Design and Realization of the Ultra-violet Imager Communication and Control System Based on Packet Utilization Standard
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摘要: 在中国传统航天器中，通信系统格式通常各不相同。随着载荷越来越复杂，通信系统的格式往往需要重建，而且由于缺乏灵活性，会产生许多限制。对于SMILE卫星中的紫外极光成像仪（UVI）工程任务, 为与国际对接，提高数据处理的效率，设计实现了基于遥控遥测包应用标准（PUS）的通信与控制系统，根据通信与控制系统的构成及工作原理，PUS业务的选择和实现，对通信功能进行设计，按照PUS标准完成遥测遥控功能，并基于PUS业务提出故障诊断和处理方法。通过对系统进行集成测试，结果表明电控箱通信与控制系统工作稳定，能够完成指令处理、科学数据接收存储、故障诊断以及多种数据包发送，满足任务需求。
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关键词:
- 紫外极光成像仪 /
- 通信 /
- 包应用标准(PUS)
Abstract: For conventional satellites in China, telemetry and tele-command system has limitations due to the format inconsistency. As the payload becomes more complex, the format of the communication system requires rebuiltion and many constraints in operation will be produced due to the lack of flexibility. For Ultra-violet Imager (UVI) instrument in SMILE mission, a new strategy for the communication system derived from PUS (Packet Utilization Standard) is used for the efficiency of data handling. In this paper, principle of the communication system and the description of PUS standard used are presented. Then each section of the communication system is described in detail. Finally, the integrated test of the completed system is carried out. The test results show that the system is stable and could meet the requirements. This system can be used as a reference for the engineering application of the PUS in other satellites in China. -
图 3 基于PUS的指令接收和处理流程
Figure 3. Data flowchart of command receive and process based on PUS
图 4 原始数据图像（a）与模拟的载荷平台接收数据反演图像（b）的对比
Figure 4. Comparison between the original image (a) and the inversion image (b) received from the simulated payload platform
表 1 PUS包结构
Table 1. PUS packet structure
包头（48 bit） 包数据域（Variable） 版本号 包类型 数据域头标志 APID 序列标志 序列计数 包长度 包数据域头 包数据域 包校验 3 1 1 11 2 14 16 可变 可变 16 
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表 2 PUS 遥控包的数据域头结构
Table 2. Data field header structure in tele-command packet
CCSDS副导头标志 遥控包
PUS版本号应答要求（ACK） 服务类型 子服务类型 信源标识（Source ID） 1 bit 3 bit 4 bit 8 bit 8 bit 8 bit
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表 3 PUS遥测包的数据域头结构
Table 3. Data field header structure in telemetry packet
CCSDS副导头标志 遥测包PUS版本号 应答要求（ACK） 服务类型 子服务类型 信源标识（Source ID） 时间（Time） 1 bit 3 bit 4 bit 8 bit 8 bit 8 bit 7 Byte
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表 4 选择的业务类型
Table 4. Selected service for the project
应用业务 服务类型 子服务类型 描述 遥控确认业务 1 1 接收成功报告 2 接收失败报告 工参和诊断数据报告业务 3 25 工参和诊断数据报告业务 事件报告业务 5 3 故障中等级事件报告 4 故障高等级事件报告 时间管理业务 9 128 系统时间码更新 大数据上传业务 13 1 首包 2 中间包 3 最后一包 测试业务 17 1 连接测试（发送） 2 连接测试（应答） 探测头部指令业务 180 XX 探测头部指令业务 电控箱指令业务 181 XX 电控箱指令业务 注 XX表示此值不做限定。
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