專利名稱：一種用于航天器多級子網(wǎng)的突發(fā)下行數(shù)據(jù)通信方法
一種用于航天器多級子網(wǎng)的突發(fā)下行數(shù)據(jù)通信方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明公開了一種用于航天器多級子網(wǎng)的突發(fā)下行數(shù)據(jù)通信方法，屬于通信技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，航天器器載網(wǎng)絡(luò)由多個子網(wǎng)組成，每個子網(wǎng)存在一個主控終端和多個遠(yuǎn)程終端，該主控終端同時還作為上一級子網(wǎng)的遠(yuǎn)程終端，連接兩個子網(wǎng)，如圖I 所示，子網(wǎng)I為整個網(wǎng)絡(luò)的最上級子網(wǎng)，子網(wǎng)2、3的主控終端同時也作為子網(wǎng)I的遠(yuǎn)程終端，從而將3個子網(wǎng)連接為一體。每個子網(wǎng)內(nèi)傳輸?shù)南滦袛?shù)據(jù)均要通過該子網(wǎng)的主控終端。 通過這種連接方式，多個子網(wǎng)構(gòu)成了一個完整的器載網(wǎng)絡(luò)，所有下行數(shù)據(jù)通過最上級子網(wǎng)的主控終端完成最后的匯集，形成下行數(shù)據(jù)幀傳送至地面站。
航天器存在兩種類型的下行數(shù)據(jù)常規(guī)下行數(shù)據(jù)和突發(fā)下行數(shù)據(jù)。在下行信道的使用上，將物理信道分為兩個獨(dú)立的虛擬信道VCl和VC2，分別常規(guī)下行數(shù)據(jù)和突發(fā)下行數(shù)據(jù)進(jìn)行下行傳送。在平時VCl占用物理信道進(jìn)行周期性的傳輸，當(dāng)航天器上產(chǎn)生了突發(fā)下行數(shù)據(jù)時，可調(diào)度VC2通過搶占物理信道的方式，或者與VCl按照一定的傳輸比例共用物理信道的方式進(jìn)行傳輸。
傳統(tǒng)的航天器器載網(wǎng)絡(luò)以單網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，所有的數(shù)據(jù)傳輸均由該網(wǎng)絡(luò)主控終端發(fā)起，根據(jù)采集到的不同數(shù)據(jù)選用不同的傳輸方法。兩類數(shù)據(jù)傳輸方法分別如下
( I)常規(guī)下行數(shù)據(jù)的傳輸
此類數(shù)據(jù)在整個航天器在軌期間一直存在，并根據(jù)數(shù)據(jù)的變化情況按照一定的下傳周期進(jìn)行傳輸。因此此類數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的傳輸有主控終端負(fù)責(zé)，按照數(shù)據(jù)的各自采集周期要求，周期性的從各遠(yuǎn)程終端獲取，其中子網(wǎng)2、3的主控終端獲取本級各遠(yuǎn)程終端的常規(guī)數(shù)據(jù)后，根據(jù)航天器內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的要求組織好數(shù)據(jù)，等待子網(wǎng)I主控終端的獲取， 子網(wǎng)I獲取本級各遠(yuǎn)程終端及子網(wǎng)2、3主控終端的此類數(shù)據(jù)后，根據(jù)航天器下行數(shù)據(jù)格式的要求,生成VCl下行數(shù)據(jù)幀，并傳送至地面站。
(2)突發(fā)下行數(shù)據(jù)
此類數(shù)據(jù)的特點(diǎn)是，在航天器在軌期間，大部分時間都不會產(chǎn)生，但一旦產(chǎn)生此類數(shù)據(jù)，要在盡量短的時間內(nèi)完成下傳。
原來在進(jìn)行此類數(shù)據(jù)傳輸時，均由主控終端向?qū)?yīng)的遠(yuǎn)程終端發(fā)出取數(shù)據(jù)指令， 間隔一段時間后(假設(shè)為Tl )，再到遠(yuǎn)程終端取回數(shù)據(jù)，打上相應(yīng)的數(shù)據(jù)識別信息，并組成下行數(shù)據(jù)幀下傳。如當(dāng)子網(wǎng)I的主控終端需要獲取子網(wǎng)2的某個遠(yuǎn)程終端的數(shù)據(jù)時，在TO時刻，子網(wǎng)I的主控終端通知其遠(yuǎn)程終端(即子網(wǎng)2的主控終端)準(zhǔn)備數(shù)據(jù)，子網(wǎng)2的主控終端收到命令后，通知其遠(yuǎn)程終端準(zhǔn)備數(shù)據(jù)；子網(wǎng)2的主控終端等待T2時間后，從其遠(yuǎn)程終端讀取數(shù)據(jù)并打上相應(yīng)的數(shù)據(jù)識別信息2，子網(wǎng)I的主控終端等待(T1+T2)時間后，從其遠(yuǎn)程終端(即子網(wǎng)2的主控終端)讀取數(shù)據(jù)并打上相應(yīng)的數(shù)據(jù)識別信息I?？梢?，取數(shù)據(jù)指令和回傳的數(shù)據(jù)均需要經(jīng)過子網(wǎng)2主控終端的轉(zhuǎn)發(fā)，在子網(wǎng)2內(nèi)也會有一定的間隔時間T2，這樣子網(wǎng)I主控終端需要等待T1+T2時間后，進(jìn)行取數(shù)據(jù)操作，過程如圖2所示。Tl及T2的取值受到子網(wǎng)I、子網(wǎng)2的通信協(xié)議、物理層等特性影響，還要保證足夠的時間余量，效率不高。
同時，當(dāng)器載網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展到多級子網(wǎng)時，從主控終端發(fā)起突發(fā)數(shù)據(jù)獲取過程時，需要經(jīng)過多次發(fā)出指令、取回數(shù)據(jù)、由上一級子網(wǎng)獲取的操作，每經(jīng)過一級子網(wǎng)，根據(jù)該子網(wǎng)的特性會增加一個時延，累積到最上層子網(wǎng)，時延增大，且受到不同下級子網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)特性的影響，時延不是一個通用的數(shù)值，主控終端控制邏輯臃腫，難以實(shí)現(xiàn)。而且，每級主控終端均需要了解數(shù)據(jù)內(nèi)容，并根據(jù)內(nèi)容層層打上數(shù)據(jù)標(biāo)識，這樣上級主控終端就必須了解所有下級子網(wǎng)的組成及特性，設(shè)計復(fù)雜，且不符合子網(wǎng)互相獨(dú)立的設(shè)計原則，非常不利于網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)充。發(fā)明內(nèi)容
鑒于此，本發(fā)明提供了一種用于航天器多級子網(wǎng)的突發(fā)下行數(shù)據(jù)通信方法，使得航天器器載網(wǎng)絡(luò)能夠在保證原有常規(guī)下行數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ艿耐瑫r，提高突發(fā)下行數(shù)據(jù)的靈活性，簡化握手協(xié)議和主控終端的控制邏輯。
航天器多級子網(wǎng)，即航天器器載網(wǎng)絡(luò)，由多個子網(wǎng)組成，其中，第一級子網(wǎng)中的主控終端可直接通過航天器應(yīng)答機(jī)與地面站進(jìn)行通信；子網(wǎng)中的主控終端為上一級子網(wǎng)中的遠(yuǎn)程終端；
當(dāng)?shù)孛嬲鞠蚝教炱鞫嗉壸泳W(wǎng)中的某遠(yuǎn)程終端有數(shù)據(jù)請求時，所述突發(fā)下行數(shù)據(jù)通信方法的具體實(shí)現(xiàn)步驟如下
(I)地面站生成向某遠(yuǎn)程終端請求數(shù)據(jù)的遙控包，按照上行信道的上行注入格式的要求封裝為遙控幀，遙控幀中攜帶遙控幀標(biāo)識用于表示遙控幀屬于哪個子網(wǎng)；將所述遙控幀發(fā)送給航天器，經(jīng)應(yīng)答機(jī)解調(diào)后傳送至第一級子網(wǎng)的主控終端；所述的遙控包包含用于表示遙控包屬于哪個遠(yuǎn)程終端的遙控包標(biāo)識；
(2)第一級子網(wǎng)的主控終端根據(jù)遙控幀標(biāo)識判斷所接收的遙控幀是否屬于本級子網(wǎng)，若是，則根據(jù)遙控包內(nèi)容直接通知對應(yīng)的遠(yuǎn)程終端準(zhǔn)備數(shù)據(jù)，不再等待，轉(zhuǎn)而執(zhí)行其他工作；否則將遙控幀轉(zhuǎn)發(fā)至自身所連接的下一級子網(wǎng)的主控終端，并在完成轉(zhuǎn)發(fā)后轉(zhuǎn)而執(zhí)行其他工作；
(3)各級子網(wǎng)的主控終端根據(jù)遙控幀標(biāo)識判斷所接收的遙控幀是否屬于本級子網(wǎng)，若是，則根據(jù)遙控包內(nèi)容直接通知對應(yīng)的遠(yuǎn)程終端準(zhǔn)備數(shù)據(jù)，否則將遙控幀轉(zhuǎn)發(fā)至自身所連接的下一級子網(wǎng)的主控終端，直至通知到地面站要求上傳數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程終端準(zhǔn)備數(shù)據(jù)；
(4)地面站要求上傳數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程終端根據(jù)遙控包內(nèi)容準(zhǔn)備好相應(yīng)的數(shù)據(jù)，并封裝成遙測包，向其所在子網(wǎng)的主控終端提出數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)請求；
(5)各級子網(wǎng)的主控終端以設(shè)定的時間為周期，查詢所在子網(wǎng)的遠(yuǎn)程終端是否有數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)請求，一旦查詢到數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)請求，則獲取遠(yuǎn)程終端準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)，并通知該遠(yuǎn)程終端數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束，然后向上一級子網(wǎng)的主控終端提出數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)請求，直到所述準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)到達(dá)第一級子網(wǎng)的主控終端；
(6)第一級子網(wǎng)的主控終端將獲取到的所述準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)按照下行數(shù)據(jù)格式的要求，組成突發(fā)下行數(shù)據(jù)幀，按照突發(fā)下行數(shù)據(jù)幀和常規(guī)下行數(shù)據(jù)幀的傳輸策略，占用物理信道完成下傳；5
(7)突發(fā)下行數(shù)據(jù)幀下傳結(jié)束后，第一級子網(wǎng)的主控終端停止突發(fā)下行數(shù)據(jù)幀的傳輸，恢復(fù)傳輸之前的常規(guī)下行數(shù)據(jù)幀。
當(dāng)?shù)孛嬲緵]有生成并發(fā)送向航天器多級子網(wǎng)中的某遠(yuǎn)程終端請求數(shù)據(jù)的遙控包， 但遠(yuǎn)程終端有突發(fā)下行數(shù)據(jù)需要下傳時，所述突發(fā)下行數(shù)據(jù)通信方法的具體實(shí)現(xiàn)步驟為
SI :遠(yuǎn)程終端將突發(fā)下行數(shù)據(jù)封裝成遙測包，向其所在子網(wǎng)的主控終端提出數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)請求；
S2 :各級子網(wǎng)的主控終端以設(shè)定的時間為周期，查詢所在子網(wǎng)的遠(yuǎn)程終端是否有數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)請求，一旦查詢到數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)請求，則獲取遠(yuǎn)程終端準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)，并通知該遠(yuǎn)程終端數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束，然后向上一級子網(wǎng)的主控終端提出數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)請求，直到所述準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)到達(dá)第一級子網(wǎng)的主控終端；
S3:第一級子網(wǎng)的主控終端將獲取到的所述準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)按照下行數(shù)據(jù)格式的要求，組成突發(fā)下行數(shù)據(jù)幀，按照突發(fā)下行數(shù)據(jù)幀和常規(guī)下行數(shù)據(jù)幀的傳輸策略，占用物理信道完成下傳；
S4:突發(fā)下行數(shù)據(jù)幀下傳結(jié)束后，第一級子網(wǎng)的主控終端停止突發(fā)下行數(shù)據(jù)幀的傳輸，恢復(fù)之前的下傳方式。
所述的突發(fā)下行數(shù)據(jù)幀和常規(guī)下行數(shù)據(jù)幀的傳輸策略是指突發(fā)下行數(shù)據(jù)幀搶占常規(guī)下行數(shù)據(jù)幀的傳送信道，或者突發(fā)下行數(shù)據(jù)幀和常規(guī)下行數(shù)據(jù)幀按照一定的比例輪流占用傳送信道下傳數(shù)據(jù)。
有益效果
本發(fā)明涉及在由多級網(wǎng)絡(luò)組成的航天器器載網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，下行數(shù)據(jù)如何穿過多級網(wǎng)絡(luò)，最終匯集到下行信道的一種通信方法，應(yīng)用于多級器載數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的各類航天器，可實(shí)現(xiàn)常規(guī)下行數(shù)據(jù)的周期性傳輸，也可實(shí)現(xiàn)由各類突發(fā)事件產(chǎn)生的突發(fā)下行數(shù)據(jù)的隨時下傳，提高了突發(fā)下行數(shù)據(jù)的下傳實(shí)時性，增強(qiáng)了各網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備自主輸出突發(fā)下行數(shù)據(jù)的能力，同時在無突發(fā)下行數(shù)據(jù)下傳需求時，不占用常規(guī)下行數(shù)據(jù)的傳輸通道。
主控終端不再關(guān)心時間間隔問題，將數(shù)據(jù)回傳的權(quán)利交給遠(yuǎn)程終端，主控終端能夠在最短時間內(nèi)獲取到數(shù)據(jù)，不需要考慮余量問題，提高了效率；
子網(wǎng)的主控終端不需要為每個遠(yuǎn)程終端的回傳數(shù)據(jù)標(biāo)識，該工作由遠(yuǎn)程終端自行進(jìn)行，進(jìn)一步節(jié)省了時間，加快了數(shù)據(jù)讀取速度；
主控終端不再需要了解所有下級子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)特性，簡化控制邏輯，提高各級子網(wǎng)的獨(dú)立性，當(dāng)子網(wǎng)級數(shù)繼續(xù)擴(kuò)充時，對上級子網(wǎng)的工作不會產(chǎn)生任何影響，極大地提高了網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)充能力。


圖I為航天器器載網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖2為傳統(tǒng)的突發(fā)數(shù)據(jù)的傳輸流程；
圖3為本發(fā)明對突發(fā)數(shù)據(jù)的傳輸流程；
圖4為某航天器器載網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖5為具體實(shí)施例流程圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供了一種用于航天器多級子網(wǎng)的突發(fā)下行數(shù)據(jù)通信方法，其基本思想是將航天器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)突發(fā)下行數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌l(fā)起和數(shù)據(jù)回傳分開，各自由數(shù)據(jù)的源端負(fù)責(zé)，其中傳輸發(fā)起由子網(wǎng)的主控終端負(fù)責(zé)，而數(shù)據(jù)的回傳由遠(yuǎn)程終端負(fù)責(zé)，主控終端在向?qū)?yīng)的遠(yuǎn)程終端發(fā)出取數(shù)據(jù)指令后，就不再等待，可以轉(zhuǎn)而進(jìn)行其他工作，而遠(yuǎn)程終端準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)后，向主控終端提出突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸請求。
航天器多級子網(wǎng)，即航天器器載網(wǎng)絡(luò)，由多個子網(wǎng)組成，其中，子網(wǎng)I為第一級子網(wǎng)，子網(wǎng)I的主控終端可直接通過航天器應(yīng)答機(jī)與地面站進(jìn)行通信；子網(wǎng)中的主控終端為上一級子網(wǎng)中的遠(yuǎn)程終端；
如圖3所示，當(dāng)?shù)孛嬲疽竽匙泳W(wǎng)的遠(yuǎn)程終端上傳數(shù)據(jù)時，具體實(shí)現(xiàn)步驟如下
(I)地面站生成符合CCSDS規(guī)定格式的向某遠(yuǎn)程終端A請求數(shù)據(jù)的遙控包，其中包含遠(yuǎn)程終端A的內(nèi)存讀出指令，按照上行信道的上行注入格式的要求，封裝為遙控幀，遙控幀中攜帶遙控幀標(biāo)識用于表示遙控幀屬于哪個子網(wǎng)；將所述遙控幀發(fā)送給航天器，經(jīng)應(yīng)答機(jī)解調(diào)后傳送至子網(wǎng)I的主控終端；
(2)子網(wǎng)I的主控終端根據(jù)遙控幀標(biāo)識判斷所接收的遙控幀是否屬于本級子網(wǎng)， 若是，則根據(jù)遙控包內(nèi)容直接通知對應(yīng)的遠(yuǎn)程終端準(zhǔn)備數(shù)據(jù)，不再等待，轉(zhuǎn)而執(zhí)行其他工作；否則將遙控幀轉(zhuǎn)發(fā)至自身所連接的下一級子網(wǎng)(即圖3中的子網(wǎng)2)的主控終端，并在完成轉(zhuǎn)發(fā)后轉(zhuǎn)而執(zhí)行其他工作；子網(wǎng)I的主控終端完成轉(zhuǎn)發(fā)后，繼續(xù)進(jìn)行其他工作；
(3)第二級子網(wǎng)的主控終端根據(jù)遙控幀標(biāo)識判斷所接收的遙控幀是否屬于本級子網(wǎng)，若是，則根據(jù)遙控包內(nèi)容直接通知對應(yīng)的遠(yuǎn)程終端準(zhǔn)備數(shù)據(jù)，不再等待，轉(zhuǎn)而執(zhí)行其他工作；否則將遙控幀轉(zhuǎn)發(fā)至自身所連接的下一級子網(wǎng)(即圖3中的子網(wǎng)3)的主控終端，并在完成轉(zhuǎn)發(fā)后轉(zhuǎn)而執(zhí)行其他工作；第二級子網(wǎng)的主控終端完成轉(zhuǎn)發(fā)后，繼續(xù)進(jìn)行其他工作；
(4)各級子網(wǎng)的主控終端依次根據(jù)遙控幀標(biāo)識判斷所接收的遙控幀是否屬于本級子網(wǎng)，若是，則根據(jù)遙控包內(nèi)容直接通知相應(yīng)的遠(yuǎn)程終端準(zhǔn)備數(shù)據(jù)，不再等待，轉(zhuǎn)而執(zhí)行其他工作；否則將遙控幀轉(zhuǎn)發(fā)至自身所連接的下一級子網(wǎng)的主控終端，直至通知到地面站要求上傳數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程終端A準(zhǔn)備數(shù)據(jù)；各級子網(wǎng)的主控終端完成轉(zhuǎn)發(fā)后，不再等待，繼續(xù)進(jìn)行其他工作；所述的其它工作是指主控終端在被打斷前正在進(jìn)行的工作，例如航天器自主溫度控制，也可以是預(yù)定要進(jìn)行的其他工作，如由航天器自主溫度控制轉(zhuǎn)向能源管理；
(5)地面站要求上傳數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程終端A從遙控包中識別出自身的內(nèi)存讀出指令后，準(zhǔn)備好相應(yīng)的數(shù)據(jù)，并封裝成符合CCSDS規(guī)定格式的遙測包，向其所在子網(wǎng)(即圖3中的子網(wǎng)η)的主控終端提出數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)請求；
(6)地面站要求上傳數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程終端A所在子網(wǎng)(即圖3中的子網(wǎng)η)的主控終端以設(shè)定的時間為周期，查詢遠(yuǎn)程終端A是否有數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)請求，一旦查詢到數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)請求，則獲取遠(yuǎn)程終端A準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)，并通知遠(yuǎn)程終端A數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束，遠(yuǎn)程終端A不再向其所在子網(wǎng)的主控終端提出數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)請求，然后遠(yuǎn)程終端A所在子網(wǎng)的主控終端向上一級子網(wǎng)(即圖3中的子網(wǎng)η-l)的主控終端提出數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)請求；
(7)各級子網(wǎng)的主控終端依次以設(shè)定的時間為周期查詢本級子網(wǎng)遠(yuǎn)程終端是否有數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)請求，一旦查詢到數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)請求，則獲取準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)，并通知發(fā)出數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)請求的遠(yuǎn)程終端傳輸結(jié)束，遠(yuǎn)程終端不再向其所在子網(wǎng)的主控終端提出數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)請求，然后遠(yuǎn)程終端所在子網(wǎng)的主控終端向上一級子網(wǎng)的主控終端提出數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)請求，直到所述準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)到達(dá)第一級子網(wǎng)I的主控終端；
(8)第一級子網(wǎng)I的主控終端將獲取到的所述準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)按照下行數(shù)據(jù)格式的要求，組成突發(fā)下行數(shù)據(jù)幀，按照突發(fā)下行數(shù)據(jù)幀和常規(guī)下行數(shù)據(jù)幀的傳輸策略，占用物理信道完成下傳；
(9)突發(fā)下行數(shù)據(jù)幀下傳結(jié)束后，第一級子網(wǎng)I的主控終端停止突發(fā)下行數(shù)據(jù)幀的傳輸，恢復(fù)傳輸之前的常規(guī)下行數(shù)據(jù)幀。
當(dāng)?shù)孛嬲緵]有向航天器多級子網(wǎng)中的某遠(yuǎn)程終端請求數(shù)據(jù)，但遠(yuǎn)程終端有突發(fā)下行數(shù)據(jù)需要下傳時，具體實(shí)現(xiàn)步驟為
SI :遠(yuǎn)程終端將突發(fā)下行數(shù)據(jù)封裝成遙測包，向其所在子網(wǎng)的主控終端提出數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)請求；
S2 :各級子網(wǎng)的主控終端以設(shè)定的時間為周期，查詢所在子網(wǎng)的遠(yuǎn)程終端是否有數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)請求，一旦查詢到數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)請求，則獲取遠(yuǎn)程終端準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)，并通知該遠(yuǎn)程終端數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束，然后向上一級子網(wǎng)的主控終端提出數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)請求，直到所述準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)到達(dá)第一級子網(wǎng)的主控終端；
S3:第一級子網(wǎng)的主控終端將獲取到的所述準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)按照下行數(shù)據(jù)格式的要求，組成突發(fā)下行數(shù)據(jù)幀，按照突發(fā)下行數(shù)據(jù)幀和常規(guī)下行數(shù)據(jù)幀的傳輸策略，占用物理信道完成下傳；
S4:突發(fā)下行數(shù)據(jù)幀下傳結(jié)束后，第一級子網(wǎng)的主控終端停止突發(fā)下行數(shù)據(jù)幀的傳輸，恢復(fù)傳輸之前的常規(guī)下行數(shù)據(jù)幀。
所述的突發(fā)下行數(shù)據(jù)幀和常規(guī)下行數(shù)據(jù)幀的傳輸策略是指突發(fā)下行數(shù)據(jù)幀搶占常規(guī)下行數(shù)據(jù)幀的傳送信道，或者突發(fā)下行數(shù)據(jù)幀和常規(guī)下行數(shù)據(jù)幀按照一定的比例輪流占用傳送信道下傳數(shù)據(jù)。
下面結(jié)合說明書附圖和具體實(shí)例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
某航天器器載網(wǎng)絡(luò)由3個子網(wǎng)構(gòu)成，其中子網(wǎng)I為第一級子網(wǎng)，可通過航天器應(yīng)答機(jī)直接與地面站進(jìn)行通信，子網(wǎng)2和子網(wǎng)3為第二級子網(wǎng)，各級子網(wǎng)中均設(shè)有1553B總線；在每個子網(wǎng)中，主控終端和遠(yuǎn)程終端均連接到本子網(wǎng)的1553B總線上，且主控終端工作于1553B總線控制模式，遠(yuǎn)程終端工作在1553B總線遠(yuǎn)程終端模式；而且，除第一級子網(wǎng)外， 其他各子網(wǎng)的主控終端還連接到上一級子網(wǎng)的1553B總線上，但是其仍工作在本子網(wǎng)的 1553B總線遠(yuǎn)程終端模式；如圖4所示，整個網(wǎng)絡(luò)的組成設(shè)備包括
數(shù)管系統(tǒng)管理單元SMU1、SMU2、SMU3 ；
姿軌控計算機(jī)GNCC1、GNCC2、GNCC3；
其他設(shè)備綜合接口單元、樣品轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)、采樣封裝控制器、電源控制器PIU等。
各數(shù)管系統(tǒng)管理單元工作于1553B總線控制模式(BC)，作為各子網(wǎng)的主控終端， 其他所有設(shè)備均工作在1553B總線遠(yuǎn)程終端模式(RT)，作為各子網(wǎng)的遠(yuǎn)程終端。
該航天器與地面站的通信信道由數(shù)管系統(tǒng)管理單元SMUl進(jìn)行統(tǒng)一控制，通過應(yīng)答機(jī)與地面站完成上下行通信，下行信道分為兩個虛擬信道VCl和VC2，其中VCl用于傳輸常規(guī)下行數(shù)據(jù)，VC2用于傳輸突發(fā)下行數(shù)據(jù)，平時VCl占用物理信道進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，當(dāng)有突發(fā)下行數(shù)據(jù)下行時，VC2搶占物理信道進(jìn)行傳輸，結(jié)束后釋放使用權(quán)，繼續(xù)傳輸VCl。8
以讀出該航天器的突發(fā)下行數(shù)據(jù)為例，地面站命令主控終端按照指定讀出長度， 將子網(wǎng)2的遠(yuǎn)程終端GNCC2的內(nèi)存數(shù)據(jù)下傳至地面站，供地面分析使用。如圖5所示，具體實(shí)現(xiàn)步驟為
(I)地面站生成符合CCSDS規(guī)定格式的GNCC2遙控包，其中包含GNCC2的內(nèi)存讀出指令，按照上行信道的上行注入格式的要求，封裝為子網(wǎng)2的遙控幀，并將遙控幀發(fā)送給航天器，經(jīng)應(yīng)答機(jī)解調(diào)后傳送至SMUl ；
(2)SMU1根據(jù)遙控幀標(biāo)識，識別該幀為子網(wǎng)2的數(shù)據(jù)，將其轉(zhuǎn)發(fā)至SMU2 ；SMU1完成轉(zhuǎn)發(fā)后，繼續(xù)進(jìn)行其他工作；
(3) SMU2根據(jù)遙控包標(biāo)識，識別該遙控包為GNCC2的遙控包，將其轉(zhuǎn)發(fā)至GNCC2 ； SMU2完成轉(zhuǎn)發(fā)后，繼續(xù)進(jìn)行其他工作；
(4)GNCC2從該遙控包中識別出自身的內(nèi)存讀出指令后，準(zhǔn)備好相應(yīng)的數(shù)據(jù)，并封裝成符合CCSDS規(guī)定格式的遙測包，通過總線發(fā)送矢量字的方式向SMU2提出數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)請求；
(5)SMU2以125ms為周期，查詢GNCC2是否有數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼埱螅坏┎樵兊皆撜埱螅?則獲取該數(shù)據(jù)，通過同步字通知GNCC2數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束，GNCC2不再向SMU2提出數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)請求，然后SMU2通過總線發(fā)送矢量字的方式向SMUl提出數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)請求；
(6)SMU1以125ms為周期，查詢SMU2是否有數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼埱螅坏┎樵兊皆撜埱螅?則獲取該數(shù)據(jù)，通過同步字通知SMU2數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束，SMU2不再向SMUl提出數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)請求；
(7)SMU1將獲取到的遙測包按照下行數(shù)據(jù)格式的要求，組成突發(fā)下行數(shù)據(jù)幀，調(diào)度 VC2搶占物理信道完成下傳；
(8)突發(fā)下行數(shù)據(jù)幀下傳結(jié)束后，SMUl停止VC2，恢復(fù)VCl繼續(xù)傳輸常規(guī)下行數(shù)據(jù)。
綜上所述，以上僅為本發(fā)明的一種較佳實(shí)例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于航天器多級子網(wǎng)的突發(fā)下行數(shù)據(jù)通信方法，航天器多級子網(wǎng)由多個子網(wǎng)組成，其中，第一級子網(wǎng)中的主控終端直接通過航天器應(yīng)答機(jī)與地面站進(jìn)行通信；子網(wǎng)中的主控終端為上ー級子網(wǎng)中的遠(yuǎn)程終端；其特征在于 所述突發(fā)下行數(shù)據(jù)通信方法具體實(shí)現(xiàn)步驟如下 (1)地面站生成向某遠(yuǎn)程終端請求數(shù)據(jù)的遙控包，按照上行信道的上行注入格式的要求封裝為遙控幀，遙控幀中攜帶遙控幀標(biāo)識用于表示遙控幀屬于哪個子網(wǎng)；將所述遙控幀發(fā)送給航天器，經(jīng)應(yīng)答機(jī)解調(diào)后傳送至第一級子網(wǎng)的主控終端； (2)第一級子網(wǎng)的主控終端根據(jù)遙控幀標(biāo)識判斷所接收的遙控幀是否屬于本級子網(wǎng)，若是，則根據(jù)遙控包內(nèi)容直接通知對應(yīng)的遠(yuǎn)程終端準(zhǔn)備數(shù)據(jù)，不再等待，轉(zhuǎn)而執(zhí)行其他エ作；否則將遙控幀轉(zhuǎn)發(fā)至自身所連接的下一級子網(wǎng)的主控終端，并在完成轉(zhuǎn)發(fā)后轉(zhuǎn)而執(zhí)行其他工作； (3)各級子網(wǎng)的主控終端根據(jù)遙控幀標(biāo)識判斷所接收的遙控幀是否屬于本級子網(wǎng)，若是，則根據(jù)遙控包內(nèi)容直接通知對應(yīng)的遠(yuǎn)程終端準(zhǔn)備數(shù)據(jù)，否則將遙控幀轉(zhuǎn)發(fā)至自身所連接的下一級子網(wǎng)的主控終端，直至通知到地面站要求上傳數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程終端準(zhǔn)備數(shù)據(jù)； (4)地面站要求上傳數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程終端根據(jù)遙控包內(nèi)容準(zhǔn)備好相應(yīng)的數(shù)據(jù)，并封裝成遙測包，向其所在子網(wǎng)的主控終端提出數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)請求； (5)各級子網(wǎng)的主控終端以設(shè)定的時間為周期，查詢所在子網(wǎng)的遠(yuǎn)程終端是否有數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)請求，一旦查詢到數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)請求，則獲取遠(yuǎn)程終端準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)，并通知該遠(yuǎn)程終端數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束，然后向上一級子網(wǎng)的主控終端提出數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)請求，直到所述準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)到達(dá)第一級子網(wǎng)的主控終端； (6)第一級子網(wǎng)的主控終端將獲取到的所述準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)按照下行數(shù)據(jù)格式的要求，組成突發(fā)下行數(shù)據(jù)幀，按照突發(fā)下行數(shù)據(jù)幀和常規(guī)下行數(shù)據(jù)幀的傳輸策略，占用物理信道完成下傳； (7)突發(fā)下行數(shù)據(jù)幀下傳結(jié)束后，第一級子網(wǎng)的主控終端停止突發(fā)下行數(shù)據(jù)幀的傳輸，恢復(fù)傳輸之前的常規(guī)下行數(shù)據(jù)幀。
2.如權(quán)利要求I所述的ー種用于航天器多級子網(wǎng)的下行數(shù)據(jù)通信方法，其特征在于所述航天器多級子網(wǎng)中的各子網(wǎng)中均設(shè)有1553B總線；在每個子網(wǎng)中，主控終端和遠(yuǎn)程終端均連接到本子網(wǎng)的1553B總線上，且主控終端工作于1553B總線控制模式，遠(yuǎn)程終端工作在1553B總線遠(yuǎn)程終端模式；而且，除第一級子網(wǎng)外，其他各子網(wǎng)的主控終端還連接到上一級子網(wǎng)的1553B總線上。
3.如權(quán)利要求I所述的ー種用于航天器多級子網(wǎng)的下行數(shù)據(jù)通信方法，其特征在于 當(dāng)?shù)孛嬲緵]有生成并發(fā)送向航天器多級子網(wǎng)中的某遠(yuǎn)程終端請求數(shù)據(jù)的遙控包，但所述遠(yuǎn)程終端有突發(fā)下行數(shù)據(jù)需要下傳時，具體實(shí)現(xiàn)過程為 Si:遠(yuǎn)程終端將突發(fā)下行數(shù)據(jù)封裝成遙測包，向其所在子網(wǎng)的主控終端提出數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)請求； S2:各級子網(wǎng)的主控終端以設(shè)定的時間為周期，查詢所在子網(wǎng)的遠(yuǎn)程終端是否有數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)請求，一旦查詢到數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)請求，則獲取遠(yuǎn)程終端準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)，并通知該遠(yuǎn)程終端數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束，然后向上一級子網(wǎng)的主控終端提出數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)請求，直到所述準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)到達(dá)第一級子網(wǎng)的主控終端；· 53:第一級子網(wǎng)的主控終端將獲取到的所述準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)按照下行數(shù)據(jù)格式的要求，組成突發(fā)下行數(shù)據(jù)幀，按照突發(fā)下行數(shù)據(jù)幀和常規(guī)下行數(shù)據(jù)幀的傳輸策略，占用物理信道完成下傳； ·54:突發(fā)下行數(shù)據(jù)幀下傳結(jié)束后，第一級子網(wǎng)的主控終端停止突發(fā)下行數(shù)據(jù)幀的傳輸，恢復(fù)傳輸之前的常規(guī)下行數(shù)據(jù)幀。
4.如權(quán)利要求I或權(quán)利要求3所述的ー種用于航天器多級子網(wǎng)的下行數(shù)據(jù)通信方法，其特征在于所述的突發(fā)下行數(shù)據(jù)幀和常規(guī)下行數(shù)據(jù)幀的傳輸策略是指突發(fā)下行數(shù)據(jù)幀搶占常規(guī)下行數(shù)據(jù)幀的傳送信道，或者突發(fā)下行數(shù)據(jù)幀和常規(guī)下行數(shù)據(jù)幀按照一定的比例輪流占用傳送信道下傳數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于航天器多級子網(wǎng)的突發(fā)下行數(shù)據(jù)通信方法，屬于通信技術(shù)領(lǐng)域。地面站生成遠(yuǎn)程終端A遙控包，封裝為遙控幀傳送至第一級子網(wǎng)主控終端；各級子網(wǎng)主控終端判斷遙控幀是否屬于本級子網(wǎng)，若是，則通知對應(yīng)的遠(yuǎn)程終端準(zhǔn)備數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)而執(zhí)行其他工作；否則將遙控幀轉(zhuǎn)發(fā)至下一級子網(wǎng)的主控終端，直至通知到遠(yuǎn)程終端A準(zhǔn)備數(shù)據(jù)；遠(yuǎn)程終端A準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)后提出請求；各級子網(wǎng)主控終端一旦查詢到遠(yuǎn)程終端有請求時，獲取數(shù)據(jù)，然后向上一級子網(wǎng)主控終端提出請求，直到數(shù)據(jù)到達(dá)第一級子網(wǎng)主控終端；第一級子網(wǎng)主控終端將獲取的數(shù)據(jù)組成突發(fā)下行數(shù)據(jù)幀，調(diào)度對應(yīng)信道完成下傳；下傳結(jié)束后，恢復(fù)傳輸常規(guī)下行數(shù)據(jù)。本發(fā)明能夠提高航天器器載網(wǎng)絡(luò)傳輸突發(fā)下行數(shù)據(jù)的靈活性。
文檔編號H04L12/40GK102984220SQ201210455040
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月13日
發(fā)明者穆強(qiáng), 張亞航, 郭堅(jiān), 袁珺, 彭兢, 張紅軍, 葉志玲, 程慧霞, 裴楠, 禹霽陽 申請人:北京空間飛行器總體設(shè)計部