我國載人航天器信息系統技術發展

王九龍 郭中偉 田莊

(北京空間飛行器總體設計部，北京 100094)

載人航天器信息系統是載人航天器的重要組成部分，以電子設備或組合的形式完成載人航天器各功能單元的信息采集和控制，同時采用通信技術建立各功能單元、航天員、各艙段或飛行器、地面之間的聯系，形成信息共享的整體，確保載人航天器的健康和穩定運行，支持載人航天器各項任務的完成。

為滿足載人航天器的飛行要求，需要信息系統實現地面對航天器的跟蹤測軌、遙測遙控、數據傳輸和圖像話音通信，并能夠將載人航天器信息與其他在軌航天器、艙外活動的航天員進行交互，能夠將航天器內部數據進行采集、傳輸和處理，具備自主信息管理能力，自主完成故障的檢測、診斷與處置，同時提供人機交互界面，供航天員參與對航天器維護。

載人航天器信息系統的主要技術指標包括測控的覆蓋率、信息傳輸的速率、信息處理和存儲的能力、用戶終端的使用性能等，隨著載人航天器的發展，不斷追求測控全覆蓋，信息的傳輸和處理能力不斷提高，以及航天員等用戶的信息體驗不斷增強[1]。

本文所描述信息系統涉及我國載人航天器發展的3個階段，包括早期載人飛船階段(神舟一號～神舟七號)、交會對接階段(神舟八號～神舟十一號、天宮一號～天宮二號)、空間站階段，對各階段載人航天器信息系統的技術特點和指標進行了分析對比。

1 載人飛船信息系統

載人航天初期采用陸基統一S頻段(USB)系統進行測控，采用1553B總線進行載人飛船平臺設備互連，作為基礎技術完成了神舟一號無人飛船到神舟七號載人飛船的發射和返回。

1.1 載人飛船USB測控系統

載人飛船采用USB測控體制，由USB應答機和安裝在I/III象限的天線、遙控解調器和遙測中控采編單元等組成，除完成測距、測速任務外，還負責傳輸上行遙控、話音和下行工程遙測數據。在地面站和測量船的支持下，系統測距誤差小于15 m，測速誤差小于5 cm/s，測控距離大于2100 km。

在測量船的支持下，采用S頻段數傳信道傳輸話音圖像和數管遙測數據。S頻段數傳機傳輸2路768 kbit/s數據，分別為768 kbit/s圖像話音數據的I支路、768 kbit/s飛船平臺數據的Q支路。載人飛船USB測控系統組成見圖1。

圖1 載人飛船USB測控系統Fig.1 USB TT&C system of manned spacecraft

1.2 載人飛船圖像話音系統

載人飛船設計了圖像話音系統，返回艙、軌道艙、推進艙攝像機等多個圖像源通過圖像切換器選擇，可選1路或2路送圖像編碼器編碼后通過I支路下傳地面，采用MPEG4圖像壓縮算法，形成單幅768 kbit/s圖像(含伴音)或者雙幅384 kbit/s圖像(含伴音)。同時，可將圖像送至儀表液晶顯示器顯示，供航天員在軌監測。圖像系統組成詳見圖2。

圖2 載人飛船圖像通信系統Fig.2 Image communications system of manned spacecraft

話音子系統用于實現航天員與地面指揮員、航天員之間，以及航天員與家屬之間的上下行通話，由頭戴送受話器和話音處理設備組成，話音采用AMBE體制，話音編解碼速率為8 kbit/s。神舟七號載人飛船還配置了出艙活動無線通信系統，工作在超高頻(UHF)，能夠傳輸1路AMBE型話音和1路遙測數據。

1.3 載人飛船數管系統

載人飛船數管系統由中央處理單元(CTU)通過1553B總線將飛船上各分系統連接起來，采集遙測參數，發送分系統所需的指令，并將收集到的數據通過測控系統向地面傳輸。CTU采用三余度容錯計算機，CPU采用INTEL 80C86，主頻為8 MHz，自主研制實時多任務操作系統以支持應用任務，1553B通信速率為1 Mbit/s。另外，配有1臺應急數據記錄器用于數據存儲，存儲容量為512 Mbyte。載人飛船的數管系統構架如圖3所示。

注：GNC為制導導航與控制。圖3 載人飛船數管系統架構Fig.3 Architecture of data management system of manned spacecraft

1.4 載人飛船人機交互系統

航天員通過顯示器掌握飛船狀態，必要時通過手控指令對飛船進行控制。2臺液晶顯示器作為主要顯示設備，屏幕尺寸為12.1英寸，分辨率為1024×768，設置2路數字顯示信號輸入接口和3個模擬顯示信號輸入接口，為航天員提供飛船相關參數的顯示和各種攝像圖像的顯示。

1.5 載人飛船信息系統特點

載人飛船信息系統主要特點如下。

(1)在我國載人航天器上首次采用USB測控系統，不僅完成了載人飛船的測控任務，也為后續載人航天器測控奠定了基礎。

(2)在我國載人航天器上首次采用1553B總線技術進行設備互聯，采用三余度容錯計算機進行數據管理和姿態軌道控制，控制完成了載人飛船飛行，也為后續載人航天器數據管理和姿態軌道控制奠定了基礎。

(3)在我國載人航天器上首次采用液晶顯示器作為主要顯示設備，作為載人航天器人機交互的主要手段。

2 交會對接階段載人航天器信息系統

在交會對接階段，采用天基中繼與USB相配合完成了載人航天器的測控通信，發展了基于全球導航衛星系統的導航定位技術，通過衛星導航定位和S頻段空空通信技術完成了各次交會對接任務。

2.1 中繼測控系統

2008年4月25日，根據載人航天任務需要，我國發射第1顆天鏈一號中繼衛星，神舟七號載人飛船搭載了中繼終端進行測試。由于中繼測控具有更高的測控覆蓋率和通信速率，因此從神舟八號開始，載人航天器全面采用中繼測控。

天鏈一號中繼衛星具有S頻段和Ka頻段2個信道。載人航天器通過中繼終端捕獲并跟蹤中繼衛星，建立與中繼衛星的前向、返向通信鏈路，在1顆衛星的支持下測控通信覆蓋率大于40%，返向速率為144 Mbit/s。窄波束中繼S頻段傳輸速率與USB一致，但跟蹤測軌的覆蓋率大為提高。載人飛船中繼測控系統組成見圖4。

圖4 載人飛船中繼測控系統Fig.4 Relay TT&C system of manned spacecraft

2.2 交會對接測量與通信系統

隨著全球導航系統的發展，載人航天器開始采用衛星導航技術進行定位和導航，采用以國產北斗系統為主兼容GPS的導航(BD-GPS)，能夠實時處理解算出載人飛行器的3維速度、3維坐標和時間等數據并提供給相關用戶，測距精度優于15 m(1σ)，測速精度優于0.1 m/s(1σ)。衛星導航技術還用于交會對接相對位置姿態測量,目標飛行器采用空空通信將自身導航信息傳輸給追蹤飛行器，追蹤飛行器將2個飛行器間的導航數據進行差分計算，可得出2個飛行器的相對位置和姿態信息，用于交會對接[2-4]。載人航天器交會對接測量與通信系統組成見圖5。

圖5 交會對接測量與通信系統Fig.5 Measurement and communications system for rendezvous and docking

2.3 數據管理系統

天宮一號目標飛行器平臺部分采用了3組1553B總線，與載人飛船互聯采用了單獨的1553B總線，用于傳輸停靠后載人飛船的測控數據。數管主計算機采用了32位RISC技術CPU ERC 32，SPARC V7架構，主頻25 MHz，采用C語言編程。另外，采用大容量存儲器，存儲容量32 Gbyte。空間技術試驗系統采用了IEEE1394總線，用于傳輸高速試驗數據，通信速率100 Mbit/s。系統架構如圖6所示。

圖6 天宮一號數管系統架構Fig.6 Architecture of data management system of Tiangong-1

神舟八號載人飛船繼續采用1553B總線系統，增加了單獨的與天宮一號停靠后對接的1553B總線系統，數管CTU的CPU升級為INTEL 80486，主頻25 MHz，系統軟件和應用軟件采用C語言編程。

2.4 交會對接階段信息系統特點

交會對接階段信息系統特點如下。

(1)在我國載人航天器上應用中繼進行測控，極大提高了通信速率和測控覆蓋率，使我國載人航天器的測控從地基為主轉向天基為主。

(2)采用衛星導航技術完成載人航天器導航和差分定位，支持完成了飛船與目標飛行器的交會對接任務，并為后續載人航天器交會對接任務奠定了基礎。

(3)載人航天器數據管理和姿態軌道控制主計算機升級為32位CPU，采用C語言編程，提高了計算能力和研制水平。

3 空間站信息系統

空間站信息系統進一步提高傳輸性能,利用現代網絡技術建造了站載高速以太網，與高速中繼一起形成天地一體化網絡[5]。

3.1 空間站中繼測控系統

隨著天鏈二號中繼衛星的發射，我國在軌中繼衛星已達3顆以上，天鏈二號的轉發能力也得到大幅提升，實現了對低軌航天器的測控轉發近全覆蓋。空間站窄波速中繼終端工作在S頻段和Ka頻段，測控覆蓋率可達93%，Ka頻段完成高速數據的雙向傳輸，返向最大數據率1.2 Gbit/s。采用了國際空間數據系統咨詢委員會(CCSDS)高級在軌系統(AOS)設計，根據AOS協議對遙測、網絡數據、載荷數據進行協議轉換和組幀，采用基于信道和優先級相結合的調度策略進行調度。空間站中繼系統組成如圖7所示。

注：KPU為核心處理單元；SSA-SMA為S頻段單址天線-多址天線。圖7 空間站中繼測控系統Fig.7 Relay TT&C system of space station

新增中繼寬波速測控，由于中繼寬S頻段的波束范圍寬，且不需配置跟蹤指向系統，使得飛行器飛行姿態有較大變化時還能建立通信，可用于入軌初期、交會對接、轉位等姿態不穩情況下的應急通信。另外，當窄波速中繼Ka頻段有更高優先級的任務不能為空間站服務時，SMA可以提供應急通信，包括遙控遙測和應急通話。

3.2 空間站網絡拓樸結構

空間站信息系統是一個基于多個異構網絡互聯的可重組的計算機分層網絡結構。空間站根據需求擴充了1553B總線的平臺控制網，形成系統網。新增通信網用于傳輸航天員產生或使用的數據、艙內外圖像話音數據等，采用千兆以太網技術設計。新增載荷網用于傳輸各種空間試驗數據，采用萬兆以太網技術實現，同時可以兼容傳輸通信網和系統網數據，作為三艙數據通信的骨干網。系統網、通信網和載荷網構成空間站三網體系架構[6]。

通過網關將三網互連，使系統網、通信網和載荷網相對獨立，但又互相連接。無線射頻系統作為空間站接口，對內聯系三網，對外與地面、其他航天器、艙外航天員建立數據信息聯系。空間站三網體系架構見圖8。

圖8 空間站網絡體系架構Fig.8 Network architecture of space station

3.3 空間站系統網

系統網支持空間站功能平臺完成各自獨立功能任務，完成指令、遙測數據獨立傳輸，對通信網和載荷網狀態進行監視，當發生故障或安全危害時可及時干預，保證空間站健康運行。空間站各艙段每個分系統均由1個至多個1553B總線網組成，空間站各艙系統網通過艙間1553B總線連接，連成一個整站的系統網。

系統網終端由3個層次的計算機構成，每層計算機采用通用化設計，稱為通用計算機。第1層計算機為數管系統的核心處理單元，三機容錯設計，采用國產RISC技術CPU BM3803，SPARC V8架構，主頻100 MHz；操作系統使用自研EVTOS(優先級搶占+時間片輪轉調度)。系統網第2層計算機為各分系統/子系統控制器，CPU采用國產BM3803。系統網第3層計算機為各分系統/子系統終端，按區域分散配置，采用國產BM3803或80C32 CPU，用于采集該區域設備數據，控制該區域設備運行。

空間站采用綜合電子設計，按區域配置通用化、模塊化、標準化的綜合業務單元，實現模擬量遙測采集、溫度量遙測采集、程控指令輸出、自鎖閥和電磁閥驅動控制、傳感器12 V供電的綜合化管理。空間站綜合電子系統架構如圖9所示。

注：LVDS為低電壓差分信號；BC為總線控制器；MT/RT為總線監視器/總線終端。圖9 空間站綜合電子系統架構Fig.9 Avionic architecture of space station

3.4 空間站通信網

通信網完成圖像、話音、航天員辦公及生活服務等功能，基于千兆光纖以太網技術構建，通信協議采用IEEE 802.3標準，以雙冗余架構方式增加通信網可靠性。對于千兆光纖以太網，單向最大傳輸速率能達到1000 Mbit/s。通信網配有網絡管理器存儲圖像，整站存儲容量達30 Tbyte。

通信網分為匯聚層、接入層和用戶終端3層結構。匯聚層由1臺頂層交換機和網絡管理器組成，負責艙段數據匯聚、艙間路由與天地路由。接入層由多臺接入交換機及無線收發設備組成，負責艙段終端的有線或無線網絡接入。高速通信處理器作為天地鏈路與艙內網絡的網關，采用IP over CCSDS協議進行IP協議與AOS天地鏈路傳輸協議的轉換，實現天地一體化互聯網[7]。空間站通信網拓撲結構見圖10。通信網還配置艙內外無線收發設備，具備無線Wi-Fi支持功能，為艙內外無線設備提供無線接入通信網的能力，支持出艙活動通信、艙內移動通信、智能家居通信等。配置的無線收發設備采用802.11n協議2.4G頻段工作，通過百兆網口接入通信網。

圖10 空間站通信網拓樸結構Fig.10 Architecture of communications network of space station

3.5 空間站載荷網

載荷網完成試驗與載荷數據的管理、傳輸，它基于萬兆以太網技術構建，滿足大數據量試驗數據的傳輸速率。各個艙段載荷網通過光纖電纜互連，構成雙環拓撲結構，艙間傳輸能力最高達9.9 Gbit/s。

與通信網相同，載荷網也分為匯聚層、接入層和載荷終端3層結構。匯聚層由1臺骨干交換機和網絡管理器組成，負責艙段和艙間綜合數據匯聚、艙間路由和天地路由。載荷網還配置艙內外無線收發設備，具備無線Wi-Fi支持功能，為艙內外載荷設備提供無線接入載荷網的能力。配置的無線收發設備采用802.11n協議5G頻段工作，通過百兆網口接入載荷網。

通信網和載荷網實現“物理統一，邏輯隔離”，即通信網和載荷網都屬于空間站以太網，兩者之間存在物理連接，但在正常工作的情況下，載荷網和通信網內部的數據通信相互隔離，相互之間沒有影響。只有當通信網故障時，在系統網的干預下通信網與載荷網的通道被激活，通信網數據才可以通過載荷網傳輸。

3.6 空間站圖像話音系統

空間站配置圖像系統、話音系統、艙外無線通信系統，用于支持航天員在艙內和艙外的活動。圖像系統依托通信網配置，各類攝像機帶有網絡接口，直接接入網絡，并可在地面終端、艙內顯示器、筆記本計算機上顯示；可在地面觀看各類圖像，包括太陽翼展開、機械臂運動、交會對接時外來飛行器圖像、艙內人員活動等；在圖像的提示下通過天地話音與航天員溝通，極大方便了天地協同操作。所有攝像機具備圖像采集、編碼、壓縮功能；編碼方式采用H.264標準，具備7.68 Mbit/s高清圖像及高像素靜止圖像的可切換工作模式，地面可同時選擇觀看多路圖像。

空間站話音通信包括任務話、專用話和IP電話。配置數字式話音處理器，集中管理任務話和專用話，實現所有話音終端的接入、管理、通信等功能，完成天地會議通話、專用通話、出艙通信等多種模式的話音通信。話音終端包括有線和無線方式。中繼Ka頻段傳送高清AAC體制網絡格式話音，其他通過中繼SMA、USB、空空通信、出艙通信傳送普通AMBE體制話音。作為集中話音處理系統的補充，配置話音撥號終端，通過以太網接口直接與通信網接入交換機相連，實現航天員在軌撥號的IP電話功能，完成航天員與地面家屬或載荷支持人員的網絡電話業務。

配置出艙活動無線通信系統，工作在UHF，能夠支持2名航天員出艙，能夠傳輸2路AMBE型話音和2路航天服遙測數據。另外，配置Wi-Fi無線通信裝置，可以傳送艙外活動高清圖像(H.264標準，速率為7.68 Mbit/s)。

3.7 空間站人機交互和智能家居系統

空間站配備高清智能顯示器，可以顯示多路高清視頻，在各艙共配備1臺或多臺21英寸智能顯示器，支持三艙及來訪停靠貨運飛船、光學艙圖像顯示，支持高清圖像，可同時接收10路視頻信號，實時選擇4路進行解碼并同時顯示。航天員通過智能顯示器進行整站狀態監測，采用觸控方式選擇視頻圖像顯示，進行手控指令發送，接收地面上行信息和視頻音頻，進行天地視頻通話。空間站人機交互和智能家居系統見圖11。

注：RFID為射頻識別。圖11 空間站人機交互和智能家居系統Fig.11 Human-computer interaction and smart home system of space station

為了保障航天員在軌駐留有安全、便利、舒適、智能的工作生活環境，空間站將艙內各類工作和生活設備內置無線Wi-Fi網絡接口，接入艙內無線Wi-Fi網，可用手持終端或其他人機交互接口對設備進行使用控制，構成智能家居系統[8-9]。

3.8 空間站信息系統特點

我國空間站信息系統具有如下特點。

(1)在我國載人航天器上首次采用異構網絡互連的三網架構，既滿足了平臺任務控制的高可靠要求，又滿足了載荷數據傳輸的高性能要求，極大提高了空間站的運行效能。

(2)建成天地一體化高速互聯網，將話音、圖像、智能家居、物資管理、載荷數據傳輸等業務利用最新互聯網技術實現，提升了空間任務的信息化水平。

(3)建立空間站分層通用計算機型譜體系，CPU、操作系統等元器件和軟件全部國產化，完成空間站全自動化控制，實現空間站自主健康管理。

(4)建立嚴密的空間站信息安全防護體系，測控等敏感數據全部加密防護，采用全面網絡安全設計和監管，確保空間站信息安全。

4 載人航天器信息系統主要技術和性能發展

4.1 測控覆蓋率和傳輸能力

航天器測控系統是確保航天器安全可靠工作的重要手段，也是航天器應用的重要支持設施，提高測控覆蓋率和通信速率一直是載人航天器的追求目標。載人飛船階段采用地基USB測控系統，在地面站、測量船的支持下，測控覆蓋率可達16%，傳輸速率可達1.5 Mbit/s。載人交會對接階段開始采用中繼測控，在1顆中繼衛星的支持下測控覆蓋率可達40%，傳輸速率可達144 Mbit/s。空間站階段全面采用中繼測控，在3顆中繼衛星的支持下測控覆蓋率可達93%，傳輸速率可達1.2 Gbit/s。在北斗短報文系統的支持下，測控覆蓋率可達100%。性能比較見表1。

表1 載人航天測控性能比較Table 1 TT&C performance comparison of manned space

4.2 圖像和話音通信技術

圖像和話音通信是載人航天的特有需求，隨著互聯網技術的發展和應用，載人航天器圖像話音通信從早期采用電路交換發展到空間站階段采用網絡通信，圖像的交換能力從最初的6路發展到空間站數十路，圖像分辨率從MEPG4標準(單路768 kbit/s)發展到H.264標準(單路7.68 Mbit/s)，支持4K和8K標準的手持攝像機，效果良好。話音通信從AMBE體制話音發展到多路高音質AAC體制話音，提高了通話品質。

4.3 艙載網絡通信技術

載人航天器艙內設備互聯一直采用成熟可靠的1553B總線技術，由于其速率不高(1 Mbit/s)，只用于平臺核心設備之間的通信。為了克服1553B傳輸性能的不足，同時提高即插即用等易用性，針對圖像話音、載荷等非平臺核心設備，空間站又采用了高速以太網，將艙上傳輸速率提高到了10 Gbit/s以上。目前，正在研發一種新型以太網，稱為時間觸發以太網(TTE)，在網絡協議中加入時間特性，克服以太網通信中時間不確定的不足，可用于平臺核心設備(如控制系統)的通信，使載人航天器通信性能全面升級。

4.4 艙載信息處理能力

載人航天器主計算機的數據處理能力隨著時代的發展不斷提高，早期載人飛船數管計算機和GNC計算機均采用了16位CPU，主頻8 MHz，采用8086匯編語言，系統存儲容量512 Mbyte。交會對接階段，載人航天器數管計算機采用了32位CPU，主頻25 MHz，采用C語言編程，系統存儲容量提高到32 Gbyte。空間站將站上主計算機和各分系統主控計算機CPU統一為國產32位CPU，主頻最高為100 MHz，系統存儲容量達30 Tbyte。圖12給出了載人航天器主計算機性能比較。

圖12 載人航天器主計算機性能比較Fig.12 Performance comparison of main computer of manned spacecraft

4.5 載人航天器軟件技術

我國載人航天工程立項以來，對軟件采用產品管理的理念和方法，采用了軟件工程化開發流程，建立了軟件配置管理庫，各研制單位進行了軟件能力成熟度模型(CMM)資質認證，經過載人航天的發展，形成了有效的軟件開發體系。目前，采用首先進行軟件系統設計，再進行配置項設計的優化設計方法，加快了軟件研制進程，提高了研制質量。軟件編程語言從載人航天初期的匯編語言發展到交會對接階段的C語言，提高了編程效率。分系統控制器軟件從載人航天初期的順序編程加中斷，發展為全面采用自研實時多任務操作系統，提升了軟件服務性能。軟件維護能力全面提升，從載人航天初期只有GNC和數管主計算機具備在線維護能力，到空間站階段所有分系統主計算機具備在線維護能力，提高了軟件易用性。

4.6 自主健康管理技術

為了對載人航天器在軌發生的故障能夠自主快速處置，防止故障擴散，在缺少測控支持的條件下，需要航天器具備自主診斷和處理故障的能力。載人航天器的健康管理系統從早期的各分系統配置的故障診斷系統，到空間站階段的向集系統狀態監測、故障預測、故障診斷和故障修復為一體的航天器集成健康管理系統發展。

載人飛船具有對推進分系統故障檢測和處理的功能[10]。數管系統對推進管路壓力等參數進行采集和判斷，故障時將該管路關閉，啟用備份管路。進入空間站以后，各分系統均配置了通用計算機，因此，分系統級的故障由分系統計算機完成診斷，如艙體泄漏、熱控管路泄漏、壓力應急、推進管路泄漏等，分系統計算機向數管系統申請設備管理指令處理。整站級的故障由數管分系統統一診斷和處理，如單母線掉電的檢測和處理，在整站發生單母線掉電的故障模式下能夠立即切除故障配電線路，使整站進入安全供電狀態。整站與分系統故障檢測和處理相配合，形成一個集成式的健康管理系統。

4.7 電子產品技術發展

我國載人航天器一開始就制定了產品標準化系列化的發展路線[11]，立足于產品自行研制，各類產品均制定了產品型譜和發展路線圖。艙載計算機按通用化設計，形成完整的計算機型譜。射頻電子產品采用軟件無線電技術，各類嵌入式電子產品采用片上系統(SOC)等芯片技術實現了產品小型化。截至目前，載人航天器電子信息產品已形成門類齊全的產品現貨，全部產品國內研制，關鍵元器件實現自主可控。

為了提高載人航天器的應用水平，在非涉及飛行安全的領域大力提倡采用商用產品，如各類攝像機和視頻圖像設備、廚房家居設備等，降低研制成本，提高應用性能和易用性。

4.8 載人航天器信息安全

為了防止載人航天器信息泄露對航天器安全造成危害，同時防止非法用戶利用和攻擊載人航天器，從載人飛船開始就對載人航天器信息進行安全防護。對話音進行了加解密，防止話音被竊聽。對上行遙控指令和注入數據采用了最高防護級別，地面發送時進行加密和數字簽名，船上接收時進行解密和簽名認證，防止重放攻擊。

由于空間站運行時間長，除了遙控、注入數據和話音，對下行遙測也進行了加密，確保空間站遙測不被竊取和利用。對網絡數據，在天地網絡接口處設置安全網關，確保站上網絡與地面網絡的安全隔離。對站內網絡，進行了IP網段劃分、虛擬信道與IP映射設計、源IP地址過濾設計、交換機端口限速設計等安全性設計，采用了網絡終端安全協議設計。對于接入空間站網絡的設備，對設備的網絡通信功能、通信協議、數據流量等進行安全性測試，評估其網絡安全性，上站前完成網絡接入安全測試和認證。

5 載人航天器信息系統發展展望

目前，載人航天除了繼續建造和運營空間站外，開始研制載人新飛船和登月艙，目標是載人登月。空間站信息系統產品面臨升級換代的問題，新飛船和登月艙等信息系統需要根據深空任務需求做體系的改變。信息系統發展主要體現在以下幾個方面。

(1)繼續發揮快速發展的航天設施的作用增強測控通信能力。在空間站任務中利用北斗短報文技術進一步提高測控覆蓋率。在載人月球探測任務中利用深空通信的基礎設施，面向深空地球站和天鏈中繼衛星設計測控通信系統，發展相控陣天線等新技術提高測控性能。

(2)發展新一代星載網絡技術。目前，載人航天主用的1553B總線通信由于其速率低和終端少導致平臺系統網絡復雜，空間站主用的高速以太網存在通信時間不確定等問題，發展新一代星載總線技術迫在眉捷。目前，TTE由于在以太網通信中增加了傳輸定時功能成為國內外研究熱點，可能成為新一代航天器主用網絡之一。

(3)以高性能計算機為代表的新一代信息產品的產生，使信息系統性能大幅提高。隨著國產化高性能電子產品不斷推出，高主頻CPU、大門數FPGA、大容量存儲器等面世，主計算機性能進一步增強，航天器信息處理和存儲能力進一步增強。空間站和其他載人航天器的產品可以不斷升級換代，提高信息系統能力。

(4)信息系統體系架構和功能進一步優化。隨著載人航天器計算機和網絡性能的提高，信息系統體系架構進一步優化，發展可由軟件定義的體系架構，系統靈活性大大增強。另外，信息系統功能進一步綜合，智能化水平不斷提高，能極大提高航天器的信息化水平。

6 結束語

信息系統在載人航天器發展中起到了重要的基礎性支撐作用，不但對航天器的生存，而且對航天器的應用至關重要。隨著地面信息技術的發展，航天器信息系統不斷吸收新技術，不斷降低成本，并與地面信息系統形成有機整體，對航天器的運行起著越來越重要的作用。

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