一种快速响应型卫星的遥测方案

陆荣 扈宗鑫

【摘要】 随着航天技术的发展和应用，快速空间响应型卫星的发展需求脱颖而出，成为当前世界航天领域的新热点。快速响应型卫星主要有研制周期短、成本投入低、承载载荷不确定等特点，本文提出了一种适应快速响应型卫星的遥测方案。

【关键词】 快速响应 遥测

一、前言

为达到快速生产、快速总装、快速测试、快速发射的目的，提出了快速响应型卫星，快速响应型卫星有两个显著的特点：综合电子系统和即插即用。综合电子系统是指将卫星平台传统的测控、数传、数管等分系统功能进行一体化设计；即插即用是指需要满足承载载荷不确定的特点。在此基础上，设计了一种适应快速响应卫星的遥测方案。

二、遥测信息分类

1）工程遥测数据。工程遥测为卫星各设备的状态监测参数，反应卫星基本健康状态。工程遥测参数按照信号特征可分为模拟量、温度量及数字量。按照遥测信息更新的快慢，大体可分为工程快遥测、工程一般遥测、工程慢遥测。

2）内存下载数据。内存下载主要为卫星各计算机存储区参数，内存下载可按照地面指令按块下载指定内存数据，包括延遥存储区、遥测组帧区、程序变量存储区、程控作业表存储区及其它各缓存区。

3）注数返回数据。为了确保卫星对上行注数接收的正确性，在必要时，需要将上行注数包直接组帧下行转发。地面根据上下行数据比对结果来判断上行注数是否有效。

三、遥测信息格式

遥测信息格式主要分遥测帧格式与遥测包格式，本文以遥测帧长256字节，各字节依次按W0～W255排序为例。

3.1遥测帧格式

采用符合CCSDS标准的分包遥测方案，遥测帧格式主要由帧同步字、帧主导头、帧副导头及分包遥测区组成，帧格式见下表。

传送帧格式说明如下：1）帧同步码：用于遥测数据帧的同步；2）帧主导头中主要包含：版本号、卫星代号、帧计数、方式字、首导头指针等；3）帧副导头：填充卫星平台物理信道的参数。4）分包遥测区：用于传送工程遥测包、内存下载数据包及注数返回数据包，遥测分包区可以按照。

3.2遥测包格式

遥测包由包主导头和包数据域组成，包主导头包含版本号、包识别、包顺序控制、包长三部分，如下表所示。

包主导头：1）版本号：表示源包格式；2）类型指示：表示遥测包，与遥控包相区分；3）副导头标志：表示有无副导头；4）应用过程识别符：用于区别产生源包的数据源及其种类，应用过程识别符规定了需要处理的源包和不需要处理的源包；5）分段标志：用于遥测包的分段传输；6）包序列计数：表示包的连续性；7）包长：表示包的长度；8）数据域：用于传输遥测应用数据。

四、遥测实施方案

卫星以遥测帧表的方式进行遥测帧组包、组帧，遥测帧表是预先设置的卫星综合电子计算机中，通过遥控方式修改。

4.1遥测帧表设计

遥测帧表是由遥测包包识别、包“快/中/慢”属性及其他属性组成的包请求列表。遥测实施方案根据“遥测帧表”来实现分包区遥测包的填充。“遥测帧表”可分为快包帧表、中包帧表、和慢包帧表。

1）遥测帧表生成。1、卫星上预存快包帧表、中包帧表、慢包帧表。2、可响应遥控注数，通过总线采集各下位机的电子数据表格，并根据电子数据表格中的遥测包及其快、中、慢属性，自动生成快包帧表、中包帧表、慢包帧表。

2）遥测帧表调整。地面可注数调整遥测帧表中遥测包的“快/中/慢”属性信息，遥测包属性信息调整后，卫星需及时调整快包帧表、中包帧表、慢包帧表。例如收到将一个慢包帧表中的遥测慢包属性修改为遥测快包的命令后，在下一个时间周期开及时调整快包帧表、中包帧表、慢包帧表。

4.2即插即用设计

卫星可根据实际需求，在卫星上即时安装设备（下位机），安装的设备接入系统后，通过总线与综合电子计算机通信，并上报自身的遥测帧表，遥测帧表中包含遥测数据包的长度及其快、中、慢属性，综合电子计算机自动修改更新快包帧表、中包帧表、慢包帧表，实现即插即用的功能。卫星可自主根据各下位机的需求分配遥测资源，卫星下位机的增减不需要更改遥测软件。卫星顶层设计时需要制定一个规范，各下位机根据规范定义自身的遥测数据包以及电子数据表格。

五、结束语

随着信息技术、空间技术的高速发展和相互结合，快速响应型卫星的需求越来越强烈，本文提出的遥测方案具有即插即用自适应以及在轨可编程的优点，遥测数据包没有严格的下传速率，希望此方案能给出一种新的思路。