基于數據包的航天器數管模擬器軟件設計
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2 軟件機制
2．1 數據包
隨著航天技術的發展，航天器上下行數據的信息量急劇增大，種類繁多復雜，各種信息的特點和對傳輸的要求差異大，信源已經不是單點信息字，而是經過處理的信息集合，同時多用戶信源的信息需要通過同一物理信道傳輸。傳統的PCM測控傳輸幀已很難適應這些變化。
數據包是由星上信源(分系統或設備)的一個應用過程產生的數據包，它包含了一組觀測數據及相應的輔助數據。數據包概念的本質是航天器內運行的多個應用系統創建各自的單元數據，允許航天器上各數據系統通過空地通信信道傳輸這些數據。
數據包由航天器內的應用系統根據數據處理需要產生，間隔和長度固定或者可變，數據包允許各個應用系統優化它的數據結構和長度，這樣每個數據源就可以獨立于其他數據源定義與自身相適應數據結構。除了標識數據源和包特征的包頭外，數據內容完全由航天器上各個應用系統決定。
同傳統的傳輸幀格式比較，基于數據包的傳輸幀包含有應用系統及數據路由信息，數據裝配能力強，數據傳輸靈活，采樣時間間隔可以不固定。這樣就對航天器和地面設備之間的數據通信帶來了很大的方便。
2．2 數據處理分層體制
現代數據系統主要面向數據包信源信宿，用戶可以按照“需求驅動”的原則自主轉換數據包格式和內容，使用分層數據處理的方法，為用戶提供更高的靈活性。
數管模擬器使用分層數據處理體制可以利用數據包，將復雜的航天器控制過程簡化為由各層一系列簡單的標準操作同等實現，層與層之間按照一定的協議有標準的數據格式接口，其層次模型可以用圖3說明。本文引用地址：http://www.104case.com/article/186899.htm
應用過程層主要完成星上設備數據的管理和分發功能，這個層中不同應用過程構成一個系統，分別對應管理星上某一個任務，對應于與模擬器對接的各個星上設備數據的產生與接收。
分包層的業務是提供星上設備和數管模擬器之間端對端的用戶應用數據傳輸。數據下傳時，分包層接收應用過程層經過格式轉換后的具體數據流，將它封裝在標準的交換數據格式中，依靠分段層支持，完成數據下傳功能。數據上傳時，分包層將分段層發送過來的數據解析，并以數據包的形式發送給應用過程層。
分段層完成數管模擬器與地面總控設備的數據傳輸。數據下傳時，提供的業務是單向的。數據上傳時，分段層接收地面總控設備信息，并將數據解析后以數據包發送給不同的星上設備。
信道業務層是數管模擬器和地面總控設備通信的物理鏈路，本模擬器使用RS422總線通信，通信速率為115．2kb／s。
3 軟件實現
3．1 上下行通道數據幀
在新一代航天器應用中不同的應用程序產生的數據源包可能是不同的發生率和包長度，這些源包是自主發生的，源包之間是異步的。數管模擬器需要接收組織這些數據包，并在分段層內完成下行數據幀的組織發送，參見CCSDS遙測數據鏈路協議建議，設計下行數據幀格式如圖4所示。
下行數據幀長度固定，共有768個字節。頭兩個字節為數據幀的幀同步字，占用兩個字節，用于完成相鄰幀的區分；星上時間共占用了6個字節的長度：第768個字節為幀計數，大小為0～255：第9個字節到第767個字節存放源包數據，如果源包數據小于767個字節，將下行數據幀中的多余部分填充為0。數據域中的數據包可以是遙測采集數據包、GNC數字量遙測數據包、下卸內存包等。
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