我國(guó)空間站信息系統(tǒng)的綜合技術(shù)研究

孔繁青 郭永林

（中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所）

1 前言

空間站是一個(gè)遠(yuǎn)離地球獨(dú)立、長(zhǎng)期在太空中服務(wù)的多功能體，一般由多個(gè)功能模塊或功能艙構(gòu)成的，航天員要在上面工作和生活，要進(jìn)行艙外活動(dòng)等，要對(duì)各個(gè)功能艙的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，要在各個(gè)功能艙間進(jìn)行信息交互，要完成各種試驗(yàn)，要與地面建立信息交控鏈路[1]?？臻g站信息系統(tǒng)就是為了支持空間站在軌運(yùn)行和有效載荷的操作，為各種信息的處理和傳輸提供一個(gè)高速、寬帶綜合的局域網(wǎng)絡(luò)。

空間站信息系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)是將各個(gè)獨(dú)立發(fā)展的若干系統(tǒng)集成為一個(gè)統(tǒng)一的系統(tǒng)，構(gòu)成一個(gè)寬帶綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)，這將簡(jiǎn)化空間站系統(tǒng)的復(fù)雜度，提高系統(tǒng)的可靠性。統(tǒng)一的空間站信息系統(tǒng)是空間站電子技術(shù)的發(fā)展方向。

2 發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀

目前國(guó)際空間站代表了國(guó)際上空間站發(fā)展的技術(shù)水平。國(guó)際空間站[2]是全面采用CCSDS-AOS體制的復(fù)雜星載信息系統(tǒng)，它是由四個(gè)局域網(wǎng)通過(guò)網(wǎng)關(guān)互聯(lián)而構(gòu)成信息系統(tǒng)的，數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)虛擬信道鏈路控制器和合分路器后，進(jìn)入兩個(gè)射頻信道與地面站進(jìn)行通信，國(guó)際空間站的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。其中俄羅斯的服務(wù)艙和美國(guó)的實(shí)驗(yàn)艙的電子系統(tǒng)最復(fù)雜，它們既是空間站自主運(yùn)行的控制中心，又是信息系統(tǒng)的控制中心。

圖1 國(guó)際空間站的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)框圖

2.2 國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

在我國(guó)神舟載人飛船上，采用了數(shù)管系統(tǒng)來(lái)完成飛船的信息管理。神舟飛船采用了總線結(jié)構(gòu)的分級(jí)分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。全船采用1553B總線作為設(shè)備間的通信介質(zhì)，總線分為兩級(jí)，第一級(jí)為整船級(jí)，即數(shù)管系統(tǒng)的1553B總線，它將全船各分系統(tǒng)的設(shè)備連接在一起，實(shí)現(xiàn)全船的信息共享；第二級(jí)為各分系統(tǒng)的1553B總線，如有效載荷的1553B總線，該總線將分系統(tǒng)內(nèi)部的設(shè)備連接在一起，完成分系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)交換，其總線控制器又掛在數(shù)管系統(tǒng)的1553B總線上，能實(shí)現(xiàn)與飛船和地球站的數(shù)據(jù)傳輸。

3 我國(guó)空間站信息系統(tǒng)的構(gòu)成方案設(shè)計(jì)

3.1 空間站信息系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)選擇原則

空間站信息系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)選擇原則，重點(diǎn)考慮可靠性、通信性能、可擴(kuò)展性、復(fù)雜度、體積功耗等問(wèn)題。

首先是可靠性，因?yàn)樾畔⑾到y(tǒng)是全站信息交換的命脈，所以對(duì)可靠性的要求是極高的。一般認(rèn)為，空間站信息系統(tǒng)通信的可靠性應(yīng)該在設(shè)計(jì)壽命期不低于0.99。其次，通信性能一般以通信鏈路的頻帶或最大數(shù)據(jù)率（byte/s）來(lái)描述。此外，空間站信息系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)選擇還要考慮系統(tǒng)軟硬件本身的復(fù)雜性，以及系統(tǒng)所需的功耗、重量、體積等?？臻g站信息系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)選擇應(yīng)特別注重系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，即改變系統(tǒng)容量時(shí)引起軟硬件改變的程度。

要同時(shí)在上述指標(biāo)都達(dá)到最優(yōu)是很困難的，我們只能從系統(tǒng)優(yōu)化原則出發(fā)，選擇較好的結(jié)構(gòu)。常見(jiàn)的局域網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)有：總線形，星形，樹(shù)形，環(huán)形和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)等五種。

從可靠性上來(lái)講星形和樹(shù)形結(jié)構(gòu)存在單點(diǎn)失效，最不可取。環(huán)形的可靠性雖然可以用雙向通信來(lái)彌補(bǔ)，但容錯(cuò)能力不高，而且通信時(shí)延長(zhǎng)?？偩€型尤其是1553B總線廣泛應(yīng)用于航空和航天領(lǐng)域，它的模塊化程度較高，使其可維修性和可擴(kuò)展性好。但是它有兩個(gè)致命的短處：其一是存在可靠性瓶頸，總線上有較多的單點(diǎn)失效部位，使之長(zhǎng)壽命高可靠難以實(shí)現(xiàn)，同時(shí)它的功耗很大，系統(tǒng)復(fù)雜；其二，總線上是主從響應(yīng)式分時(shí)通信，效率較差，每個(gè)結(jié)點(diǎn)機(jī)可用的通信容量太少，尤其在需要任意兩結(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行通信時(shí)，必須要有防止總線沖突的仲裁策略，對(duì)提高通信速率是不利的。因此，總線型的方案不太適合作為空間站信息系統(tǒng)的核心網(wǎng)絡(luò)。

相對(duì)于其他拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，網(wǎng)狀拓?fù)渚哂幸恍﹥?yōu)點(diǎn)。首先，網(wǎng)狀拓?fù)渚哂泻芨叩目煽啃院蜆O強(qiáng)的健壯性。當(dāng)一條鏈路不可用時(shí)，并不會(huì)使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓。第二，使用專用鏈路使得設(shè)備之間的數(shù)據(jù)負(fù)載由專門的連接承擔(dān)，避免了共享鏈路中的通信量問(wèn)題。最后，點(diǎn)到點(diǎn)鏈路使故障識(shí)別和故障隔離十分容易。網(wǎng)絡(luò)流量可以選擇路由，避開(kāi)有問(wèn)題的鏈路。這種便利使網(wǎng)絡(luò)管理員能精確定位故障，并幫助找出故障原因和解決方案。

網(wǎng)狀拓?fù)涞闹饕秉c(diǎn)在于所需要的電纜和設(shè)備上輸入輸出端口的數(shù)量過(guò)于巨大。因此，網(wǎng)狀拓?fù)渫ǔＶ辉谟邢薜姆绞较率褂茫鳛橹鞲蓙?lái)連接主機(jī)。而相對(duì)于空間站信息系統(tǒng)的核心網(wǎng)絡(luò)來(lái)講，由于節(jié)點(diǎn)數(shù)量有限一般不大于四個(gè)，節(jié)點(diǎn)端口數(shù)和連接電纜數(shù)都是工程上可接受的。因此網(wǎng)狀拓?fù)涞木W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)作為優(yōu)選結(jié)構(gòu)應(yīng)用于空間站信息系統(tǒng)。

3.2 我國(guó)空間站信息系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)選擇

按照上述設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，并根據(jù)我國(guó)的實(shí)際情況，根據(jù)空間站的發(fā)展階段、規(guī)模及任務(wù)要求，進(jìn)行規(guī)劃和設(shè)計(jì)，提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性和通信效率。

空間站信息系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)的選取要折衷考慮設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度、設(shè)計(jì)約束，是否可靠、易于裁剪和擴(kuò)展。對(duì)總線網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行折衷，采用多級(jí)網(wǎng)絡(luò)是我國(guó)空間站信息系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)的優(yōu)選結(jié)構(gòu)。

3.3 我國(guó)空間站信息系統(tǒng)的構(gòu)成方案設(shè)想

根據(jù)目前的技術(shù)和技術(shù)的發(fā)展，空間站信息系統(tǒng)可有兩種實(shí)現(xiàn)方案。

3.3.1 我國(guó)空間站信息系統(tǒng)的拓?fù)浞桨?

該方案按照業(yè)務(wù)功能的不同，核心網(wǎng)絡(luò)采用若干相對(duì)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。根據(jù)業(yè)務(wù)需求的不同，各核心網(wǎng)絡(luò)可以采用不同的網(wǎng)絡(luò)層次，采用不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)。不同的核心網(wǎng)絡(luò)之間采用網(wǎng)關(guān)進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)核心網(wǎng)絡(luò)之間必要的通信聯(lián)系。圖2為該方案的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。

按照空間站功能艙的布置，或按信息功能的不同分為若干個(gè)相對(duì)獨(dú)立的核心網(wǎng)絡(luò)，按照每個(gè)艙段或功能的復(fù)雜程度選擇相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，這些網(wǎng)絡(luò)之間通過(guò)網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)必要的通信。按功能艙還是按信息功能劃分網(wǎng)絡(luò)，需根據(jù)空間站的規(guī)模和任務(wù)來(lái)確定。同時(shí)，同一核心網(wǎng)絡(luò)是采用一級(jí)網(wǎng)絡(luò)還是多級(jí)網(wǎng)絡(luò)，也應(yīng)按該核心網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模和復(fù)雜程度來(lái)確定。

按功能可以分為工程管理網(wǎng)、通信網(wǎng)、航天員的操作控制網(wǎng)、載荷試驗(yàn)網(wǎng)等。對(duì)于工程管理網(wǎng)、航天員的操作控制網(wǎng)可以采用較為成熟的網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議，甚至采用COS協(xié)議。載荷試驗(yàn)網(wǎng)由于數(shù)據(jù)量大通信速率高，因此需要采用高速網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議。該方案信息系統(tǒng)的核心網(wǎng)絡(luò)示意圖如圖3所示。每個(gè)功能網(wǎng)絡(luò)根據(jù)本網(wǎng)絡(luò)的功能可以采用分層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，下層網(wǎng)絡(luò)根據(jù)應(yīng)用的不同可以采用不同的網(wǎng)絡(luò)，如1553B總線網(wǎng)絡(luò)。

圖2 我國(guó)空間站信息系統(tǒng)的拓?fù)浞桨?體系結(jié)構(gòu)圖

圖3 方案1信息系統(tǒng)核心網(wǎng)絡(luò)

從上述方案中可以看出，該核心網(wǎng)絡(luò)由多個(gè)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)按適應(yīng)本功能的要求來(lái)構(gòu)造，針對(duì)性強(qiáng)，同時(shí)帶來(lái)信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜、擴(kuò)展性差，網(wǎng)絡(luò)之間需要增加網(wǎng)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)互通。該方案適合近期空間站的應(yīng)用和建設(shè)。

3.3.2 我國(guó)空間站信息系統(tǒng)的拓?fù)浞桨?

該方案的核心網(wǎng)絡(luò)采用一個(gè)寬帶綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，采用統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)業(yè)務(wù)需求的不同，可以采用不同的網(wǎng)絡(luò)層次，不同的低層網(wǎng)絡(luò)可以采用不同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)。該方案的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖參見(jiàn)圖4。

圖4 我國(guó)空間站信息系統(tǒng)的拓?fù)浞桨?體系結(jié)構(gòu)圖

圖5 方案2信息系統(tǒng)核心網(wǎng)絡(luò)

該方案信息系統(tǒng)的核心網(wǎng)絡(luò)示意圖如圖5所示，信息系統(tǒng)根據(jù)空間站的實(shí)際規(guī)模和功能艙的數(shù)量，確定節(jié)點(diǎn)數(shù)量，每個(gè)節(jié)點(diǎn)以交換機(jī)為核心構(gòu)成，通過(guò)交換機(jī)的端口利用光纖和相鄰的節(jié)點(diǎn)相連，組成了一個(gè)網(wǎng)狀的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了多路由。

下層網(wǎng)絡(luò)根據(jù)應(yīng)用的不同可以采用不同的網(wǎng)絡(luò)，這些子網(wǎng)通過(guò)與交換機(jī)相連實(shí)現(xiàn)不同接口不同協(xié)議之間的互通。

從上述方案中可以看出，該核心網(wǎng)絡(luò)由單一網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，擴(kuò)展性好，不存在信息互通的問(wèn)題，同時(shí)對(duì)底層數(shù)據(jù)單元提出了更高的要求，要求數(shù)據(jù)單元按照協(xié)議產(chǎn)生數(shù)據(jù)，或是在中間增加協(xié)議轉(zhuǎn)換設(shè)備，增加了網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)難度。本方案是空間站信息系統(tǒng)發(fā)展的方向。

3.4 網(wǎng)絡(luò)體制選擇

為了能采用統(tǒng)一的方式對(duì)現(xiàn)有各種不同速率的業(yè)務(wù)和將來(lái)可能出現(xiàn)的業(yè)務(wù)在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行傳輸和交換，空間站信息系統(tǒng)考慮采用分組交換的體制。分組交換體制包括定長(zhǎng)分組和不定長(zhǎng)分組兩類。

定長(zhǎng)分組交換技術(shù)的代表主要有ATM技術(shù)和類ATM技術(shù)。ATM是被國(guó)際電聯(lián)選定的B-ISDN體制，是面向連接的傳輸模式，融合了電路交換和分組交換的優(yōu)點(diǎn)，即面向連接、保證服務(wù)質(zhì)量和統(tǒng)計(jì)復(fù)用技術(shù)，高速率、低時(shí)延的多路復(fù)用交換技術(shù)。定長(zhǎng)的信元結(jié)構(gòu)便于用純硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)高速交換，因?yàn)閮H需要地址域中的比特來(lái)選擇要轉(zhuǎn)送的通道，理論上交換速率只受硬件的芯片性能影響。ATM具有相當(dāng)完善的流量控制功能和擁塞控制功能，具有完備的服務(wù)質(zhì)量保障機(jī)制，所以，ATM被廣泛的用于骨干交換網(wǎng)。缺點(diǎn)是：由于任何形式的信息輸入ATM網(wǎng)絡(luò)就會(huì)轉(zhuǎn)換為信元，即信息通過(guò)適配層分割/組裝成固定長(zhǎng)度的信元，使得設(shè)備實(shí)現(xiàn)復(fù)雜、功耗高、價(jià)格貴、實(shí)現(xiàn)成本高。

不定長(zhǎng)分組交換體制的主要代表技術(shù)是IP交換。伴隨著Internet的高速發(fā)展，IP成為當(dāng)前計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中的當(dāng)然標(biāo)準(zhǔn)和開(kāi)放式系統(tǒng)平臺(tái)。它是一種端到端的無(wú)連接通信技術(shù)，其特點(diǎn)是“盡力傳送”，在全網(wǎng)采用統(tǒng)一IP地址，通過(guò)IP數(shù)據(jù)報(bào)和IP地址屏蔽網(wǎng)絡(luò)底層的差異，便于互連各種網(wǎng)絡(luò)，廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)型應(yīng)用的骨干網(wǎng)上。

在空間通信中直接應(yīng)用IP，目前存在一些應(yīng)用的限制，特別是同步軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)，存在時(shí)延長(zhǎng)、誤碼率高和帶寬不對(duì)稱等問(wèn)題，嚴(yán)重影響了TCP/IP的性能，而在空間站內(nèi)部則不存在這些限制?？臻g站內(nèi)的環(huán)境與地面環(huán)境很相似，可以類比為一個(gè)辦公大樓或相鄰的幾個(gè)辦公大樓?？臻g站的物理空間很有限，導(dǎo)致空間站內(nèi)的信息傳輸時(shí)延很小，同時(shí)在空間站內(nèi)采用光纖等有線傳輸介質(zhì)，可以保證很好的傳輸質(zhì)量，因此在空間站內(nèi)直接應(yīng)用IP是不存在技術(shù)限制的。而空間站與地面或其他星際網(wǎng)絡(luò)通信時(shí)存在長(zhǎng)時(shí)延、誤碼率高等影響IP高效工作限制，需要考慮改進(jìn)措施。

基于上述分析，同時(shí)考慮空間站的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，空間站信息系統(tǒng)的技術(shù)體制可以統(tǒng)一到IP上。

3.5 信息系統(tǒng)的業(yè)務(wù)綜合與星地一體化設(shè)計(jì)

空間站信息系統(tǒng)除接收遙控指令、話音數(shù)據(jù)外，還要發(fā)射話音、遙測(cè)、電視圖像和載荷數(shù)據(jù)等。由于空間站接收的數(shù)據(jù)速率很低，一般為1kbit/s～100kbit/s；而發(fā)射的數(shù)據(jù)速率很高，一般為100kbit/s～600Mbit/s，未來(lái)可能會(huì)更高，因此設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是將空間站生成的數(shù)據(jù)以及待轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，經(jīng)過(guò)時(shí)分復(fù)接，融合成統(tǒng)一數(shù)據(jù)流，再經(jīng)物理信道傳輸。

國(guó)際空間數(shù)據(jù)咨詢委員會(huì)（CCSDS）在傳統(tǒng)的分包遙測(cè)與分包遙控建議書(shū)的基礎(chǔ)上建立了高級(jí)在軌系統(tǒng)（AOS）建議書(shū)。AOS提供不同的傳輸方案、不同的用戶數(shù)據(jù)格式化協(xié)議以及不同的差錯(cuò)控制等級(jí)，以實(shí)現(xiàn)在一條鏈路上處理各種類型的數(shù)據(jù)。AOS建議書(shū)的一個(gè)核心特性就是虛擬信道（VC）的概念。虛擬信道允許一條空間物理信道被多個(gè)更高層次的傳輸流共享，每個(gè)傳輸流都可能有不同的業(yè)務(wù)要求，這樣單一的空間物理信道被分割成幾個(gè)分開(kāi)的邏輯數(shù)據(jù)信道[3]。

利用虛擬信道的概念，對(duì)空間站不同類型的數(shù)據(jù)采用相應(yīng)的協(xié)議進(jìn)行處理，通過(guò)虛擬信道的調(diào)度，就可以實(shí)現(xiàn)星上業(yè)務(wù)綜合。綜上所述，只要開(kāi)發(fā)出適于星上數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮f(xié)議，并建立有效的虛擬信道調(diào)度策略，就能夠?qū)⑿巧细鞣N類型的數(shù)據(jù)融合成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)流。星上業(yè)務(wù)綜合極大的簡(jiǎn)化了星上數(shù)據(jù)的管理，也便于信道的統(tǒng)一傳輸。

隨著航天事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，單獨(dú)考慮空間站信息系統(tǒng)或地面設(shè)備的方式已經(jīng)不能適應(yīng)新的需要。星地雙向通信的傳輸方式也要求綜合考慮空間站信息系統(tǒng)和地面站建設(shè)，進(jìn)行星地一體化設(shè)計(jì)，是空間站信息系統(tǒng)發(fā)展的方向。

空間站內(nèi)部采用標(biāo)準(zhǔn)的接口和協(xié)議體系，空間站對(duì)外數(shù)據(jù)流的組織分為兩部分：一部分是高速率的有效載荷數(shù)據(jù)，它們通過(guò)與CCSDS的AOS相兼容的協(xié)議組織成相應(yīng)格式，然后按照不同的數(shù)據(jù)類型和傳輸要求分配不同的虛擬信道，采用適當(dāng)?shù)恼{(diào)度策略對(duì)多個(gè)虛擬信道進(jìn)行合路后通過(guò)高速率信道發(fā)送；另一部分是低速率的工程數(shù)據(jù)流，它們與常規(guī)航天器的工程管理數(shù)據(jù)流是一樣的，這類數(shù)據(jù)流既可以使用傳統(tǒng)的低速信道經(jīng)射頻調(diào)制后發(fā)送，也可以將打包后的數(shù)據(jù)插入高速有效載荷數(shù)據(jù)流傳輸?shù)拈g隙，與高速數(shù)據(jù)利用同一信道發(fā)送，兩個(gè)信道可以互為備份。完成虛擬信道調(diào)度功能的模塊和完成工程數(shù)據(jù)與指令處理功能的數(shù)管單元通過(guò)通用型網(wǎng)絡(luò)接口ESN（基本服務(wù)結(jié)點(diǎn)）與空間站信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)相連。同時(shí)，為提高對(duì)空間站在緊急情況下的控制能力，空間站仍保留直接命令與數(shù)據(jù)通道，可以不通過(guò)空間站上信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)接收和執(zhí)行地面指令。

3.6 我國(guó)空間站信息系統(tǒng)研究中的關(guān)鍵技術(shù)

由于空間站信息系統(tǒng)與傳統(tǒng)的測(cè)控系統(tǒng)相比，從概念到實(shí)現(xiàn)方法和手段上都有顯著差別，無(wú)論從系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)還是數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議方面都需要解決很多技術(shù)問(wèn)題，主要包括如下研究?jī)?nèi)容：

（1）網(wǎng)絡(luò)體制研究

空間站的特殊應(yīng)用環(huán)境和要求決定了空間站信息系統(tǒng)要從整體層面和系統(tǒng)層面上進(jìn)行空間站信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體制研究。它是空間站信息系統(tǒng)的核心，對(duì)它有高性能、高可靠性的要求，因此開(kāi)發(fā)適用的網(wǎng)絡(luò)是實(shí)現(xiàn)新型空間站信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)。

（2）CCSDS標(biāo)準(zhǔn)的研究

CCSDS緊緊跟隨空間任務(wù)需求，不斷開(kāi)發(fā)空間數(shù)據(jù)與信息傳輸新標(biāo)準(zhǔn)，我們可以從它的網(wǎng)站上了解其最新動(dòng)態(tài)。CCSDS提出的研究方向，大部分也是我們中長(zhǎng)期需要開(kāi)展研究的方向，是空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展前沿。通過(guò)研究CCSDS，并根據(jù)我國(guó)的實(shí)際情況，建立與CCSDS相兼容的標(biāo)準(zhǔn)。

（3）網(wǎng)絡(luò)總線及接口標(biāo)準(zhǔn)的研究

空間站信息系統(tǒng)構(gòu)成一個(gè)局域網(wǎng)，同時(shí)又采用子網(wǎng)式的分層結(jié)構(gòu)，而又有不同的總線標(biāo)準(zhǔn)，如FDDI、1553B、IEE E802.3、IEEE802.4、ATM、SDH 等 標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于子層網(wǎng)絡(luò)又有多種總線及標(biāo)準(zhǔn)，如1553B總線、串行通信線（RS-422、RS-485）、工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線（SM系統(tǒng)管理總線、CAN總線、TM測(cè)試管理總線等）。這就需要根據(jù)空間站的實(shí)際應(yīng)用環(huán)境和要求，研究適合空間站的網(wǎng)絡(luò)總線及相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。

（4）信息系統(tǒng)軟件技術(shù)與結(jié)構(gòu)研究

高可靠的網(wǎng)絡(luò)需要高可靠軟件系統(tǒng)支持。這樣，嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)、仿真、測(cè)試一體化平臺(tái)將成為實(shí)現(xiàn)空間站數(shù)據(jù)系統(tǒng)的支柱，要求在軟件開(kāi)發(fā)中保證軟件工程化管理，開(kāi)發(fā)容錯(cuò)軟件。研究軟件的構(gòu)造技術(shù)，軟件的模塊化技術(shù)，研究軟件的容錯(cuò)技術(shù)、可靠性技術(shù)。研究和實(shí)現(xiàn)空間站的自主運(yùn)行技術(shù)。

（5）數(shù)據(jù)安全技術(shù)的研究

數(shù)據(jù)安全技術(shù)是一切網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，同樣也是空間站信息系統(tǒng)的關(guān)鍵，但是由于運(yùn)行環(huán)境不同，所采用的加密技術(shù)也有較大的差異。

（6）可靠性、安全性和容錯(cuò)性技術(shù)研究

空間站的高可靠性和安全性對(duì)空間站信息系統(tǒng)提出了更高的要求，需要研究提高空間站信息系統(tǒng)可靠性、安全性的措施，研究空間站信息系統(tǒng)的容錯(cuò)措施、冗余措施，包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的容錯(cuò)冗余措施、總線的容錯(cuò)冗余措施。需要研究故障檢測(cè)、故障隔離技術(shù)，需要研究空間站設(shè)備的空間環(huán)境適應(yīng)性技術(shù)。 ◇

［1］戚發(fā)韌.載人航天器技術(shù).國(guó)防工業(yè)出版社，2003，10.

［2］周林.國(guó)際空間站信息系統(tǒng)方案.遙測(cè)遙控，2005，3.

［3］譚維熾，顧瑩琦.空間數(shù)據(jù)系統(tǒng).中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社，2004，2.