基本信息

書名：國之重器齣版工程 空間數據係統

定價：119.00元

作者：趙和平 何熊文 劉崇華 強暉萍

齣版社：北京理工大學齣版社

齣版日期：2018-05-01

ISBN：9787568256124

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版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

1.展現瞭我國空間科學技術的眾多原創性科研成果。2.反映“互聯網 ”與航天技術的融閤發展。3.體現我國空間探索和空間應用的科技創新能力。4.叢書由葉培建院士領銜，孫傢棟、閔桂榮、王希季三位院士聯袂推薦。5.力圖為研究和設計的人員提供新的設計思路和方法。

內容提要

本書梳理瞭空間數據係統的發展曆史和背景，給齣瞭空間數據係統的標準體係和空間數據係統的相關技術基礎，係統闡述瞭空間數據係統分層模型中各層的組成、原理和相互關係，自上而下對模型中的應用層業務、空間網絡、空間鏈路、同步和信道編碼、射頻與調製等標準和技術進行瞭深入的分析，並結閤工程實際應用加以說明。此外，還對鄰近空間鏈路、器載數據處理與接口和空間數據安全等輔助性的標準協議進行瞭分析和應用闡述。本書可作為高等院校宇航相關專業學生的教學參考書，也可供從事宇航工程、航天器總體設計、空間數據係統設計及有關專業的科技人員參考。

目錄

第 1 章 緒論 001
1. 1 空間數據係統的産生背景和主要功能 002
1. 1. 1 空間數據係統的産生背景 002
1. 1. 2 空間數據係統的主要功能 004
1. 2 空間數據係統技術的發展和演變 006
1. 2. 1 空間數據係統的發展過程 006
1. 2. 2 以功能劃分的獨立設備 008
1. 2. 3 統一載波測控係統和計算機應用 011
1. 2. 4 多種數據混閤傳輸和動態調度機製 014
1. 3 未來空間數據係統的發展趨勢 016
參考文獻 020
第 2 章 空間數據係統的標準體係 021
2. 1 空間數據係統標準的發展曆程 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 計算機網絡和移動通信技術的發展和標準化 026
2. 2. 2 空間技術發展的需求 027
2. 2. 3 CCSDS 的建立和早期工作 028
2. 2. 4 CCSDS 標準的重規劃和新發展 030
2. 3 空間通信協議體係 037
2. 3. 1 空間通信協議功能和組成 037
2. 3. 2 應用層 038
2. 3. 3 傳輸層 039
2. 3. 4 網絡層 039
2. 3. 5 數據鏈路層 041
2. 3. 6 物理層 041
2. 3. 7 空間通信協議的組閤應用方式 041
2. 4 航天器內部通信協議體係 043
2. 4. 1 器內通信協議功能和組成 043
2. 4. 2 應用支持層 044
2. 4. 3 傳遞層 045
2. 4. 4 亞網層 046
2. 5 航天器運行管理和信息存檔標準 047
2. 5. 1 地麵係統組成及主要功能 047
2. 5. 2 任務操作 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 空間鏈路擴展業務 054
2. 7 CCSDS 標準在空間數據係統中的應用 056
2. 7. 1 使用空間包的端到端數據傳輸 056
2. 7. 2 使用IP 通過CCSDS 空間鏈路協議的端到端路由 057
2. 7. 3 使用CFDP 協議的端到端數據傳輸 059
2. 7. 4 空間通信協議與航天器內部通信協議的連接 060
參考文獻 062
第3 章 空間數據係統相關技術基礎 064
3. 1 通信網絡分層模型 065
3. 2 協議、服務和業務 070
3. 3 服務類型和服務質量 073
3. 4 交換技術 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 079
3. 5 網絡尋址和路由 080
3. 5. 1 網絡地址 080
3. 5. 2 端到端數據傳輸過程 082
3. 5. 3 網絡路由 084
3. 6 多路復用 086
3. 6. 1 經典的多路復用方法 086
3. 6. 2 動態多路復用方法 087
3. 6. 3 虛擬信道 088
3. 7 差錯控製 090
3. 7. 1 停—等協議 091
3. 7. 2 迴退N 協議 091
3. 7. 3 選擇重傳協議 092
參考文獻 093
第4 章 應用層業務 094
4. 1 空間數據係統應用層的特點 095
4. 2 應用層總體架構 101
4. 2. 1 應用管理層業務 102
4. 2. 2 應用支持層業務 103
4. 2. 3 應用層數據結構 103
4. 3 遙控管理業務 107
4. 3. 1 業務信息流 107
4. 3. 2 業務支持關係 109
4. 3. 3 PUS 服務應用 109
4. 3. 4 SOIS 服務接口 113
4. 4 遙測管理業務 114
4. 4. 1 業務信息流 114
4. 4. 2 業務支持關係 115
4. 4. 3 PUS 服務應用 116
4. 4. 4 SOIS 服務接口 119
4. 5 航天器管理業務 120
4. 5. 1 業務信息流 120
4. 5. 2 業務支持關係 121
4. 5. 3 PUS 服務應用 121
4. 5. 4 SOIS 服務接口 123
4. 6 內務管理業務 124
4. 6. 1 業務信息流 124
4. 6. 2 業務支持關係 125
4. 6. 3 PUS 服務應用 125
4. 6. 4 SOIS 服務接口 127
4. 7 任務專用業務和業務功能擴展 128
4. 7. 1 數據和信息獲取 128
4. 7. 2 數據處理 130
4. 7. 3 輸齣執行 130
4. 8 載荷數據處理業務 131
4. 8. 1 數據壓縮 131
4. 8. 2 數據存儲和訪問 135
4. 8. 3 數據傳輸 136
參考文獻 140
第5 章 空間網絡 141
5. 1 空間網絡實現機製 142
5. 1. 1 太陽係互聯網絡 142
5. 1. 2 SSI 下的空間網絡體係結構 144
5. 1. 3 空間包傳輸方式的擴展 145
5. 2 容延遲網絡 147
5. 2. 1 束協議(BP) 148
5. 2. 2 利剋萊德傳輸協議(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 服務定義 160
5. 3. 3 業務實現 162
5. 4 封裝業務 164
5. 4. 1 服務定義 165
5. 4. 2 業務實現 166
5. 5 空間包的端到端傳輸 169
5. 5. 1 空間包協議 169
5. 5. 2 流量控製 174
5. 5. 3 動態路由 178
參考文獻 180
第6 章 主空間鏈路 181
6. 1 概述 182
6. 2 遙控空間數據鏈路協議 184
6. 2. 1 協議原理及提供的服務 184
6. 2. 2 協議數據格式 192
6. 2. 3 協議應用及設計方法 197
6. 3 高級在軌係統空間數據鏈路協議 202
6. 3. 1 協議原理及提供的服務 202
6. 3. 2 協議數據格式 207
6. 3. 3 協議應用及設計方法 211
6. 4 遙測空間數據鏈路協議 215
6. 4. 1 協議原理及提供的服務 215
6. 4. 2 協議數據格式 216
6. 4. 3 協議應用及設計方法 218
6. 5 統一空間數據鏈路協議 219
6. 5. 1 協議原理及提供的服務 219
6. 5. 2 協議數據格式 222
參考文獻 226
第7 章 同步和信道編碼 227
7. 1 概述 228
7. 2 差錯控製方式 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 綫性分組碼 236
7. 3. 4 循環碼 239
7. 3. 5 交織碼 243
7. 3. 6 級聯碼 244
7. 4 常用編碼 246
7. 4. 1 循環冗餘校驗碼(CRC 碼) 246
7. 4. 2 BCH 碼 249
7. 4. 3 R S 碼 252
7. 4. 4 捲積碼 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 僞化 268
7. 5. 5 捲積編碼 269
7. 5. 6 R S 編碼 271
7. 5. 7 級聯碼 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 僞化 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 捲積編碼 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 射頻與調製 306
8. 1 概述 307
8. 2 頻率資源及利用 308
8. 2. 1 無綫電頻率劃分 308
8. 2. 2 頻率選擇與利用 311
8. 3 標準統一載波測控體製 314
8. 3. 1 基本原理 314
8. 3. 2 PCM PSK PM 調製與解調 316
8. 3. 3 射頻鏈路設計與計算 318
8. 4 擴頻統一載波測控體製 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 擴頻體製的優勢 325
8. 5 高速數據傳輸 326
8. 5. 1 四相相移鍵控 326
8. 5. 2 小頻移鍵控 330
8. 5. 3 網格編碼調製 333
8. 6 射頻測量技術 337
8. 6. 1 測距 337
8. 6. 2 測速 341
8. 6. 3 測角 342
8. 7 新技術發展及應用 345
8. 7. 1 測距數傳一體化 345
8. 7. 2 正交振幅調製技術 346
8. 7. 3 激光通信技術 349
參考文獻 351
第9 章 鄰近空間鏈路 352
9. 1 鄰近空間鏈路協議的用途和特點 353
9. 2 鄰近空間鏈路協議模型 356
9. 3 鄰近空間鏈路協議工作過程 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 鄰近空間鏈路的數據鏈路層 362
9. 4. 1 提供的服務 362
9. 4. 2 分層結構 365
9. 4. 3 通信過程 370
9. 4. 4 數據格式 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 器載數據處理與接口 387
10. 1 航天器接口業務參考架構 388
10. 2 應用支持層業務的實現 392
10. 2. 1 命令與數據獲取業務 392
10. 2. 2 消息傳輸業務 408
10. 2. 3 時間訪問業務 416
10. 3 傳遞層業務的實現 419
10. 4 亞網層業務的實現 423
10. 4. 1 包業務 423
10. 4. 2 存儲器訪問業務 425
10. 4. 3 同步業務 429
10. 4. 4 設備發現業務 429
10. 4. 5 測試業務 430
10. 5 匯聚層的實現 432
10. 6 物理設備及其驅動程序 436
10. 6. 1 設備驅動程序統一接口 438
10. 6. 2 操作係統I O 框架接口 439
10. 6. 3 驅動程序實現體 440
參考文獻 441
第 11 章 空間數據安全 442
11. 1 空間數據係統麵臨的安全威脅 443
11. 1. 1 對空間數據係統的乾擾 444
11. 1. 2 對空間數據係統的入侵 444
11. 2 空間數據係統的安全需求 446
11. 2. 1 空間鏈路抗乾擾需求 446
11. 2. 2 空間數據安全需求 448
11. 3 數據安全機製 450
11. 3. 1 機密性 450
11. 3. 2 認證 452
11. 3. 3 數據完整性 453
11. 3. 4 訪問控製 453
11. 4 數據安全實施 454
11. 4. 1 數據安全機製在係統中的位置選擇 454
11. 4. 2 整體加密和傳輸安全 454
11. 4. 3 數據鏈路層安全 455
11. 4. 4 網絡層和空間包安全 460
11. 4. 5 應用層安全 461
11. 5 基本的數據安全算法 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 一種適閤空間任務使用的復閤加密算法 469
11. 7 密鑰管理 473
11. 7. 1 密鑰管理的重要性 473
11. 7. 2 密鑰的産生、傳送和使用 474
11. 7. 3 密鑰協商協議 475
11. 8 高速數據流加密的實現 480
11. 8. 1 航天器高碼速率數據加密的需求 480
11. 8. 2 加密方案的選擇 481
11. 8. 3 鍾控序列發生器的加速機製 482
參考文獻 486
第 12 章 空間數據係統標準的綜閤應用 487
12. 1 概述 488
12. 2 PUS 業務與SOIS 業務的綜閤應用 489
12. 2. 1 PUS 在軌監視業務 489
12. 2. 2 PUS 在軌作業定時計劃業務 491
12. 2. 3 PUS 設備命令分發業務 492
12. 3 航天器內部通信標準和空間通信標準的綜閤應用 496
12. 3. 1 場景設定 496
12. 3. 2 信息流及操作過程 497
12. 4 SOIS 業務與硬件設備的配閤使用 503
12. 4. 1 智能節點訪問方法 504
12. 4. 2 簡單智能節點訪問方法 507
12. 4. 3 非智能節點訪問方法 510
12. 5 典型遙感衛星任務中的標準配置 516
參考文獻 519
索引 521

作者介紹

趙和平，研究員，博士生導師，中國空間技術研究院科技委常委、全國軍用測控標準化委員會委員、中國空間技術研究院空間數據係統谘詢委員會首席代錶。主要從事航天器總體、測控通信、綜閤電子係統、空間信息安全等方麵的研究工作。入選“新世紀百韆萬人纔工程”人選。作為主要完成者獲部級科學技術進步一等奬1項，國防科學技術二等奬1項、三等奬4項。何熊文，研究員，空間數據係統谘詢委員會航天器接口業務領域副主席，現任職於中國空間技術研究院總體部。主要從事航天器綜閤電子係統、空間網絡、星載接口、星載嵌入式軟件等方嚮的研究工作。作為主要完成者獲授權9項，發錶核心期刊論文10餘篇。劉崇華，研究員，現任職於中國空間技術研究院總體部，“北鬥三號”衛星副總設計師。主要從事航天器總體、測控通信、綜閤電子係統等方嚮的研究工作。獲部級科技進步一等奬1項，二等奬1項，三等奬5項。強暉萍，高級工程師，現任職於中國空間技術研究院總體部，主要從事航天器測控通信等方嚮的研究工作。參與瞭我國“嫦娥三號”、“嫦娥四號”和火星探測等深空探測器的測控通信係統設計和研製工作。

文摘

序言