关于开展空间数据传输领域国际标准化工作的思考

· 文|中国航天标准化研究所 周玉霞

关于开展空间数据传输领域国际标准化工作的思考

· 文|中国航天标准化研究所 周玉霞

航天标准国际化是航天大国走向航天强国的重要抓手。本文从分析空间数据传输系统领域的国际标准化现状及发展趋势入手，结合空间数据系统咨询委员会（CCSDS）标准化工作进展，系统梳理国际标准制定规则与一般过程，提出了我国开展航天国际标准化工作的发展思路与重点方向，期望对在CCSDS组织开展主导性制定标准建议书提供借鉴。

空间数据系统咨询委员会 标准化 体系结构

我国正在从航天大国向航天强国迈进，航天科研生产能力和科研水平大幅提高，航天“硬实力”已经顺利进入快速提升轨道。如何同步快速提升我国航天“软实力”，实现“两手抓，两手都要硬”，已经成为我们面临的重要课题和重大挑战。标准国际化是航天大国走向航天强国的重要标志，是“软实力”的核心组成部分，有效支撑航天“硬实力”发展的体现。标准国际化的核心任务是主导制定国际航天标准，在国际航天领域中提升话语权和竞争力。

空间数据系统咨询委员会（CCSDS）于1982年成立，目的是为普遍关心的空间数据系统的开发、操作和控制问题提供一个论坛，积极推进空间数据和信息系统的标准化开发，出版相关的“标准建议书”，降低世界各国空间机构空间探测的开发成本，促进国际空间任务之间的相互支持，改善空间数据的可理解性，并妥善保管数据的相关文档，促进国际应用。

目前，我国航天国际标准化活动已跨入实质性参与阶段，尤其在跟踪研究CCSDS组织发布的标准建议书方面已经取得了突破性进展。中国国家航天局于2008年代表中国作为正式成员身份加入CCSDS组织，中国空间技术研究院、中国科学院和北京测控通信和跟踪技术研究所也以CCSDS观察员身份长期开展相关的跟踪研究。如何在空间数据传输领域深入开展国际标准化工作，如何实质性地参与CCSDS组织活动，主导制定相关国际标准，是从事该领域的相关科研工作者需要考虑的问题，笔者结合自身工作体会，提出一些建议，供读者参考。

一、空间数据传输国际标准化现状

1.空间数据传输国际标准化组织

国际标准是指国际标准化组织（ISO）、国际电工委员会（IEC）和国际电信联盟（ITU）制定的标准，以及国际标准化组织（ISO）确认并公布的其他国际组织制定的标准。国际标准化组织（International Organization for Standardization，ISO ) 成立于1947年，总部设在瑞士日内瓦。它是一个全球性的非政府组织，联合国甲级咨询机构，由各国国家标准化机构组成的世界范围的联合会，现有161个成员，我国是正式成员国（P成员），中国国家标准化管理委员会（SAC）代表国家参加ISO的工作。

航天国际标准制定主要是国际标准化组织/航空航天标准化技术委员会（ISO/TC20）下属的2个分技术委员会SC13（空间数据与信息传输系统标准化分技术委员会）和SC14（空间系统及其应用标准化分技术委员会）完成。空间数据传输的国际标准制定工作在ISO/TC20/SC13分技术委员会负责下制定。

空间数据与信息传输系统分技术委员会作为TC20第13分技术委员会（TC20/SC13）是根据1988年4月ISO/TC20第29届年会的第504号决议和1989年第30届年会的第530号决议于1989年正式成立，主要负责空间数据传输方面的标准制定、修订工作。根据SC13的章程和有关规定，其宗旨是：①根据有关组织和成员提出的建议及标准化的需要，制定空间数据与信息传输和交换的国际标准；②凡其他组织已制定并得到国际上广泛承认的、并适合国际数据系统标准化的技术文件，SC13将承认并利用这些文件，避免重复制定国际标准；③在空间技术方面，推动并鼓励国际合作和科技进步，并为国际间合作的项目和任务，包括航天、地面无线电技术、空间与地面跟踪网络等寻求和开创新的方案；④推动发达国家和发展中国家在空间应用领域内的合作，其中包括空间和地面跟踪网络和数据共享。根据章程规定，SC13认可CCSDS的最终技术文档（蓝皮书或紫皮书）直接作为国际标准草案（DIS稿），TC20/SC13和CCSDS组织具有密不可分的关系。

CCSDS自成立以来经过30年的发展，目前已有39个空间机构参与支持，逐步建立了一套基本的空间通信标准，其中大部分已成为国际标准，并被广泛应用于空间通信领域，超过500个空间任务采用了CCSDS标准建议书。CCSDS主要由成员机构、观察员、联络组织和合作伙伴组成，一个国家只能有一个代表组织作为正式成员参加，但允许一个国家有多个研究组织参加CCSDS。目前，CCSDS已有11个成员组织，28个观察员以及100多个工业合作伙伴。

CCSDS的管理结构示意图如图1所示，顶层组成包含CCSDS管理委员会（CMC）和CCSDS工程指导小组（CESG）两部分。其中CMC的附属机构包含ISO/TC20/SC13分技术委员会、CCSDS联络组织、工业关系管理组织、客户关系管理组织、CCSDS秘书处以及空间标识符分配机构（SANA）；CESG包括由3个研究范围衍生出的6个学科业务领域（Aera），每个业务领域又包含若干工作组（WG）和专业组（BOF）。

图1 CCSDS的管理结构示意图

2. CCSDS标准化工作进展

CCSDS的主要成果是一系列标准化文件和建议书，最终文件蓝皮书即是CCSDS的研究成果，各成员国组织应参照执行，但不具约束力。

CCSDS现共有各类文件109项，文件主要分为三类：标准建议书、技术报告和非技术性的管理文件或报告，这些建议书以不同的颜色的封面来区分文件起草过程中的不同版本及其性质。标准建议书主要为经批准并正式出版的技术建议书（蓝皮书）和操作规程建议（紫皮书），正在编制的技术标准建议书草案（红皮书）；技术报告包括对建议书中的技术、设备使用和执行提供技术指导的技术报告（绿皮书）以及实验规范类技术报告（橙皮书）为经批准并正式出版的技术建议书（蓝皮书）和操作规程建议（紫皮书）；非技术性管理文件或报告，主要形s式为黄皮书，一般为CCSDS的规章、程序和会议纪要等内容；被新版本代替或是因其他原因被废止的过期文档标识为银皮书。

截至2014年5月，CCSDS发布的相关标准建议书和文档情况如表1所示。

表1 CCSDS发布的相关标准统计情况表

3. 空间数据传输国际标准化文件制定程序

根据ISO/IEC工作导则规定，国际标准制定工作由技术委员会（TC）或其下属的分技术委员会（SC）负责，而国际标准制定过程一般包括新工作项目提案阶段、工作组草案准备阶段、委员会草案阶段、国际标准草案询问阶段、最终国际标准批准阶段以及最后出版阶段共六个阶段，具体见表2所示。SC13分技术委员会发布的标准目前均是采用“封面法”方式将CCSDS标准建议书转化成国际标准，其工作过程与常规新标准的制定有很大区别。SC13发布国际标准只需对CCSDS标准建议书进行询问（DIS和FDIS）和出版（ISO）两个阶段，一般只做编辑性修改，主要技术问题由CCSDS提交标准建议书负责解决。

表2 国际标准项目阶段及相关文件说明

CCSDS的各类文档形成轨迹如图2所示。各类提议、技术建议以白皮书形式表明其原始状态，原始状态的白皮书有三个演进的路线，一是标准，其演进路线为由白皮书到红皮书再到蓝皮书或紫皮书三个阶段；二是非标准的技术文件，其演进路线为由白皮书到绿皮书和橙皮书二个阶段；三是管理文件，其演进路线为由白皮书到黄皮书。从图2可以看出，CCSDS标准性文件正好经历了国际标准项目的前三个阶段，这三个阶段基本上对应为国际标准制定的前三个阶段，白皮书对应提案阶段的NP，红皮书对应准备阶段的WD稿，蓝皮书（紫皮书）对应委员会阶段的CD稿。

图2 CCSDS的各类文档形成轨迹

二、“引进来”与“走出去”相结合推动我国航天国际标准化工作

开展国际标准化工作具有十分重要的意义：①建立一套适应我国航天发展的国际标准化工作模式；②逐步深入，主导制定一批国际航天标准；③通过开展国际标准化工作，可带出一支国际标准化人才队伍。

CCSDS组织以及ISO国际标准化工作分析表明：开展空间数据传输领域国际标准化制定工作，必须积极参加CCSDS组织的活动，实质性地参与该组织相关工作组活动，逐步熟悉该组织的工作模式和工作重点，有目标有步骤地开展我国航天标准国际化工作。

首先明确工作领域和工作方向，了解和掌握该领域的背景情况。具体包括：①跟踪CCSDS以及其他相关组织标准现状，工作动态以及未来发展方向与趋势等方面的内容；②了解和分析国外主要航天大国的标准化现状以及参与该组织国际标准化工作动态等；③分析我国航天技术现状以及标准化现状等，提出开展国际标准化工作的目标以及主要工作内容，相应形成工作指南性文件以及配套的机制。

其次做好“引进来”和“走出去”两方面的工作。“引进来”的工作也称为国际标准中国化，即将国际先进标准通过分析研究和吸收，转化成我国的标准，可以根据应用的实际需要转化成国家标准（含国家军用标准）以及行业标准；“走出去”的工作也称为中国标准国际化，即将我国的标准通过国际标准化组织或其他组织，按照既定的工作程序开展国际标准的制定工作，使我国的标准成为国际标准，使我国能在该领域具有一定的话语权和主导权。

三、系统推进与专题突破相结合，做好“引进来”标准化工作

1. CCSDS国际标准已在我国得到广泛应用

我国自CCSDS组织成立以来，就积极跟踪研究其发布的相关标准。尤其是中国空间技术研究院自1992年以观察员的身份加入到CCSDS组织后，开展了大量的情报跟踪研究，并组织国内相关专家开展数据信息传输领域的交流研讨，组织专家翻译了大量的CCSDS蓝皮书和技术文件，出版了《空间数据系统》图书，为我国在航天型号任务中采用CCSDS标准建议书起到了积极的推动作用。同时标准化工作也取得了很好的成绩，根据我国实际应用的需要，将部分CCSDS蓝皮书的标准建议书经过裁剪，以采标的形式制定了我国的相关标准，其中最有代表性的标准为航天器测控与数据管理系列标准。

2.国际标准引进来工作存在较大提升空间

我国开展国际标准引进工作虽然取得了较大的成绩，但仍然有较大的提升空间，主要表现在三个方面：一是CCSDS组织及标准的跟踪研究成果突出，形成了很好的技术基础储备，但均是各参与单位自发组织开展，造成很多基础性工作的重复；二是 CCSDS标准的应用、推广和采标工作取得一定成果，但是没有统筹系统的策划，按照CCSDS组织的空间体系结构规划我国空间数据传输系统标准制定工作；三是我国开展CCSDS标准研究、应用和国内标准制定工作在20世纪90年代末和21世纪初期为高峰期，但后期工作未能持续有效的深入开展，尤其是相关标准制修订和国外标准转化工作未能持续推进。

3. 做好标准引进工作的几点想法

一是站在国家层面开展空间数据传输领域的标准化工作，要充分借鉴先进的国际标准，全面梳理我国需要制定的相关标准，形成相关的标准项目群。

二是在做好系统策划的基础上，结合重点领域应用开展专题研究，重点突破，有目标、有步骤地开展标准引进。

三是对在研CCSDS标准建议书开展同步研究，及时跟进研制进程，及时融入我国意见，并通过分析对标，提出采标方案。采标工作要“重过程，重融合，重采用”，使采标的标准真正得到应用。

四是按照“满足急需，兼顾长远”的原则有序地开展标准编制工作，适合制定成国家标准的可以通过全国宇航技术及应用标技委进行标准项目申请，完成标准编制与发布工作；适合制定成国家军用标准的，可以通过航天装备军标委进行项目申请，完成军用标准的编制与发布工作。

五是对于已经制定的标准，需要修订的，要按照相关程序，结合CCSDS的最新标准以及我国实际应用情况，开展相关标准的修订工作。

四、优势突破与领域拓展相结合，做好“走出去”标准化工作

1. 我国已具备了开展标准走出去的基础

主要体现在两个方面：一是经过一段时间的发展，目前我国相关单位根据自身需求和工作特点以不同身份积极参加了该组织的技术会议和管理会议，对详细的工作程序和规则有了清晰认识；二是融入工作取得阶段突破，从近几年参加技术层面的会议情况看，我国正在逐步深入参与到各工作组的具体工作中，对关注领域的工作组草案提出了很好的技术意见，尤其是承担了Voice工作组的《话音及音频通信》部分编写工作取得了实质性进展。

2. 我国航天标准走出去工作急需深化

航天标准走出去是体现国家综合实力和技术水平的重要指证。我国航天标准国际化急需深入推进，一是急需通过制定数个甚至数十个国际标准提升软实力和地位；二是急需在国际标准制定过程中充分吸收有利于我国航天技术特色的意见建议；三是主导性标准制定需要进一步取得多方支持，因为CMC是唯一有权批准CCSDS文档发布或文档正式复审的机构，CMC会员都有资格投票决定是否可以发布相应文档。

3. 做好标准走出去的几点想法

一是在前期跟踪研究的基础上形成系列工作指导手册，并开展CCSDS标准化工作相关培训工作，让从事CCSDS技术研究相关人员了解该组织的工作程序和规则，熟悉其标准性文件编写规则，培养和锻炼出一批可以从事国际标准化工作的人才队伍。

二是扎实做好在该组织的相关工作，通过参与WG或BOF会议讨论，了解其制定标准的方向和重点；通过完成CMC投票任务和秘书处的反馈信息，了解各国对标准的意见，学习航天强国是如何在标准中体现自身利益等，逐步融入到各项工作中去。

三是根据CCSDS组织的三个研究范围，六个专业领域，依托新成立的协调工作组和专家组，结合我国在空间数据传输领域的技术发展现状和优势，梳理我国可参与和主导制定CCSDS标准建议书的重点方向，形成工作指南或建议性文件。

四是进一步突出主导制定工作重点，明晰策略，以点带面。一方面，以语音工作组目前的工作为基础联合制定标准建议书，将我国的具体做法和技术特色融入其标准草案中；另一方面，结合我国信道编码技术优势，培育制定新工作项目计划，在时机成熟时提出标准建议书编制要求。

五、结束语

中国航天要走向世界，融入国际航天的“大市场”，参与国际竞争与合作，需要我国航天工作者熟悉并运用国际规则，力求主导国际规则。国际航天标准无疑是“国际规则”和航天先进技术和经验的重要载体，一方面及时应用国际标准，全面跟踪国际标准化发展趋势和发达国家标准竞争策略，加强与国际标准分析比对，借鉴国外先进的航天技术和经验，完善我国相关标准体系，避免因标准不符或滞后对我国航天产业造成不利影响，为国际合作奠定基础；另一方面主导制定国际标准，根据国际航天标准的制定特点，遵循国际标准制定准则，发挥国家技术优势，以已有标准为基础，选择突破口积极推动我国标准国际化。坚持“引进来”和“走出去”相结合对于推动我国迈进航天强国具有十分重要的意义。

[1] CCSDS Publications Manual. CCSDS Record, CCSDS A20.0-Y-2. Yellow Book. Issue 2. Washington, D.C.:CCSDS, June 2005.

[2] Organization and Processes of the CCSDS. CCSDS Record, CCSDS A02.1-Y-2. Yellow Book. Issue 3.Washington, D.C.: CCSDS, July 2011.

[3] Restructured Organization and Processes of the CCSDS.CCSDS A02.1-Y-2. Yellow Book. Issue 2. Washington,D.C.: CCSDS, April 2004.

[4] Procedures Manual for the CCSDS. CCSDS A00.0-Y-9.Yellow Book. Issue 2. Washington, D.C.: CCSDS,November 2003.