測信號可靠傳輸?shù)募夹g(shù)。

每個遙測包格式均符合CCSDS標(biāo)準(zhǔn)，幀頭采用國際推薦標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，包括同步序列、版本號、航天器標(biāo)識符、虛擬信道，可適用于各種深空航天器的遙測包發(fā)送和接收。

每個遙測包的數(shù)據(jù)域長度為固定50字節(jié)，包括了固定遙測幀、循環(huán)記數(shù)遙測幀和奇偶校驗幀。

每個遙測數(shù)據(jù)包中的固定遙測幀傳送航天器重要遙測信息，包括了星上時鐘、電源、軟件狀態(tài)、航天器姿態(tài)等重要參數(shù)；循環(huán)記數(shù)遙測傳送航天器其他遙測信息，并由幀記數(shù)器來識別不同的遙測幀；奇偶校驗幀可根據(jù)需要對數(shù)據(jù)域的數(shù)據(jù)進行奇校驗或偶校驗。

每個遙測包設(shè)計有RS校驗幀，可對遙測包進行RS編碼工作，是遙測包具有一定的糾錯能力。

表1為應(yīng)用本發(fā)明的遙測包設(shè)計方案。

表1

遙測包格式采用CCSDS AOS推薦的信道訪問數(shù)據(jù)單元格式，對遙測包各部分的設(shè)計說明如下：

同步序列：8bit×4長度，采用國際通用建議標(biāo)準(zhǔn)，定義為0x1ACFFC1D；

版本號：2bits長度，“00”，表示航天器方案階段設(shè)計版本；“01”，表示航天器初樣階段設(shè)計版本；“10”，表示航天器正樣階段設(shè)計版本，“11”，表示航天器定型后系列設(shè)計版本；

虛擬信道識別：6bits長度：最多可標(biāo)識64個虛擬信道；

數(shù)據(jù)單元區(qū)(即數(shù)據(jù)域)：是有效的用戶數(shù)據(jù)，長度為50字節(jié)(8bit×50)，是航天器遙測包中的有效數(shù)據(jù)，包括固定遙測幀、循環(huán)記數(shù)幀和奇偶校驗幀，具體如下；

(1)固定遙測幀：8bit×20長度，包括航天器最重要的遙測信息，每個遙測包均發(fā)送一次，主要由幀計數(shù)器、星上時鐘、電源參數(shù)、軟件參數(shù)、姿態(tài)參數(shù)組成；

幀計數(shù)器：16bits長度，循環(huán)計算，最多可有65536個不同遙測幀號，用于區(qū)別不同遙測包；

星上時鐘：48bits長度，第一個8bit的高4位標(biāo)識年，低4位標(biāo)識月，第2個8bit標(biāo)識日，第3個8bit標(biāo)識小時值，第4個8bit標(biāo)識分鐘值，第5、第6個8bit連續(xù)計算，標(biāo)識毫秒值，最長可標(biāo)識16年；

電源參數(shù)：24bits長度，每8bit為一個字節(jié)，共分為3個字節(jié)，分別代表航天器母線電壓、母線電流、蓄電池電壓參數(shù)；

軟件狀態(tài)：8bits長度，表示航天器軟件處于的不同工作狀態(tài)，最多可標(biāo)識256種模式；

姿態(tài)參數(shù)：64bits長度，每8bit為一個字節(jié)，共分為8個字節(jié)，每2個字節(jié)代表一個姿態(tài)參數(shù)，分別代表航天器4個方向的陀螺狀態(tài)；

(2)循環(huán)記數(shù)幀：8bit×29長度，代表航天器其他剩余的遙測參數(shù)，由數(shù)據(jù)域幀計數(shù)器進行區(qū)別，按常規(guī)8bit代表一個遙測參數(shù)，一次可傳29個遙測參數(shù)，最多可標(biāo)識190萬個不同的遙測參數(shù)，可滿足航天器遙測參數(shù)要求；

(3)奇偶校驗幀：8bit長度，可根據(jù)需要對數(shù)據(jù)域內(nèi)校驗幀前的數(shù)據(jù)進行奇校驗或偶校驗，校驗內(nèi)容見表2；

表2

RS校驗幀：64bits長度，可對RS校驗幀前的遙測包數(shù)據(jù)進行RS校驗，RS校驗時去除同步序列數(shù)據(jù)，并填充24bit(3個字節(jié))長度的“00”，校驗內(nèi)容見表3。

表3

以上對本發(fā)明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變化或修改，這并不影響本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容。在不沖突的情況下，本申請的實施例和實施例中的特征可以任意相互組合。