空間數據系統咨詢委員會概況及相關工作建議

張靜（中國空間技術研究院）

空間數據系統咨詢委員會（CCSDS）成立于1982年，2012年是該組織成立30周年。經過30年的發展，CCSDS的工作已由最初的制定基本空間/地面通信標準延伸到制定應用于更多復雜空間任務的空間數據系統標準。

1 CCSDS宗旨

CCSDS的宗旨是通過技術協商方式，建立一整套空間數據系統的標準，以便實現廣泛的國際合作和交互支持，具體包括：

· 為感興趣的機構搭建空間相關信息技術標準制定或應用的信息交換平臺；

· 定義空間數據系統公共標準，顯著加強未來空間任務合作與成果分享；

· 開發共有的、合適的建議，指導各機構的基礎設施建設，以獲得最大限度的互操作性；

· 推動并促進所有參與機構使用CCSDS項目開發的軟件和硬件；

· 推動CCSDS建議在空間任務中的應用；

· 保持對空間任務數據系統的設計或操作有直接影響的其他國際標準化活動的認定。

2 CCSDS組織結構

CCSDS管理結構

自1982年起，CCSDS最初的工作圍繞著4個工作組展開，這4個工作組是遙測、跟蹤、指令組（P1），信息交換流程組（P2），交互支持組（P3）以及測距和軌道數據組（P4）。

1）遙測、跟蹤、指令組又下設：①分包遙測小組（P1A）；②遙測信道編碼小組（P1B）；③遙測指令小組（P1C）；④時間碼格式小組（P1D）；⑤射頻和調制小組（P 1 E）；⑥高級網絡小組（P1F）；⑦數據鏈路小組（P1G）。

2）信息交換流程組又下設：①數據單元邏輯概念小組（P2A）；② 數據結構小組（P2B）；③數據定義語言小組（P2C）。

3）交互支持組又下設：①相互支持的定義與范圍小組（P3A）；②相互支持的通信協議信息安全小組（P3B）；③相互支持的地面通信系統措施小組（P3C）。

4）測距和軌道數據組未設小組。

為簡化并擴展其管理流程，2003年CCSDS重新對組織結構進行構建，采用了互聯網工程任務組（IETF）成功使用的工作模式，將主要工作分成了6個工作領域，包括系統工程領域（SEA）、航天器星載接口業務領域（SOIS）、空間鏈路業務領域（SLS）、空間互聯網業務領域（SIS）、任務操作和信息管理領域（MOIMS）及交互支持業務領域（CSS），每個領域又下設若干工作組。

CCSDS成員

CCSDS成員分為成員組織、觀察員組織、聯絡組織和協作組織4類。

（1）成員組織

CCSDS成員組織是政府或準政府組織，能夠參與CCSDS全部活動，并提供與此地位相對應的支持。一個國家或多國組織僅允許有一個CCSDS成員組織。成員組織應遵循CCSDS憲章，并盡其最大努力確保該組織內部標準遵守CCSDS建議的標準。成員組織必須在其支持的CCSDS技術工作組中正式指定代表。CCSDS鼓勵成員組織提交概念或建議書到工作組討論。

最重要的是，成員組織具有CCSDS投票權，由成員組織代表行使。成員組織代表組成CCSDS管理委員會（CMC），每年召開兩次會議，商議并決定CCSDS業務及發展方向。CCSDS目前有包括中國國家航天局（CNSA）在內的11個成員組織。

（2）觀察員組織

CCSDS觀察員組織是政府或準政府組織，能夠有限制地參與CCSDS全部活動并提供相應支持。CCSDS鼓勵觀察員組織盡最大努力確保該組織內部標準遵守CCSDS建議的標準；CCSDS鼓勵但并不強制觀察員組織對工作組貢獻資源。來自觀察員組織的個人以技術專家身份參與CCSDS活動。CCSDS對一個國家或多國組織的觀察員組織數量不設限制，CCSDS目前有28個觀察員組織，代表著26個國家，中國目前有3個CCSDS觀察員組織，分別是

CCSDS組織結構圖

CCSDS成員組織和觀察員組織概況

成員組織

觀察員組織中國空間技術研究院（CAST），北京跟蹤和通信技術研究所（BITTT）和中國科學院國家空間科學中心（NSSC）。

（3）聯絡組織

CCSDS聯絡組織是正在開展空間相關的數據及信息系統項目的政府或私人組織。CCSDS鼓勵但并不強制聯絡組織參與工作組工作，聯絡組織參與工作組工作時通常重點關注自己感興趣的特別題目，并非固定參與某項工作。CCSDS目前有13個聯絡組織，包括美國航空航天協會（AIAA）、國際對地觀測衛星委員會（CEOS）、國際空間研究委員會（COSPAR）、歐洲空間標準化合作組織（ECSS）、世界氣象組織（WMO）等知名國際組織。

（4）協作組織

CCSDS協作組織是與CCSDS建立正式關系的學術或工業實體。成為CCSDS協作組織能夠使這些學術或工業實體更進一步的監督和影響技術建議書的形成。在獲得一個CCSDS成員組織或觀察員組織的贊助及明確批準后，協作組織可以參與工作組工作和建議書編寫，也可以提交概念或建議書到工作組。

3 CCSDS與其他相關國際組織的關系

CCSDS與國際標準化組織（ISO）的關系

1990年，CCSDS與ISO達成一致，所有CCSDS標準將視為ISO標準進行建立和批準。為此，ISO在其航空航天技術委員會（ISO/TC20）下成立了空間數據和信息傳輸系統分委會（ISO/TC20/SC13），SC13與ISO原有的空間系統與操作分委會（SC14）并列。CCSDS的成員具有制定CCSDS和ISO標準的雙重職能，很多CMC成員均被其所在國ISO代表指定為SC13正式代表，因此，這些人員也具有雙重身份。SC13與CMC每6個月召開1次聯合會議。CCSDS建議書經過ISO標準的評審和投票流程而成為ISO/CCSDS標準。

CCSDS與ISO關系圖

CCSDS與其他國際組織的關系

除與ISO保持著密切的關系外，CCSDS還與其他相關的國際組織保持著合作關系，如CCSDS接受機構間操作咨詢組（IOAG）對其通信衛星和導航衛星未來任務操作計劃提供的優先權和指導，并與相關的工業標準組織如對象管理組織（OMG）、IETF，地區標準組織如ECSS、AIAA等都保持著工作聯系。

4 CCSDS文檔

CCSDS有8類文檔，具體如下。

· 藍皮書（Blue Books，建議的標準）是經批準的正式建議書，建議書內容在未作新的修改之前,各會員國要遵照執行。藍皮書是正式的標準并包含所有的細節，能夠直接、獨立的應用于互操作系統。

· 洋紅皮書（Magenta Books，建議的實踐活動）是有關實踐活動的規范，但不能直接應用于互操作，主要包括一些參考結構、應用編程接口、操作實踐等。

· 綠皮書（Green Books，信息文檔）不是標準，是藍皮書和洋紅皮書的基礎文件，對適用性、整體結構和操作概念進行描述。

· 紅皮書（Red Books，建議書/建議的實踐活動草案）是在機構間評審的未來的藍皮書/洋紅皮書的草稿。使用紅皮書的時候要謹慎，因為在正式發布之前還可能有更改。

· 橙皮書（Orange Books，試驗性規范）是前沿試驗性技術的規范，但是還未經足夠的機構同意成為標準。

· 黃皮書（Yellow Books，管理性文件）是CCSDS的規章制度、程序文件、測試報告等。

· 銀皮書（Silver Books，歷史文檔）是未通過的和過期的文檔，可在現有實施或解決遺留問題需要時作為支撐材料。

CCSDS與IOAG等組織的關系

CCSDS與相關標準組織的關系

· 粉皮書（P i n k Books，用于評審的草稿版本）是藍皮書或洋紅皮書的原始草稿版本，用于提供給各機構評審。

5 CCSDS標準使用情況

30年來，CCSDS已經逐步開發了一系列標準化的空間通信技術基礎協議，這些協議現在已經廣泛應用于世界范圍的空間通信中。CCSDS推出的建議書具有顯著的前瞻性和創新性。CCSDS的標準由最初的以分包遙測、分包遙控為核心的常規在軌系統（COS）發展到能夠支持寬帶數據傳輸的高級在軌系統（AOS），再到下一代空間因特網。在迄今為止出版的300余份建議書中，CCSDS提出了大量的新概念系統和技術，尤其對空間任務的交互支持方法做了大量標準化的規范研究，引領著世界空間數據系統領域技術不斷向前發展，也為日趨廣泛的空間合作打下了堅實的技術基礎。

CCSDS的建議書得到了各主要空間國家和空間組織的廣泛承認，美國航空航天局（NASA）、歐洲航天局（ESA）、法國國際空間研究中心（CNES）、德國航空航天中心（DLR）、日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）、美國國家海洋和大氣局（NOAA）等國際知名航天機構和組織采用CCSDS標準的空間任務迅速增加。截至2012年7月，共有577個空間任務采用了CCSDS標準，包括“國際空間站”（ISS）、通信衛星、深空探測器、各類近地軌道衛星、國際組織的氣象衛星等；有143個航天產品采用了CCSDS標準，包括衛星平臺產品、星上系統產品、宇航級專用集成電路（ASIC）芯片、商用地面網絡產品、遙測遙控數據處里產品和互聯網傳輸控制協議（TCP）加速器等。

CCSDS 6個工作領域建議書出版情況SIS-空間互聯網業務領域；SLS-空間鏈路業務領域；SOIS-航天器星載接口業務領域；CSS-交互支持業務領域；MOIMS-任務運行和信息管理業務領域；SEA-系統工程領域

6 中國參與CCSDS工作情況

中國空間數據系統領域的相關單位及專家對CCSDS的工作及建議書一直給予很高的關注，在CCSDS 1982年召開的第一次會議上，中國空間技術研究院的專家代表中國參加了會議。20世紀80年代末，中國空間技術研究院成為中國首個CCSDS觀察員組織。每年春季和秋季CCSDS均召開管理組和技術組會議，中國相關單位開展了CCSDS標準研究及應用工作，并定期派代表參會，了解CCSDS工作及相關建議書進展情況，但較少直接承擔CCSDS某一工作組的具體工作。

隨著空間任務國際合作需求及各空間組織互操作的需求日益強烈，CCSDS標準被越來越多的空間任務采用，根據CCSDS網站顯示，中國的嫦娥－1項目、與歐洲航天局合作的雙星探測計劃等均采用了CCSDS標準。

7 建議

1999－2012年間采用CCSDS標準的空間任務情況

隨著中國空間事業的發展，空間任務國際合作及互操作的需求日益增多；另外，中國航天產品正逐漸走向世界，航天產品采用國際通用標準是空間產品國際化的重要條件，因此有必要加強CCSDS標準研究工作，積極參與CCSDS相關工作及活動。具體建議如下。

1）管理部門統籌考慮國內相關單位參加CCSDS工作的需求，建立長期有效的工作機制，支持并促進各單位有序、有針對性的開展CCSDS標準研究和參與CCSDS相關工作，以使得中國能夠向CCSDS提供與我國成員組織身份相對應的支持。

2）充分重視CCSDS研究組正在開展的空間數據系統前沿技術研究工作。深入參與CCSDS工作組工作，承擔實質性工作，使中國空間數據系統技術研究能夠與國際接軌，并力爭將國內空間數據系統領域的先進研究成果變成CCSDS標準或標準的一部分，提升中國空間數據系統國際學術影響力及話語權。

3）系統研究CCSDS標準體系，結合國內空間任務現有數據系統體制及技術，建立既符合國內空間任務特點又與CCSDS通用標準兼容的空間數據系統體制，為中國空間產品出口提供有利條件，并為中國空間任務開展國際合作和互操作奠定良好基礎。