基于数据包的航天器数管模拟器软件设计
2 软件机制
2．1数据包
随着航天技术的发展，航天器上下行数据的信息量急剧增大，种类繁多复杂，各种信息的特点和对传输的要求差异大，信源已经不是单点信息字，而是经过处理的信息集合，同时多用户信源的信息需要通过同一物理信道传输。传统的PCM测控传输帧已很难适应这些变化。
数据包是由星上信源(分系统或设备)的一个应用过程产生的数据包，它包含了一组观测数据及相应的辅助数据。数据包概念的本质是航天器内运行的多个应用系统创建各自的单元数据，允许航天器上各数据系统通过空地通信信道传输这些数据。
数据包由航天器内的应用系统根据数据处理需要产生，间隔和长度固定或者可变，数据包允许各个应用系统优化它的数据结构和长度，这样每个数据源就可以独立于其他数据源定义与自身相适应数据结构。除了标识数据源和包特征的包头外，数据内容完全由航天器上各个应用系统决定。
同传统的传输帧格式比较，基于数据包的传输帧包含有应用系统及数据路由信息，数据装配能力强，数据传输灵活，采样时间间隔可以不固定。这样就对航天器和地面设备之间的数据通信带来了很大的方便。
2．2 数据处理分层体制
现代数据系统主要面向数据包信源信宿，用户可以按照“需求驱动”的原则自主转换数据包格式和内容，使用分层数据处理的方法，为用户提供更高的灵活性。
数管模拟器使用分层数据处理体制可以利用数据包，将复杂的航天器控制过程简化为由各层一系列简单的标准操作同等实现，层与层之间按照一定的协议有标准的数据格式接口，其层次模型可以用图3说明。本文引用地址：//m.amcfsurvey.com/article/186899.htm
应用过程层主要完成星上设备数据的管理和分发功能，这个层中不同应用过程构成一个系统，分别对应管理星上某一个任务，对应于与模拟器对接的各个星上设备数据的产生与接收。
分包层的业务是提供星上设备和数管模拟器之间端对端的用户应用数据传输。数据下传时，分包层接收应用过程层经过格式转换后的具体数据流，将它封装在标准的交换数据格式中，依靠分段层支持，完成数据下传功能。数据上传时，分包层将分段层发送过来的数据解析，并以数据包的形式发送给应用过程层。
分段层完成数管模拟器与地面总控设备的数据传输。数据下传时，提供的业务是单向的。数据上传时，分段层接收地面总控设备信息，并将数据解析后以数据包发送给不同的星上设备。
信道业务层是数管模拟器和地面总控设备通信的物理链路，本模拟器使用RS422总线通信，通信速率为115．2kb／s。
3 软件实现
3．1 上下行通道数据帧
在新一代航天器应用中不同的应用程序产生的数据源包可能是不同的发生率和包长度，这些源包是自主发生的，源包之间是异步的。数管模拟器需要接收组织这些数据包，并在分段层内完成下行数据帧的组织发送，参见CCSDS遥测数据链路协议建议，设计下行数据帧格式如图4所示。
下行数据帧长度固定，共有768个字节。头两个字节为数据帧的帧同步字，占用两个字节，用于完成相邻帧的区分；星上时间共占用了6个字节的长度：第768个字节为帧计数，大小为0～255：第9个字节到第767个字节存放源包数据，如果源包数据小于767个字节，将下行数据帧中的多余部分填充为0。数据域中的数据包可以是遥测采集数据包、GNC数字量遥测数据包、下卸内存包等。
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