一種快速響應型衛星的遙測方案

陸榮 扈宗鑫

【摘要】 隨著航天技術的發展和應用，快速空間響應型衛星的發展需求脫穎而出，成為當前世界航天領域的新熱點。快速響應型衛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快速響應型衛星的遙測方案。

【關鍵詞】 快速響應 遙測

一、前言

為達到快速生產、快速總裝、快速測試、快速發射的目的，提出了快速響應型衛星，快速響應型衛星有兩個顯著的特點：綜合電子系統和即插即用。綜合電子系統是指將衛星平臺傳統的測控、數傳、數管等分系統功能進行一體化設計；即插即用是指需要滿足承載載荷不確定的特點。在此基礎上，設計了一種適應快速響應衛星的遙測方案。

二、遙測信息分類

1）工程遙測數據。工程遙測為衛星各設備的狀態監測參數，反應衛星基本健康狀態。工程遙測參數按照信號特征可分為模擬量、溫度量及數字量。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）內存下載數據。內存下載主要為衛星各計算機存儲區參數，內存下載可按照地面指令按塊下載指定內存數據，包括延遙存儲區、遙測組幀區、程序變量存儲區、程控作業表存儲區及其它各緩存區。

3）注數返回數據。為了確保衛星對上行注數接收的正確性，在必要時，需要將上行注數包直接組幀下行轉發。地面根據上下行數據比對結果來判斷上行注數是否有效。

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，各字節依次按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、幀主導頭、幀副導頭及分包遙測區組成，幀格式見下表。

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

3.2遙測包格式

遙測包由包主導頭和包數據域組成，包主導頭包含版本號、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，與遙控包相區分；3）副導頭標志：表示有無副導頭；4）應用過程識別符：用于區別產生源包的數據源及其種類，應用過程識別符規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：表示包的連續性；7）包長：表示包的長度；8）數據域：用于傳輸遙測應用數據。

四、遙測實施方案

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

4.1遙測幀表設計

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“遙測幀表”來實現分包區遙測包的填充。“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、衛星上預存快包幀表、中包幀表、慢包幀表。2、可響應遙控注數，通過總線采集各下位機的電子數據表格，并根據電子數據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）遙測幀表調整。地面可注數調整遙測幀表中遙測包的“快/中/慢”屬性信息，遙測包屬性信息調整后，衛星需及時調整快包幀表、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整快包幀表、中包幀表、慢包幀表。

4.2即插即用設計

衛星可根據實際需求，在衛星上即時安裝設備（下位機），安裝的設備接入系統后，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據包的長度及其快、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，實現即插即用的功能。衛星可自主根據各下位機的需求分配遙測資源，衛星下位機的增減不需要更改遙測軟件。衛星頂層設計時需要制定一個規范，各下位機根據規范定義自身的遙測數據包以及電子數據表格。

五、結束語

隨著信息技術、空間技術的高速發展和相互結合，快速響應型衛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以及在軌可編程的優點，遙測數據包沒有嚴格的下傳速率，希望此方案能給出一種新的思路。