分离载荷星间链路通信协议研究

发布时间：2017-06-25 16:08

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【摘要】：伴随着现代航天事业的快速发展,对空间探索的需求越来越迫切,目前我国在空间技术方面与世界先进技术相比仍然有较大差距。自从我国近十年来成功发射了嫦娥卫星等一系列月球探测器后,对于探索空间技术有了更进一步的要求。此外,未来空间探测任务的复杂程度将不断提高,单个航天器独立进行工作难以满足需求,可能发展为将物理上互不相连的多颗卫星共同完成同一航天任务,构成分布式卫星系统。其中,一主多从式的空间探测器在功能上等同于一颗虚拟的大型卫星,协作完成空间探测任务,视为分离载荷。本文所涉及的分离载荷之间的星间通信可以采取空间数据咨询委员会推荐的Proximity-1通信协议,主要应用于空间探测中的近距链路系统的数据传输中,具有广泛的适用性。Proximity-1协议目前在国内已经开始研究,为推进Proximity-1协议的应用,本文作者完成的主要工作如下:(1)分析了Proximity-1协议在分离载荷通信链路下的应用场景,研究了该协议数据链路层的设计原则以及层次结构,确定近距链路系统的整个组成结构。(2)详细分析该协议数据链路层中对各子层承担功能的规定,根据协议要求制定了不同类型传输单元的帧格式,并根据协议内容提炼出其中的主要算法,设计出工作流程图。(3)鉴于实际空间链路操作的复杂性,本文通过采用MOXA多串口设备仿真分离载荷通信链路,通过软件模拟分离载荷通信链路中的数据传输,验证Proximity-1通信协议,为该通信协议的实际应用起一定参考作用。在实现上,本文在对协议内容进行解析的基础上,提出了可实现该协议数据链路层的实施方案,对分离载荷通信链路仿真进行设计,并实现了通信功能的仿真软件。
【关键词】：星间链路 分离载荷 CCSDS标准 Proximity-1协议 数据链路层
【学位授予单位】：中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V443.1;TN915.04
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 第一章 绪论14-22
• 1.1 应用背景14-19
• 1.1.1 星间链路14-15
• 1.1.2 分离载荷星间链路通信15-16
• 1.1.3 CCSDS通信协议发展16-18
• 1.1.4 CCSDS Proximity-1 协议18-19
• 1.2 国内外研究现状与发展分析19-20
• 1.3 本课题研究目的和意义20-21
• 1.4 本课题研究内容21-22
• 第二章 Proximity-1 协议概述22-30
• 2.1 协议应用场景和设计原则22-23
• 2.1.1 协议应用场景22-23
• 2.1.2 协议设计原则23
• 2.2 协议层次结构23-29
• 2.2.1 物理层概述25-26
• 2.2.2 数据链路层概述26-27
• 2.2.3 数据链路层相关接.及关联操作27-29
• 2.3 本章小结29-30
• 第三章 Proximity-1 协议数据链路层概述30-38
• 3.1 数据链路层帧结构30-33
• 3.2 数据链路层监督协议单元33-34
• 3.3 数据链路层分层结构模型34-35
• 3.4 数据链路层各子层功能分析35-37
• 3.4.1 编码及同步子层35
• 3.4.2 帧子层35-36
• 3.4.3 数据服务子层36
• 3.4.4 MAC子层36-37
• 3.4.5 I/O接.子层37
• 3.5 本章小结37-38
• 第四章 Proximity-1 协议数据链路层主要算法38-46
• 4.1 通信链路建立过程38-39
• 4.2 发射机和接收机状态转换图39-41
• 4.3 帧发送和接收操作41-43
• 4.4 自动请求重传算法43
• 4.5 服务质量控制算法43-45
• 4.5.1 顺序控制服务44
• 4.5.2 迅速服务44-45
• 4.5.3 帧发送优先级排序45
• 4.6 本章小结45-46
• 第五章 Proximity-1 协议数据链路层仿真46-68
• 5.1 仿真需求及目的46
• 5.2 仿真平台介绍46-47
• 5.2.1 硬件平台46
• 5.2.2 软件平台46-47
• 5.3 仿真设计47-51
• 5.3.1 整体方案设计47-49
• 5.3.2 分离载荷仿真设计49-51
• 5.4 软件仿真51-66
• 5.4.1 仿真结果图51-59
• 5.4.2 仿真测试代码59-60
• 5.4.3 软件多线程处理机制60-61
• 5.4.4 线程通信61-62
• 5.4.5 独立于串.的缓冲区数据缓冲62-63
• 5.4.6 CRC校验算法实现63-66
• 5.5 本章小结66-68
• 第六章 总结与展望68-70
• 6.1 总结68
• 6.2 展望68-70
• 参考文献70-72
• 致谢72-74
• 个人简历、在学期间发表的论文与研究成果74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 李雪;徐勇;王策;张其善;;利用月面链路的月球车定位体制[J];北京航空航天大学学报;2008年02期

2 屈文;;邻近空间无线通信连接技术的探讨[J];空间电子技术;2014年03期

3 段小芳;安红章;;对邻近空间链路协议功能的研究[J];通信技术;2009年01期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 费晓飞;空间通信协议安全性研究[D];解放军信息工程大学;2008年

2 廖勇;统一信息网空间数据通信传输协议研究[D];重庆大学;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 黄攀峰;基于CCSDS的高级在轨系统及信息交互技术研究[D];西北工业大学;2001年

  本文关键词：分离载荷星间链路通信协议研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：482709