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面向深空探测的自主数据管理系统研究

作　者: 邬天博
导　师: 徐敏强
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 一般力学
关键词: 深空探测 数据管理系统 自主功能 空间数据系统咨询委员
分类号: TP315
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


随着空间技术的进步,深空探测活动在近些年越来越频繁。现代飞行器的数据管理系统可以协助深空探测器与地面的通信、让飞行器内部的数据传输保持畅通、智能化的执行任务和排除飞行器故障,自主数据管理系统是面向深空环境的探测器上不可或缺的组件。首先,结合以往的深空探测经验,本文对飞行器的数据管理系统进行一般性的概括和分析。之后通过分析已经成功实施的深空探测飞行任务,总结深空探测器数据管理系统的功能和特点。参考目前的国际空间活动现状,提取深空探测器的数据管理系统的通用标准,包括系统的数据传输和飞行器接口服务。其次,在之前分析和总结工作基础上,对深空探测器的数据管理系统软件进行了体系结构和模块功能的方案设计。设计方案在基础功能外,考虑了软件模块的复用以及数据管理系统的自主技术的应用,前者是依赖于对空间数据系统咨询委员会的标准借鉴和应用,后者是基于前期工作的改编和适用。最后,对数据管理系统软件进行编程实现,规范模块间接口,建立分系统数据源的数学模型,对数据管理系统进行仿真,验证软件的可行性。结合开发的数据管理系统软件的界面介绍,以任务流程的方式对软件功能和界面操作进行了说明。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章 绪论  9-13
  1.1 论文的研究背景  9-10
    1.1.1 深空探测的概念  9
    1.1.2 深空探测的特点  9-10
    1.1.3 对深空探测器数据管理系统开发的要求  10
  1.2 研究目的及意义  10-11
  1.3 国内外现状  11
  1.4 本文主要工作  11-13
第二章 深空探测器数据管理系统分析  13-32
  2.1 引言  13
  2.2 数据管理系统软件的功能概述  13-14
  2.3 深空探测器指令与数据处理系统分析  14-21
    2.3.1 总述  14-18
    2.3.2 深空探测器数据管理系统软件  18-21
  2.4 飞行器在轨接口服务  21-27
    2.4.1 飞行器在轨接口服务的概念和标准  22
    2.4.2 应用程序支持层  22-23
    2.4.3 指令和数据获取服务  23-26
    2.4.4 文件服务  26-27
  2.5 CCSDS 空间数据系统通信协议  27-31
    2.5.1 引言  27
    2.5.2 CCSDS遥测和遥控标准的概述  27-28
    2.5.3 空间包协议  28-30
    2.5.4 空间包格式  30-31
    2.5.5 CCSDS 空间数据系统通信协议功能  31
  2.6 本章小结  31-32
第三章 深空探测器数据管理系统软件方案设计  32-60
  3.1 引言  32
  3.2 深空探测器数据管理系统应用软件的体系结构设计  32-36
    3.2.1 概述  32
    3.2.2 分层设计思想  32-33
    3.2.3 体系结构设计方案  33-34
    3.2.4 模块的设计原则  34-35
    3.2.5 范例说明  35-36
  3.3 数据管理系统软件中各个模块的设计  36-59
    3.3.1 用户应用层模块执行机制  37-40
    3.3.2 上传管理模块设计  40-42
    3.3.3 指令管理模块设计和实现  42-46
    3.3.4 1553B总线管理模块的设计  46-49
    3.3.5 内务管理模块的设计  49-52
    3.3.6 固态硬盘管理模块  52-54
    3.3.7 下传管理模块设计  54-55
    3.3.8 自主功能模块  55-58
    3.3.9 维护功能模块设计  58-59
  3.4 本章小结  59-60
第四章 数据管理系统软件开发和仿真验证  60-79
  4.1 模块接口规范及实现代码  60-68
    4.1.1 上传管理模块  62-63
    4.1.2 指令管理模块  63-64
    4.1.3 1553B总线管理模块  64-65
    4.1.4 内务管理模块  65
    4.1.5 固态硬盘管理模块  65-66
    4.1.6 下传管理模块  66
    4.1.7 自主功能模块  66-67
    4.1.8 维护功能模块  67-68
  4.2 数据管理系统软件内部指令集  68
  4.3 数据管理系统软件的界面开发及软件仿真验证  68-71
    4.3.1 数据管理系统软件的测控分系统界面  69
    4.3.2 数据管理系统软件的指令监控界面  69-70
    4.3.3 指令数据注入界面  70-71
  4.4 空间包协议数据管理系统中数据源模型及其仿真验证  71-78
    4.4.1 数据传输分类  71-72
    4.4.2 数据源的数学模型  72-73
    4.4.3 分系统数据模拟函数  73-74
    4.4.4 数据的随机过程实现  74-76
    4.4.5 数据传输的仿真验证  76-77
    4.4.6 数据传输监控分页  77-78
  4.5 本章小结  78-79
结论  79-80
参考文献  80-84
致谢  84

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机软件 > 管理程序、管理系统
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