空间数据系统

第 1 章 绪论 001
1． 1 空间数据系统的产生背景和主要功能　002
1． 1． 1 空间数据系统的产生背景　002
1． 1． 2 空间数据系统的主要功能　004
1． 2 空间数据系统技术的发展和演变　006
1． 2． 1 空间数据系统的发展过程　006
1． 2． 2 以功能划分的独立设备　008
1． 2． 3 统一载波测控系统和计算机应用　011
1． 2． 4 多种数据混合传输和动态调度机制　014
1． 3 未来空间数据系统的发展趋势　016
参考文献　020
第　2 章 空间数据系统的标准体系　021
2． 1 空间数据系统标准的发展历程　022
2． 1． 1 靶场间仪器组标准　022
2． 1． 2 欧洲空间局标准　023
2． 1． 3 CCSDS 标准　024
2． 2 CCSDS 标准的建立和演变　026
2． 2． 1 计算机网络和移动通信技术的发展和标准化　026
2． 2． 2 空间技术发展的需求　027
2． 2． 3 CCSDS 的建立和早期工作　028
2． 2． 4 CCSDS 标准的重规划和新发展　030
2． 3 空间通信协议体系　037
2． 3． 1 空间通信协议功能和组成　037
2． 3． 2 应用层　038
2． 3． 3 传输层　039
2． 3． 4 网络层　039
2． 3． 5 数据链路层　041
2． 3． 6 物理层　041
2． 3． 7 空间通信协议的组合应用方式　041
2． 4 航天器内部通信协议体系　043
2． 4． 1 器内通信协议功能和组成　043
2． 4． 2 应用支持层　044
2． 4． 3 传递层　045
2． 4． 4 亚网层　046
2． 5 航天器运行管理和信息存档标准　047
2． 5． 1 地面系统组成及主要功能　047
2． 5． 2 任务操作　048
2． 5． 3 空间信息管理　050
2． 6 交互支持标准　052
2． 6． 1 交互支持的概念　052
2． 6． 2 空间链路扩展业务　054
2． 7 CCSDS 标准在空间数据系统中的应用　056
2． 7． 1 使用空间包的端到端数据传输　056
2． 7． 2 使用IP 通过CCSDS 空间链路协议的端到端路由　057
2． 7． 3 使用CFDP 协议的端到端数据传输　059
2． 7． 4 空间通信协议与航天器内部通信协议的连接　060
参考文献　062
第3　章 空间数据系统相关技术基础　064
3． 1 通信网络分层模型　065
3． 2 协议、服务和业务　070
3． 3 服务类型和服务质量　073
3． 4 交换技术　076
3． 4． 1 电路交换　076
3． 4． 2 报文交换　077
3． 4． 3 包交换　077
3．　4． 4 帧中继　078
3． 4． 5 信元交换　078
3． 4． 6 高层交换技术　079
3． 5 网络寻址和路由　080
3． 5． 1 网络地址　080
3． 5． 2 端到端数据传输过程　082
3． 5． 3 网络路由　084
3． 6 多路复用　086
3． 6． 1 经典的多路复用方法　086
3． 6． 2 动态多路复用方法　087
3． 6． 3 虚拟信道　088
3． 7 差错控制　090
3． 7． 1 停—等协议　091
3． 7． 2 回退N 协议　091
3． 7． 3 选择重传协议　092
参考文献　093
第4　章 应用层业务　094
4． 1 空间数据系统应用层的特点　095
4． 2 应用层总体架构　101
4． 2． 1 应用管理层业务　102
4． 2． 2 应用支持层业务　103
4． 2． 3 应用层数据结构　103
4． 3 遥控管理业务　107
4． 3． 1 业务信息流　107
4． 3． 2 业务支持关系　109
4． 3． 3 PUS 服务应用　109
4． 3． 4 SOIS 服务接口　113
4． 4 遥测管理业务　114
4． 4． 1 业务信息流　114
4． 4． 2 业务支持关系　115
4． 4． 3 PUS 服务应用　116
4． 4． 4 SOIS 服务接口　119
4． 5 航天器管理业务　120
4．　5． 1 业务信息流　120
4． 5． 2 业务支持关系　121
4． 5． 3 PUS 服务应用　121
4． 5． 4 SOIS 服务接口　123
4． 6 内务管理业务　124
4． 6． 1 业务信息流　124
4． 6． 2 业务支持关系　125
4． 6． 3 PUS 服务应用　125
4． 6． 4 SOIS 服务接口　127
4． 7 任务专用业务和业务功能扩展　128
4． 7． 1 数据和信息获取　128
4． 7． 2 数据处理　130
4． 7． 3 输出执行　130
4． 8 载荷数据处理业务　131
4． 8． 1 数据压缩　131
4． 8． 2 数据存储和访问　135
4． 8． 3 数据传输　136
参考文献　140
第5　章 空间网络　141
5． 1 空间网络实现机制　142
5． 1． 1 太阳系互联网络　142
5． 1． 2 SSI 下的空间网络体系结构　144
5． 1． 3 空间包传输方式的扩展　145
5． 2 容延迟网络　147
5． 2． 1 束协议(BP)　148
5． 2． 2 利克莱德传输协议(LTP)　152
5． 3 IP 通过CCSDS 链路　159
5． 3． 1 IP 通过CCSDS 空间链路的一般过程　159
5． 3． 2 服务定义　160
5． 3． 3 业务实现　162
5． 4 封装业务　164
5． 4． 1 服务定义　165
5． 4． 2 业务实现　166
5．　5 空间包的端到端传输　169
5． 5． 1 空间包协议　169
5． 5． 2 流量控制　174
5． 5． 3 动态路由　178
参考文献　180
第6　章 主空间链路　181
6． 1 概述　182
6． 2 遥控空间数据链路协议　184
6． 2． 1 协议原理及提供的服务　184
6． 2． 2 协议数据格式　192
6． 2． 3 协议应用及设计方法　197
6． 3 高级在轨系统空间数据链路协议　202
6． 3． 1 协议原理及提供的服务　202
6． 3． 2 协议数据格式　207
6． 3． 3 协议应用及设计方法　211
6． 4 遥测空间数据链路协议　215
6． 4． 1 协议原理及提供的服务　215
6． 4． 2 协议数据格式　216
6． 4． 3 协议应用及设计方法　218
6． 5 统一空间数据链路协议　219
6． 5． 1 协议原理及提供的服务　219
6． 5． 2 协议数据格式　222
参考文献　226
第7　章 同步和信道编码　227
7． 1 概述　228
7． 2 差错控制方式　230
7． 3 编码原理　233
7． 3． 1 编码的基本原理　233
7． 3． 2 编码分类　236
7． 3． 3 线性分组码　236
7． 3． 4 循环码　239
7． 3． 5 交织码　243
7． 3． 6 级联码　244
7．　4 常用编码　246
7． 4． 1 循环冗余校验码(CRC 码)　246
7． 4． 2 BCH 码　249
7． 4． 3 R S 码　252
7． 4． 4 卷积码　255
7． 4． 5 Turbo 码　259
7． 4． 6 低密度校验码LDPC　261
7． 5 遥测同步和信道编码　264
7． 5． 1 概述　264
7． 5． 2 帧校验　266
7． 5． 3 同步　266
7． 5． 4 伪随机化　268
7． 5． 5 卷积编码　269
7． 5． 6 R S 编码　271
7． 5． 7 级联码　275
7． 5． 8 Turbo 码　276
7． 5． 9 传送帧的LDPC 编码　280
7． 5． 10 同步化传送帧的LDPC 编码　283
7． 6 遥控同步和信道编码　287
7． 6． 1 概述　287
7． 6． 2 同步　288
7． 6． 3 伪随机化　289
7． 6． 4 BCH 编码　290
7． 6． 5 LDPC 编码　291
7． 6． 6 通信链路传输单元(CLTU)　293
7． 7 邻近空间链路编码和同步　296
7． 7． 1 概述　296
7． 7． 2 PLTU 和辅助序列　298
7． 7． 3 卷积编码　301
7． 7． 4 LDPC 编码　301
7． 8 信道编码比较　303
参考文献　305
第8　章 射频与调制　306
8．　1 概述　307
8． 2 频率资源及利用　308
8． 2． 1 无线电频率划分　308
8． 2． 2 频率选择与利用　311
8． 3 标准统一载波测控体制　314
8． 3． 1 基本原理　314
8． 3． 2 PCM PSK PM 调制与解调　316
8． 3． 3 射频链路设计与计算　318
8． 4 扩频统一载波测控体制　322
8． 4． 1 基本原理　322
8． 4． 2 直接序列扩频　323
8． 4． 3 扩频跳频　324
8． 4． 4 扩频体制的优势　325
8． 5 高速数据传输　326
8． 5． 1 四相相移键控　326
8． 5． 2 最小频移键控　330
8． 5． 3 网格编码调制　333
8． 6 射频测量技术　337
8． 6． 1 测距　337
8． 6． 2 测速　341
8． 6． 3 测角　342
8． 7 新技术发展及应用　345
8． 7． 1 测距数传一体化　345
8． 7． 2 正交振幅调制技术　346
8． 7． 3 激光通信技术　349
参考文献　351
第9　章 邻近空间链路　352
9． 1 邻近空间链路协议的用途和特点　353
9． 2 邻近空间链路协议模型　356
9． 3 邻近空间链路协议工作过程　358
9． 3． 1 链路和会话建立过程　358
9． 3． 2 通信改变过程　359
9． 3． 3 重同步过程　360
9．　3． 4 链路和会话终止过程　360
9． 4 邻近空间链路的数据链路层　362
9． 4． 1 提供的服务　362
9． 4． 2 分层结构　365
9． 4． 3 通信过程　370
9． 4． 4 数据格式　373
9． 5 邻近空间链路的物理层　380
9． 5． 1 概述　380
9． 5． 2 射频设备　382
9． 5． 3 通信信道属性　382
9． 5． 4 性能要求　384
参考文献　386
第　10 章 器载数据处理与接口　387
10． 1 航天器接口业务参考架构　388
10． 2 应用支持层业务的实现　392
10． 2． 1 命令与数据获取业务　392
10． 2． 2 消息传输业务　408
10． 2． 3 时间访问业务　416
10． 3 传递层业务的实现　419
10． 4 亚网层业务的实现　423
10． 4． 1 包业务　423
10． 4． 2 存储器访问业务　425
10． 4． 3 同步业务　429
10． 4． 4 设备发现业务　429
10． 4． 5 测试业务　430
10． 5 汇聚层的实现　432
10． 6 物理设备及其驱动程序　436
10． 6． 1 设备驱动程序统一接口　438
10． 6． 2 操作系统I/ O 框架接口　439
10． 6． 3 驱动程序实现体　440
参考文献　441
第　11 章 空间数据安全　442
11． 1 空间数据系统面临的安全威胁　443
11．　1． 1 对空间数据系统的干扰　444
11． 1． 2 对空间数据系统的入侵　444
11． 2 空间数据系统的安全需求　446
11． 2． 1 空间链路抗干扰需求　446
11． 2． 2 空间数据安全需求　448
11． 3 数据安全机制　450
11． 3． 1 机密性　450
11． 3． 2 认证　452
11． 3． 3 数据完整性　453
11． 3． 4 访问控制　453
11． 4 数据安全实施　454
11． 4． 1 数据安全机制在系统中的位置选择　454
11． 4． 2 整体加密和传输安全　454
11． 4． 3 数据链路层安全　455
11． 4． 4 网络层和空间包安全　460
11． 4． 5 应用层安全　461
11． 5 基本的数据安全算法　462
11． 5． 1 序列密码算法　462
11． 5． 2 分组密码算法　464
11． 5． 3 公开密钥密码算法　467
11． 5． 4 认证和完整性算法　468
11． 6 一种适合空间任务使用的复合加密算法　469
11． 7 密钥管理　473
11． 7． 1 密钥管理的重要性　473
11． 7． 2 密钥的产生、传送和使用　474
11． 7． 3 密钥协商协议　475
11． 8 高速数据流加密的实现　480
11． 8． 1 航天器高码速率数据加密的需求　480
11． 8． 2 加密方案的选择　481
11． 8． 3 钟控序列发生器的加速机制　482
参考文献　486
第　12 章 空间数据系统标准的综合应用　487
12． 1 概述　488
12．　2 PUS 业务与SOIS 业务的综合应用　489
12． 2． 1 PUS 在轨监视业务　489
12． 2． 2 PUS 在轨作业定时计划业务　491
12． 2． 3 PUS 设备命令分发业务　492
12． 3 航天器内部通信标准和空间通信标准的综合应用　496
12． 3． 1 场景设定　496
12． 3． 2 信息流及操作过程　497
12． 4 SOIS 业务与硬件设备的配合使用　503
12． 4． 1 智能节点访问方法　504
12． 4． 2 简单智能节点访问方法　507
12． 4． 3 非智能节点访问方法　510
12． 5 典型遥感卫星任务中的标准配置　516
参考文献　519
索引　521