《電子技術(shù)應(yīng)用》
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多卫星测控系统的设计与实现
网络安全与数据治理
杨欢，姬胜凯，王硕，张姗，李斌
华北计算机系统工程研究所
摘要： 随着我国卫星制造和发射技术的不断成熟，卫星数量快速增加，传统的单星测控系统已逐渐无法满足当前的国内需求。为解决测控系统资源紧张的问题，提出了多卫星测控系统设计方案，在满足传统测控系统任务的基础上，进一步提高了测控资源利用率。设计方案以CPU为主控制器，实现多卫星测控数据的协议处理，同时通过管理、控制调度FPGA完成测控数据的安全传输，搭建多卫星测控系统硬件平台并进行系统测试。通过对多卫星测控系统硬件平台的测试，验证了多卫星测控系统的安全性和可靠性。
關(guān)鍵詞： 卫星 测控系统 安全 通信协议
中圖分類號(hào)：TN918.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADOI:10.19358/j.issn.2097-1788.2024.09.014
引用格式：楊歡，姬勝凱，王碩,等.多衛(wèi)星測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.網(wǎng)絡(luò)安全與數(shù)據(jù)治理，2024，43（9）：84-88.
Design and implementation of multi-satellite measurement and control system
Yang Huan，Ji Shengkai，Wang Shuo，Zhang Shan，Li Bin
National Computer System Engineering Research Institute of China
Abstract： With the continuous maturity of satellite manufacturing and launching technology and the rapid increase in the number of satellites in China, the traditional single satellite measurement and control system has gradually been unable to meet the current domestic demand. To solve the problem of resource shortage of measurement and control system, this paper presents a design scheme of multi-satellite measurement and control system。On the basic of satisfying the tasks of traditional measurement and control system, the scheme also improves the utilization rate of measurement and control resources.The scheme uses CPU as the main controller,and realizes the protocol processing of multi-satellite measurement and control data, at the same time, the secure transmission of measurement and control data is completed through measurement, control and scheduling FPGA. According to the design scheme, the hardware platform of multi-satellite measurement and control system is built, and the system test is carried out. By testing the hardware platform of multi-satellite measurement and control system, the security and reliability of the multi-satellite measurement and control system is verified.
Key words : satellite; measurement and control system; security; communication protocol

引言

近幾年來(lái)，隨著我國(guó) “一箭多星”衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的突破，衛(wèi)星發(fā)射成本大大降低，極大地提升了我國(guó)衛(wèi)星發(fā)射的經(jīng)濟(jì)效益［1］。隨著我國(guó)電子元器件和航天科技等技術(shù)的快速發(fā)展，衛(wèi)星的研制成本與生產(chǎn)周期不斷降低，使得我國(guó)的衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量飛速增加，其中很多涉及了多衛(wèi)星測(cè)控領(lǐng)域，進(jìn)一步推動(dòng)了多衛(wèi)星測(cè)控行業(yè)的發(fā)展。作為衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，多衛(wèi)星測(cè)控領(lǐng)域規(guī)模在不斷擴(kuò)大，測(cè)控任務(wù)也日趨復(fù)雜，這對(duì)地面衛(wèi)星測(cè)控系統(tǒng)處理能力提出了更高的要求［2］。與此同時(shí)，衛(wèi)星測(cè)控?cái)?shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中還面臨被截獲、破譯、刪除或篡改等安全風(fēng)險(xiǎn)。在衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)飛速發(fā)展的今天，提高資源利用率并兼顧安全性已逐漸成為當(dāng)前地面測(cè)控系統(tǒng)的重要發(fā)展方向。

本文提出的多衛(wèi)星測(cè)控系統(tǒng)基于“CPU+FPGA”架構(gòu)方案，為解決地面測(cè)控系統(tǒng)所遇到的多星測(cè)控?cái)?shù)據(jù)并行處理及安全性問(wèn)題提供了一個(gè)基本思路［3］。該方案以CPU為主控中樞，完成測(cè)控?cái)?shù)據(jù)的協(xié)議處理以及對(duì)FPGA的管理配置，可實(shí)現(xiàn)多顆衛(wèi)星的動(dòng)態(tài)加載和卸載，以滿足并行處理需求。同時(shí)利用FPGA高速的邏輯運(yùn)算能力同時(shí)完成多顆衛(wèi)星測(cè)控?cái)?shù)據(jù)的加解密處理，最終實(shí)現(xiàn)多衛(wèi)星測(cè)控系統(tǒng)。


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作者信息：

楊歡，姬勝凱，王碩，張姍，李斌

（華北計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工程研究所，北京100083）


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