空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)

第 1 章 緒論 001
1． 1 空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)的產(chǎn)生背景和主要功能　002
1． 1． 1 空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)的產(chǎn)生背景　002
1． 1． 2 空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)的主要功能　004
1． 2 空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展和演變　006
1． 2． 1 空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)的發(fā)展過程　006
1． 2． 2 以功能劃分的獨立設(shè)備　008
1． 2． 3 統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)和計算機應(yīng)用　011
1． 2． 4 多種數(shù)據(jù)混合傳輸和動態(tài)調(diào)度機制　014
1． 3 未來空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢　016
參考文獻　020
第　2 章 空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)的標準體系　021
2． 1 空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)標準的發(fā)展歷程　022
2． 1． 1 靶場間儀器組標準　022
2． 1． 2 歐洲空間局標準　023
2． 1． 3 CCSDS 標準　024
2． 2 CCSDS 標準的建立和演變　026
2． 2． 1 計算機網(wǎng)絡(luò)和移動通信技術(shù)的發(fā)展和標準化　026
2． 2． 2 空間技術(shù)發(fā)展的需求　027
2． 2． 3 CCSDS 的建立和早期工作　028
2． 2． 4 CCSDS 標準的重規(guī)劃和新發(fā)展　030
2． 3 空間通信協(xié)議體系　037
2． 3． 1 空間通信協(xié)議功能和組成　037
2． 3． 2 應(yīng)用層　038
2． 3． 3 傳輸層　039
2． 3． 4 網(wǎng)絡(luò)層　039
2． 3． 5 數(shù)據(jù)鏈路層　041
2． 3． 6 物理層　041
2． 3． 7 空間通信協(xié)議的組合應(yīng)用方式　041
2． 4 航天器內(nèi)部通信協(xié)議體系　043
2． 4． 1 器內(nèi)通信協(xié)議功能和組成　043
2． 4． 2 應(yīng)用支持層　044
2． 4． 3 傳遞層　045
2． 4． 4 亞網(wǎng)層　046
2． 5 航天器運行管理和信息存檔標準　047
2． 5． 1 地面系統(tǒng)組成及主要功能　047
2． 5． 2 任務(wù)操作　048
2． 5． 3 空間信息管理　050
2． 6 交互支持標準　052
2． 6． 1 交互支持的概念　052
2． 6． 2 空間鏈路擴展業(yè)務(wù)　054
2． 7 CCSDS 標準在空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)中的應(yīng)用　056
2． 7． 1 使用空間包的端到端數(shù)據(jù)傳輸　056
2． 7． 2 使用IP 通過CCSDS 空間鏈路協(xié)議的端到端路由　057
2． 7． 3 使用CFDP 協(xié)議的端到端數(shù)據(jù)傳輸　059
2． 7． 4 空間通信協(xié)議與航天器內(nèi)部通信協(xié)議的連接　060
參考文獻　062
第3　章 空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)基礎(chǔ)　064
3． 1 通信網(wǎng)絡(luò)分層模型　065
3． 2 協(xié)議、服務(wù)和業(yè)務(wù)　070
3． 3 服務(wù)類型和服務(wù)質(zhì)量　073
3． 4 交換技術(shù)　076
3． 4． 1 電路交換　076
3． 4． 2 報文交換　077
3． 4． 3 包交換　077
3．　4． 4 幀中繼　078
3． 4． 5 信元交換　078
3． 4． 6 高層交換技術(shù)　079
3． 5 網(wǎng)絡(luò)尋址和路由　080
3． 5． 1 網(wǎng)絡(luò)地址　080
3． 5． 2 端到端數(shù)據(jù)傳輸過程　082
3． 5． 3 網(wǎng)絡(luò)路由　084
3． 6 多路復(fù)用　086
3． 6． 1 經(jīng)典的多路復(fù)用方法　086
3． 6． 2 動態(tài)多路復(fù)用方法　087
3． 6． 3 虛擬信道　088
3． 7 差錯控制　090
3． 7． 1 ?！葏f(xié)議　091
3． 7． 2 回退N 協(xié)議　091
3． 7． 3 選擇重傳協(xié)議　092
參考文獻　093
第4　章 應(yīng)用層業(yè)務(wù)　094
4． 1 空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)應(yīng)用層的特點　095
4． 2 應(yīng)用層總體架構(gòu)　101
4． 2． 1 應(yīng)用管理層業(yè)務(wù)　102
4． 2． 2 應(yīng)用支持層業(yè)務(wù)　103
4． 2． 3 應(yīng)用層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)　103
4． 3 遙控管理業(yè)務(wù)　107
4． 3． 1 業(yè)務(wù)信息流　107
4． 3． 2 業(yè)務(wù)支持關(guān)系　109
4． 3． 3 PUS 服務(wù)應(yīng)用　109
4． 3． 4 SOIS 服務(wù)接口　113
4． 4 遙測管理業(yè)務(wù)　114
4． 4． 1 業(yè)務(wù)信息流　114
4． 4． 2 業(yè)務(wù)支持關(guān)系　115
4． 4． 3 PUS 服務(wù)應(yīng)用　116
4． 4． 4 SOIS 服務(wù)接口　119
4． 5 航天器管理業(yè)務(wù)　120
4．　5． 1 業(yè)務(wù)信息流　120
4． 5． 2 業(yè)務(wù)支持關(guān)系　121
4． 5． 3 PUS 服務(wù)應(yīng)用　121
4． 5． 4 SOIS 服務(wù)接口　123
4． 6 內(nèi)務(wù)管理業(yè)務(wù)　124
4． 6． 1 業(yè)務(wù)信息流　124
4． 6． 2 業(yè)務(wù)支持關(guān)系　125
4． 6． 3 PUS 服務(wù)應(yīng)用　125
4． 6． 4 SOIS 服務(wù)接口　127
4． 7 任務(wù)專用業(yè)務(wù)和業(yè)務(wù)功能擴展　128
4． 7． 1 數(shù)據(jù)和信息獲取　128
4． 7． 2 數(shù)據(jù)處理　130
4． 7． 3 輸出執(zhí)行　130
4． 8 載荷數(shù)據(jù)處理業(yè)務(wù)　131
4． 8． 1 數(shù)據(jù)壓縮　131
4． 8． 2 數(shù)據(jù)存儲和訪問　135
4． 8． 3 數(shù)據(jù)傳輸　136
參考文獻　140
第5　章 空間網(wǎng)絡(luò)　141
5． 1 空間網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)機制　142
5． 1． 1 太陽系互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)　142
5． 1． 2 SSI 下的空間網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)　144
5． 1． 3 空間包傳輸方式的擴展　145
5． 2 容延遲網(wǎng)絡(luò)　147
5． 2． 1 束協(xié)議(BP)　148
5． 2． 2 利克萊德傳輸協(xié)議(LTP)　152
5． 3 IP 通過CCSDS 鏈路　159
5． 3． 1 IP 通過CCSDS 空間鏈路的一般過程　159
5． 3． 2 服務(wù)定義　160
5． 3． 3 業(yè)務(wù)實現(xiàn)　162
5． 4 封裝業(yè)務(wù)　164
5． 4． 1 服務(wù)定義　165
5． 4． 2 業(yè)務(wù)實現(xiàn)　166
5．　5 空間包的端到端傳輸　169
5． 5． 1 空間包協(xié)議　169
5． 5． 2 流量控制　174
5． 5． 3 動態(tài)路由　178
參考文獻　180
第6　章 主空間鏈路　181
6． 1 概述　182
6． 2 遙控空間數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議　184
6． 2． 1 協(xié)議原理及提供的服務(wù)　184
6． 2． 2 協(xié)議數(shù)據(jù)格式　192
6． 2． 3 協(xié)議應(yīng)用及設(shè)計方法　197
6． 3 高級在軌系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議　202
6． 3． 1 協(xié)議原理及提供的服務(wù)　202
6． 3． 2 協(xié)議數(shù)據(jù)格式　207
6． 3． 3 協(xié)議應(yīng)用及設(shè)計方法　211
6． 4 遙測空間數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議　215
6． 4． 1 協(xié)議原理及提供的服務(wù)　215
6． 4． 2 協(xié)議數(shù)據(jù)格式　216
6． 4． 3 協(xié)議應(yīng)用及設(shè)計方法　218
6． 5 統(tǒng)一空間數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議　219
6． 5． 1 協(xié)議原理及提供的服務(wù)　219
6． 5． 2 協(xié)議數(shù)據(jù)格式　222
參考文獻　226
第7　章 同步和信道編碼　227
7． 1 概述　228
7． 2 差錯控制方式　230
7． 3 編碼原理　233
7． 3． 1 編碼的基本原理　233
7． 3． 2 編碼分類　236
7． 3． 3 線性分組碼　236
7． 3． 4 循環(huán)碼　239
7． 3． 5 交織碼　243
7． 3． 6 級聯(lián)碼　244
7．　4 常用編碼　246
7． 4． 1 循環(huán)冗余校驗碼(CRC 碼)　246
7． 4． 2 BCH 碼　249
7． 4． 3 R S 碼　252
7． 4． 4 卷積碼　255
7． 4． 5 Turbo 碼　259
7． 4． 6 低密度校驗碼LDPC　261
7． 5 遙測同步和信道編碼　264
7． 5． 1 概述　264
7． 5． 2 幀校驗　266
7． 5． 3 同步　266
7． 5． 4 偽隨機化　268
7． 5． 5 卷積編碼　269
7． 5． 6 R S 編碼　271
7． 5． 7 級聯(lián)碼　275
7． 5． 8 Turbo 碼　276
7． 5． 9 傳送幀的LDPC 編碼　280
7． 5． 10 同步化傳送幀的LDPC 編碼　283
7． 6 遙控同步和信道編碼　287
7． 6． 1 概述　287
7． 6． 2 同步　288
7． 6． 3 偽隨機化　289
7． 6． 4 BCH 編碼　290
7． 6． 5 LDPC 編碼　291
7． 6． 6 通信鏈路傳輸單元(CLTU)　293
7． 7 鄰近空間鏈路編碼和同步　296
7． 7． 1 概述　296
7． 7． 2 PLTU 和輔助序列　298
7． 7． 3 卷積編碼　301
7． 7． 4 LDPC 編碼　301
7． 8 信道編碼比較　303
參考文獻　305
第8　章 射頻與調(diào)制　306
8．　1 概述　307
8． 2 頻率資源及利用　308
8． 2． 1 無線電頻率劃分　308
8． 2． 2 頻率選擇與利用　311
8． 3 標準統(tǒng)一載波測控體制　314
8． 3． 1 基本原理　314
8． 3． 2 PCM PSK PM 調(diào)制與解調(diào)　316
8． 3． 3 射頻鏈路設(shè)計與計算　318
8． 4 擴頻統(tǒng)一載波測控體制　322
8． 4． 1 基本原理　322
8． 4． 2 直接序列擴頻　323
8． 4． 3 擴頻跳頻　324
8． 4． 4 擴頻體制的優(yōu)勢　325
8． 5 高速數(shù)據(jù)傳輸　326
8． 5． 1 四相相移鍵控　326
8． 5． 2 最小頻移鍵控　330
8． 5． 3 網(wǎng)格編碼調(diào)制　333
8． 6 射頻測量技術(shù)　337
8． 6． 1 測距　337
8． 6． 2 測速　341
8． 6． 3 測角　342
8． 7 新技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用　345
8． 7． 1 測距數(shù)傳一體化　345
8． 7． 2 正交振幅調(diào)制技術(shù)　346
8． 7． 3 激光通信技術(shù)　349
參考文獻　351
第9　章 鄰近空間鏈路　352
9． 1 鄰近空間鏈路協(xié)議的用途和特點　353
9． 2 鄰近空間鏈路協(xié)議模型　356
9． 3 鄰近空間鏈路協(xié)議工作過程　358
9． 3． 1 鏈路和會話建立過程　358
9． 3． 2 通信改變過程　359
9． 3． 3 重同步過程　360
9．　3． 4 鏈路和會話終止過程　360
9． 4 鄰近空間鏈路的數(shù)據(jù)鏈路層　362
9． 4． 1 提供的服務(wù)　362
9． 4． 2 分層結(jié)構(gòu)　365
9． 4． 3 通信過程　370
9． 4． 4 數(shù)據(jù)格式　373
9． 5 鄰近空間鏈路的物理層　380
9． 5． 1 概述　380
9． 5． 2 射頻設(shè)備　382
9． 5． 3 通信信道屬性　382
9． 5． 4 性能要求　384
參考文獻　386
第　10 章 器載數(shù)據(jù)處理與接口　387
10． 1 航天器接口業(yè)務(wù)參考架構(gòu)　388
10． 2 應(yīng)用支持層業(yè)務(wù)的實現(xiàn)　392
10． 2． 1 命令與數(shù)據(jù)獲取業(yè)務(wù)　392
10． 2． 2 消息傳輸業(yè)務(wù)　408
10． 2． 3 時間訪問業(yè)務(wù)　416
10． 3 傳遞層業(yè)務(wù)的實現(xiàn)　419
10． 4 亞網(wǎng)層業(yè)務(wù)的實現(xiàn)　423
10． 4． 1 包業(yè)務(wù)　423
10． 4． 2 存儲器訪問業(yè)務(wù)　425
10． 4． 3 同步業(yè)務(wù)　429
10． 4． 4 設(shè)備發(fā)現(xiàn)業(yè)務(wù)　429
10． 4． 5 測試業(yè)務(wù)　430
10． 5 匯聚層的實現(xiàn)　432
10． 6 物理設(shè)備及其驅(qū)動程序　436
10． 6． 1 設(shè)備驅(qū)動程序統(tǒng)一接口　438
10． 6． 2 操作系統(tǒng)I/ O 框架接口　439
10． 6． 3 驅(qū)動程序?qū)崿F(xiàn)體　440
參考文獻　441
第　11 章 空間數(shù)據(jù)安全　442
11． 1 空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)面臨的安全威脅　443
11．　1． 1 對空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)的干擾　444
11． 1． 2 對空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)的入侵　444
11． 2 空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)的安全需求　446
11． 2． 1 空間鏈路抗干擾需求　446
11． 2． 2 空間數(shù)據(jù)安全需求　448
11． 3 數(shù)據(jù)安全機制　450
11． 3． 1 機密性　450
11． 3． 2 認證　452
11． 3． 3 數(shù)據(jù)完整性　453
11． 3． 4 訪問控制　453
11． 4 數(shù)據(jù)安全實施　454
11． 4． 1 數(shù)據(jù)安全機制在系統(tǒng)中的位置選擇　454
11． 4． 2 整體加密和傳輸安全　454
11． 4． 3 數(shù)據(jù)鏈路層安全　455
11． 4． 4 網(wǎng)絡(luò)層和空間包安全　460
11． 4． 5 應(yīng)用層安全　461
11． 5 基本的數(shù)據(jù)安全算法　462
11． 5． 1 序列密碼算法　462
11． 5． 2 分組密碼算法　464
11． 5． 3 公開密鑰密碼算法　467
11． 5． 4 認證和完整性算法　468
11． 6 一種適合空間任務(wù)使用的復(fù)合加密算法　469
11． 7 密鑰管理　473
11． 7． 1 密鑰管理的重要性　473
11． 7． 2 密鑰的產(chǎn)生、傳送和使用　474
11． 7． 3 密鑰協(xié)商協(xié)議　475
11． 8 高速數(shù)據(jù)流加密的實現(xiàn)　480
11． 8． 1 航天器高碼速率數(shù)據(jù)加密的需求　480
11． 8． 2 加密方案的選擇　481
11． 8． 3 鐘控序列發(fā)生器的加速機制　482
參考文獻　486
第　12 章 空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)標準的綜合應(yīng)用　487
12． 1 概述　488
12．　2 PUS 業(yè)務(wù)與SOIS 業(yè)務(wù)的綜合應(yīng)用　489
12． 2． 1 PUS 在軌監(jiān)視業(yè)務(wù)　489
12． 2． 2 PUS 在軌作業(yè)定時計劃業(yè)務(wù)　491
12． 2． 3 PUS 設(shè)備命令分發(fā)業(yè)務(wù)　492
12． 3 航天器內(nèi)部通信標準和空間通信標準的綜合應(yīng)用　496
12． 3． 1 場景設(shè)定　496
12． 3． 2 信息流及操作過程　497
12． 4 SOIS 業(yè)務(wù)與硬件設(shè)備的配合使用　503
12． 4． 1 智能節(jié)點訪問方法　504
12． 4． 2 簡單智能節(jié)點訪問方法　507
12． 4． 3 非智能節(jié)點訪問方法　510
12． 5 典型遙感衛(wèi)星任務(wù)中的標準配置　516
參考文獻　519
索引　521