IP技术在航天测控通信网的应用.docx

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1、什么是测控通信网隐着载人航天等试验任务的开展，信息类型不断增加，测控通信网的出现便变得十分重要，除航天器外，运载火箭和导弹的飞行试验也要采用测控技术，但是两者在规模上有很大区别。对于早期的近、中程火箭，作用距离很短，用一个或两个测盘站，即可覆盖整个射程，不存在地面测控站组网问题.进入航天技术时代后则有很大不同，即使是发射运载火的，把卫星送入轨道，射程都在20003000千米之遥.卫星进入轨道后，其轨道变为以地球为圆心或焦点之一的闭合曲线，因而只有在全球大量布设跟踪站，才能增加交换信息的时间，称为接触时间，也称覆盖率。这些数最众多的跟踪站需要有统一的时间基准，接收的观测数据，才能编饵在一个时间尺

2、度之内.另外要求有统一的地理坐标，测得的轨道数据才能相互衔接。再者各台站需要统一指挥协调工作才能发挥作用.因而才出现组成测控通信网的问题。测控通信网除拥有众多的各个跟踪站之外，还有一个飞行操作控制中心(FOCC)来管理、协调各台站之间的衔接关系.筒单来说，测控通信网其实就是为火箭、航天器发射和飞行过程中，传递测控和其他信息的通信网络。它利用多种传输线路和终端，经各级交换中心将分布于各地的航天器发射场、航天测控站、航天控制中心以及用户终端联系起来，实现网中各点间的信息交换.航空通信监制网的作用该网由信源终端、用户终端、传输终端、通信线路、人工和自动交级设备和软件系统组成,其中包括电话、电报、传真

3、、电视和数据传输等网络，汇集于航天沟拄中心.称为“总通信中心在发射场区设区域通信中心，大型测控站设通信分中心，形成多级信息交换体制，测控通信系统在载入肮天任务中主要是，对火箭、飞船目标的飞行轨道和工作状态进行监视，并根据控制要求，对火箭、飞船进行飞行控制：测盘运就火的起飞外移*及摄录飞行实况景象：跟踪测城运战火漪、飞船(含留轨舱)轨道；接收、记录和传送运载火箭、长船(含留轨舱)与航天员遥测参数以及U船电视、部分科学实验(有效就荷)数据等：建立地面与航天员之间双向话音链路：计算并显示飞行轨道和控制后，实时品示火箭、飞船、有效载荷工作状态和航天员生理状态参数及电视图像,实时和事后处理各种信息：待发

4、段提供逃逸指令上行通道、上升段进行逃逸与火箭飞行安全控制,参与上升段和运行段飞船应急返回控制：对飞船进行飞行控制,向飞船(含留轨舱发送遥控指令和注入数据：按要求生成并执行飞行控制计划及故障对策预案；完成与其他有关系统的数据交换：进行船地时间比对和校准，提供调度指挥及通信保障。那么IP技术对航空通信监制网到底有什么作用？未来航空航天任务的应用，如军事情报、监视、侦察等空间应用、深空探测、空间科学等，对测控网在支持综合业务信息传送能力、信息传送容埴和信息传送方式等方面提出了更高的要求。对测控网的技术体制进行改进，适应未来肮灭器与地面系统之间航天应用信息传送的要求,尤其是地面站与卫星之间的传输协议和

5、调度机制的选择和应用尤为也要,测控网作为测控的基础网络设施，其发展和技术革新深受各国空间局的重视，当前，许多国家的航天测控领域都在进行这方面的改革，美国国家航空航天局(NS)和欧洲空间局(ESA)测控网的变迁深刻体现了IP技术带来的影响IP技术在NASA航天冽控网的应用从1996年起，SA将多年肮天测控中形成的具有相当规模的五个现有广域测控网一NASA通信网(Nascom),项目支持通信网(PSCQ、NASA科学互连网(NSI),宇航网(AEROnet)和地球观测系统数据信息系统主干网(EOSDISBneI)合并，组成NASA综合业务网(NISN)sWilliiImD.IvancicDavid

6、Brooks和BrainFrantz.在*mdtlM(M*术实*Arc(4CS!S享IWxta(MC)(OnDyvMmte)MM、AS、GMa加1AE，多代他CoPenInternet*图IVMOC基本拓扑结构IP技术在ESA航天温控网的应用ESA通信网由三部分组成：为整个欧空局提供基础设施并行使管理职贪的通信网BSACOM：为任务和航天器提供全生命周期支持的任务支持网OPSNET;为国际空间站欧洲部分COlUbUS轨道设施(COF)和Ariane运载匚具(RTY)提供支持的互连地面子网(IGS3ESACOM的前身是ESANET.ESANET是一个多用途通信网，它支持ESA站点内的本地通信，E

7、SA机构和地面站之间的通信，以及ESR和外部合作伙伴之间的通信。后来，ESA利用Internet技术对该通信网作了改造,改造后的RSANET称为ESACoM,它是基于帧中维的虚拟专用网，提供基于TCP/IP协议的业务以满足欧空同内的数据联网要求。作为ESA信息高速公路的基础设施ESRCOH面临进一步的改革,未来将在ESAeOM上综合所有的业务，ESACOM将建成一个能独立承我内部站点的所有数据、话音和媒体业务的媒合业务网。ESA己建成的航天器操作支持网OPSNET把位于达姆旗塔特(DannSIadI)的操作控制中心(OCC)与ESA的地面站及其它与航天任务有关的站点连接起来。OPSNET是传输

8、任务关键数据、话音和信息，通过任务控制系统和一个或多个地面站支持多个无人航天器同步操作的网络.它还兼顾支持在工业组装、集成和测试(Arr)地进行的航天器鉴定测试(SVTs).在多种因索的驱动下，OPSNET开始IP技术过渡。最终，将构筑一个基于IP路由器的专用网一OPSNET内部网眶础设施，它将是一个服务于所有任务(平台和载荷操作)的开放式网络.该网将提供基于IP的网络服务，使用传输控制协议TCP或用户数据报协议(UDP)作为传输协议，使得从OpSNET内部网向全球InIHnel提供载荷数据传输成为可能，例如科学数据分配。该网使用安全网关或防火墙维护网络安全。从长远来看,一旦能够建立通用网络设

9、施，可以在网络管理、硬件维护和操作人员方面节省相当的费用。互联地面子网(IGS)是ESA支持国际空间站欧洲部分ColUbUS轨道设/(C0F)和Ariane运载工具(ATV)的网络.,在建设中，由于Internet技术的发展非常迅速.IP成为事实上的工业标准，魏展曦在ETCP/IP技术在航天测控通信中的应用3表示IGS采用了IP协议,通过IP网关提供各项业务IGS具有到其他空间局保密网的网关，可以满足空间实验平台的远程操作对通信系统提出的高安全高可能、高保密要求。根据WilliamIvancic1-DaVeStewart和DanShell的Network-CentricOPeraIionSof

10、aSpace-BasedAsset:CiscoRouterin1.owEarthOrbit(C1.EO)andVirtualMissionOperationsCenter(VMOC)J以及ECriSCUOlo、KHogie,RPariSC的TransportProtocolsandApplIcationsforuseinSPaCe3,对美国VMoC和OXNl计划的分析,可以发现该计划应用的是典型的移动IPv4协议接入到地面网络，该实验已经换得了定的成功。如图2所示，Oi(Xl和VMOCit划采用移动IP技术解决非同步轨道航天器经过不同地面站时的移动性问题时,无一例外的在才用移动IPv4协议时选

11、择了基于三角路由(TriangularROUting)的传输协议。它的基本传输机制间样也是移动IPv4的机制，基本工作机制是：VMOC中的客户主机(CN)首先向卫星节点发送业务请求信息.该信息经由卫星节点的家乡代理(HA)处理，通过卫星节点现接入地面站(FA)发送请求信息，再由卫星节点将相关业务数据到有权限访问的客户主机中。VMOC使用在移动IP接入部分完全采用了移动IPv4的技术.图2移动IPv4在VMOC计划中的应用面对航天测捽通信的变化,TCP/IP网络将能很好地适应，特别是在网络传输方面，比“点对点”传输模式要强大得多的功於,所以TCP/IP在航天测控通信中的应用将会改变测控通信的模式，它的介入将为肮天测控通信增添许多新的功能：数据传输不再的一地按照点对点特定的路山，而是根据网络的拓扑和路由协议，选取最佳可用路径，大大提高传输的灵活性：TeP/IP网络还能够提供很多服务,包括：文件性输服务、电子邮件服务、WEB服务和统一网络管理等服务，这对肮天测控通信将产生深远的影响.如果将航天测控通信网建成一个采用标准协议的网络，胞者航天测控通信网与Ip技术的发展，IPv4与IPv6能绯降低系统运营、维护与管理的成本,并有利于测控通信网的未来发展.