[发明专利]一种用于航天器多级子网的上行数据通信方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种用于航天器多级子网的上行数据通信方法，属于通信技术领域。

背景技术

航天器中的分系统和模块已经普遍使用微处理器（如多个分系统或单机具备数据处理能力），用户希望按“需求驱动”的原则自主转换数据包格式和内容；星上设备标准化、模块化发展，要求设备间数据接口由信息物理型接口转换成数据包接口，即星上设备数据交换格式化要求。其他类型数据如因特网数据能够顺利进入航天器，使得航天器的控制容易从单任务单用户体制转变为多任务多用户操作，便于实现对航天器更复杂精密的控制。

以上需求的出现，要求现代航天器模块间数据交互必须实现标准的数据接口，数据传输协议必须具备通用和灵活的可扩展等能力。空间数据系统咨询委员会CCSDS发布了上行遥控协议簇标准，该标准的遥控协议簇具备分层、通用、协议扩展性良好等优点，为未来航天器数据上行技术发展提供了参考。

但是，CCSDS的遥控上行协议不能完全适用国内航天器的应用模式：

首先、该上行遥控协议簇标准目前只是一种通用标准的参考，还没有形成一套适合国内航天器与地面，航天器模块间数据交互的协议解析方案，而且协议内容还有待根据实际应用完善；

更重要的是，CCSDS发布的上行遥控协议簇标准是一种三层数据协议，其数据具体内容存储在第三层中，解析起来比较耗时，没有考虑到航天器遥控指令中的特殊需求。

发明内容

鉴于此，本发明提供了一种用于航天器多级子网的上行数据通信方法，在对航天器硬件条件修改很小的情况下，制定了一套适合航天器与地面，航天器模块间数据交互的协议解析方案，而且考虑到航天器遥控指令中的特殊需求，将上行遥控指令中的直接指令存储在较浅的层次，保证了该数据的快速解析，即使出现软件故障，也仍然能够保证地面对航天器中各远程终端的有效控制。

该方案是这样实现的：

一种用于航天器多级子网的上行数据通信方法，航天器多级子网由多个子网和一个链路层路由控制器组成，其中，子网中的主控终端为上一级子网中的远程终端；链路层路由控制器通过天地无线信道与地面基站进行通信，通过无线信道与第一级子网的主控终端进行通信；

本发明中，链路层路由控制器进一步通过电缆与各级子网的远程终端相连；本方法的具体实现步骤如下：

步骤一、地面基站根据待发送的遥控指令生成通信链路传输单元CLTU；待发送的遥控指令包括直接指令和间接指令；CLTU包括起始序列、数据区和结尾序列；数据区用于承载遥控帧或直接指令，遥控帧包括帧导头、数据域和帧差错控制码；遥控帧的数据域用于承载完整的遥控包；

如果待发送的遥控指令是直接指令，则将直接指令的内容直接添加到CLTU的数据区内；如果是间接指令，则将间接指令打包成遥控包，再将遥控包封装为遥控帧，将遥控帧填入CLTU的数据区；通过CLTU的起始序列区分数据区分遥控指令的类型；

步骤二、地面基站将生成的CLTU发送给链路层路由控制器；链路层路由控制器中设有采用硬件电路实现的解析模块；

链路层路由控制器先将所接收CLTU中的起始序列送入解析模块，解析模块根据起始序列判断地面站上传的数据是直接指令还是间接指令，若为直接指令，则链路层路由控制器从CLTU的数据区直接提取直接指令，通过电缆直接根据直接指令控制各级子网的远程终端；若为上行间接指令，则链路层路由控制器将所接收CLTU转发给第一级子网的主控终端；

步骤三、第一级子网的主控终端从CLTU的数据区提取各遥控帧进行逐一解析：根据遥控帧的帧导头判断遥控帧是否属于本级子网，如果是，则根据遥控包中的包导头将遥控帧中的各遥控包分发给本子网中相应的远程终端进行解析，或保留在本主控终端中进行解析；否则，将遥控帧转发给目的子网；

步骤四、各子网中的主控终端接收来自上一级子网的各遥控帧进行逐一解析：根据遥控帧的帧导头判断遥控帧是否属于本级子网，如果是，则根据遥控包中的包导头将遥控帧中的各遥控包分发给本子网中相应的远程终端进行解析，或保留在本主控终端中进行解析；否则，将遥控帧转发给目的子网，直到遥控帧到达其目的子网。

较佳地，CLTU数据区的最大长度为512字节，当存放的所有遥控帧的长度不满足8的整数倍时，数据区末尾填充十六进制形式的AA至最近的8字节整数倍；遥控帧最大长度为256字节，最小为14字节；遥控包最大长度为243字节，最小长度为7字节。