《空间数据与信息传输系统+航天器信息系统软件体系结构gbt+43374-2023》详细解读

汇报人：文小库2024-06-24《空间数据与信息传输系统航天器信息系统软件体系结构gb/t43374-2023》详细解读contents目录1范围2规范性引用文件3术语和定义4缩略语5航天器信息系统软件体系结构和接口5.1结构设计5.2接口设计6操作系统层7中间件层contents目录7.1结构说明7.2亚网层7.3传递层7.4应用支持层8应用管理层附录A(资料性)航天器信息系统软件体系结构中间件层软件构件列表参考文献011范围涉及航天器信息系统的软件架构、模块划分、接口定义等方面。适用于航天器信息系统的开发、测试、验证和维护过程。本标准规定了空间数据与信息传输系统的航天器信息系统软件体系结构的设计要求。涵盖内容适用范围为航天器信息系统的软件质量保障提供指导。适用于航天器信息系统与其他系统的数据和信息交互。适用于各类航天器信息系统的软件体系结构设计和开发。010203010203本标准不涉及具体的航天器信息系统软件实现细节。不包含航天器硬件系统的设计和开发要求。不涉及航天器发射、运行和维护的具体操作过程。不适用范围航天器信息系统指安装在航天器上，用于采集、处理、存储和传输数据和信息的系统。软件体系结构指软件系统的高级结构，包括软件的各个组成部分及其之间的关系。模块划分将软件系统划分为若干个独立的功能模块，以便于开发、测试和维护。接口定义规定不同软件模块之间进行数据和信息交互的方式和格式。术语和定义022规范性引用文件GB/T术语标准GB/TXXXX-XXXX地球信息系统（GIS）术语提供了地球信息系统的相关术语和定义，有助于理解GIS在航天器信息系统中的应用和作用。GB/TXXXX-XXXX航天器信息系统术语该标准定义了航天器信息系统的基本术语和定义，为理解和描述航天器信息系统的功能和性能提供了标准化的语言。其他相关标准GB/TXXXX-XXXX航天器软件工程规范提供了航天器软件开发的流程和规范，确保软件的质量和可靠性，对航天器信息系统的软件体系结构有重要影响。GB/TXXXX-XXXX空间数据与信息传输协议规定了空间数据与信息传输的协议和标准，确保航天器与地面站之间的数据传输的准确性和可靠性。XXXX-XXXX航天器总体设计规范该规范详细描述了航天器的总体设计要求，包括信息系统的结构和功能要求，对航天器信息系统的设计和实施具有重要指导意义。XXXX-XXXX航天测控软件接口标准规定了航天测控软件的接口标准和要求，确保航天器信息系统与其他系统的互联互通。行业标准和企业标准国际标准和国外先进标准NASA-STD-XXXX航天器信息系统设计指南该指南详细描述了航天器信息系统的设计原则和方法，对航天器信息系统的设计和实施具有重要参考价值。ISO/IECXXXXXXXX信息系统安全标准：提供了信息系统安全的国际标准，对航天器信息系统的安全性和可靠性有重要影响。033术语和定义3.1地球信息系统定义地球信息系统（GIS）是一种空间信息系统，用于采集、存储、管理、分析和显示地理分布数据。功能应用领域GIS能够处理大量地理数据，提供空间分析和可视化工具，帮助用户更好地理解地理现象和做出决策。城市规划、环境监测、农业管理、交通规划等。空间数据是指与地理空间位置相关的数据，包括地理实体的位置、形状、大小等属性信息。定义矢量数据（如点、线、多边形）和栅格数据（如遥感影像、数字高程模型）。类型具有空间分布性、时间性和多维性。特点3.2空间数据010203信息传输系统是指实现信息从信源到信宿的传递和处理的系统。定义包括信息源、信道、信宿以及信息处理和控制等部分。组成部分实现信息的有效传递和处理，确保信息的准确性、及时性和可靠性。功能3.3信息传输系统定义实现对航天器各系统的监控和控制，确保航天器正常运行和完成预定任务。功能特点具有高可靠性、高性能、低功耗等要求，同时需要适应复杂的空间环境和任务需求。航天器信息系统是指安装在航天器上，用于收集、处理、存储和传输航天器状态信息、科学试验数据以及任务执行信息的系统。3.4航天器信息系统044缩略语GIS地理信息系统，是用于输入、存储、查询、分析和显示地理数据的计算机系统。01.常见缩略语解释RS遥感，是从远距离感知目标反射或自身辐射的电磁波、可见光、红外线等信息，并进行收集、传输、处理和应用的一门科学和技术。02.GNSS全球导航卫星系统，是能在地球表面或近地空间的任何地点为用户提供全天候的三维坐标和速度以及时间信息的空基无线电导航定位系统。03.空间数据系统咨询委员会，是负责开发和采纳适合于空间数据系统需求的标准及建议措施的国际组织。CCSDS遥测，是指对远距离被测对象的各项参数进行测量、传输和处理的技术。TM遥控，是指通过有线或无线电对远距离被控对象进行控制的技术。TC专业术语缩略语MIL-STD美国军用标准，是美国国防部制定和发布的一系列军事标准和规范。ISO国际标准化组织，是制定国际标准的一个非政府组织。IEC国际电工委员会，是世界上成立最早的国际性电工标准化机构，负责有关电气工程和电子工程领域中的国际标准化工作。标准相关缩略语055航天器信息系统软件体系结构和接口层次化设计航天器信息系统软件体系结构采用层次化设计，包括操作系统层、中间件层和应用管理层，各层次之间通过明确定义的接口进行交互。5.1航天器信息系统软件体系结构模块化组件体系结构中的各个层次都由一系列模块化组件构成，这些组件可以独立开发、测试和维护，提高了系统的可扩展性和可维护性。标准化接口为确保不同组件之间的顺畅交互，航天器信息系统软件体系结构定义了标准化的接口规范，包括数据格式、通信协议等。内部接口内部接口主要实现软件体系结构内部各组件之间的数据交换和通信。这些接口遵循统一的规范和标准，确保数据传输的准确性和效率。外部接口外部接口负责与外部系统进行数据交换和通信，如与地面控制系统、其他航天器等的数据交互。这些接口需要考虑到安全性、可靠性和实时性等因素。接口协议为确保接口的稳定性和兼容性，航天器信息系统软件体系结构采用标准化的接口协议，如基于XML的数据交换格式等。这些协议具有良好的可读性和可扩展性，便于系统的集成和维护。5.2接口设计065.1结构设计目标确保航天器信息系统软件具有高可靠性、可扩展性和可维护性，以满足复杂的空间任务需求。原则模块化设计、高内聚低耦合、信息隐藏与封装、可重用性等。5.1.1结构设计的目标和原则层次化结构将软件系统划分为不同层次，每层负责不同的功能，便于管理和维护。模块化划分根据功能需求将系统划分为多个模块，每个模块负责完成特定的任务。5.1.2总体结构设计明确各模块之间的输入输出接口，确保数据传输的正确性和一致性。接口定义制定模块间通信的协议规范，保证数据传输的安全性和可靠性。接口协议5.1.3模块间接口设计5.1.4数据结构设计数据存储方式选择合适的数据存储方式，如数据库、文件等，以确保数据的持久化和安全性。数据类型定义根据系统需求定义合适的数据类型，以满足数据处理和存储的需要。075.2接口设计状态监测接口提供航天器信息系统的实时状态信息，包括软件运行状况、资源使用情况等，以便进行故障排查和系统优化。数据接口定义了数据传输的格式、协议和速率，确保航天器信息系统内部及与外部系统之间的数据交换准确无误。控制接口用于接收和执行地面控制中心或其他航天器发送的指令，实现对航天器信息系统的远程控制。5.2.1接口类型和定义遵循国际通用的航天器信息交换标准，确保与不同国家、不同制造商的航天器系统之间的兼容性。定义了接口的物理特性、电气特性、逻辑特性和时序特性，确保接口的稳定性和可靠性。5.2.2接口规范与标准5.2.3接口安全与防护采用加密技术对传输的数据进行保护，防止数据泄露或被恶意篡改。设计了接口故障检测和隔离机制，当某个接口出现故障时，能够自动切换到备用接口或执行其他应急措施，确保航天器信息系统的正常运行。5.2.4接口测试与验证在航天器信息系统研发过程中，对接口进行全面的测试和验证，包括功能测试、性能测试、安全测试等。通过模拟实际运行环境，对接口在各种极端条件下的表现进行评估，确保接口在实际应用中的稳定性和可靠性。086操作系统层1.实时性操作系统层应能够提供实时的任务调度和处理能力，确保航天器信息系统能够及时响应外部事件和内部请求。2.可靠性操作系统层需要具备高可靠性，能够在恶劣的空间环境中稳定运行，并对系统故障进行快速恢复。6.操作系统层3.安全性保障系统数据的安全是操作系统层的重要职责，它应提供访问控制和数据加密等安全机制，防止未经授权的访问和数据泄露。4.可维护性6.操作系统层操作系统层的设计应便于维护和升级，以适应航天器信息系统不断变化的需求和技术发展。0102负责创建、删除、挂起和恢复任务，以及进行任务优先级调度。任务管理内存管理设备管理合理分配和管理系统内存资源，确保各个任务能够高效地使用内存。对航天器上的各种设备进行驱动和管理，包括传感器、执行机构等。6.操作系统层提供数据的存储、检索和保护功能，确保数据的完整性和一致性。文件系统和数据管理负责航天器与其他系统或地面站之间的通信连接和数据传输。通信和网络管理6.操作系统层097中间件层7.中间件层技术特点中间件层采用了高效、可靠的技术手段，确保在复杂的空间环境中数据的稳定传输和处理。这包括使用高性能的消息队列、分布式缓存等技术，以优化数据处理速度和准确性。标准化与兼容性为了确保不同航天器信息系统之间的兼容性和互操作性，中间件层遵循严格的标准化规范。这有助于实现系统间的无缝对接，降低集成和维护成本。功能与角色中间件层在航天器信息系统软件体系结构中扮演着至关重要的角色。它主要负责提供通用的服务，如消息传递、数据缓存、任务调度等，以实现应用管理层与操作系统层之间的顺畅通信。0302017.中间件层安全性与可靠性：在设计和实现中间件层时，充分考虑了安全性和可靠性因素。通过采用加密、认证等安全措施，保护数据在传输和存储过程中的安全性；同时，通过冗余设计和故障恢复机制，确保中间件层的高可靠性。总的来说，中间件层在航天器信息系统软件体系结构中发挥着承上启下的关键作用，为应用管理层提供稳定、高效的服务支持，确保整个系统的顺畅运行。““107.1结构说明航天器信息系统软件体系结构采用层次化设计，各层次之间功能划分清晰，便于系统的开发和维护。层次化设计系统由多个模块化组件构成，每个组件负责特定的功能，提高了系统的可扩展性和可重用性。模块化组件7.1.1总体结构数据管理层负责空间数据的获取、存储、管理和分发，确保数据的准确性和一致性。信息传输层实现航天器与地面站之间的信息传输，包括遥测、遥控和数据传输等功能。应用服务层提供各类应用服务，如导航、控制、数据处理等，支持航天器的正常运行和任务执行。0302017.1.2主要组成部分航天器信息系统软件体系结构的设计旨在支持各项功能的实现，确保系统稳定、可靠地运行。结构支持功能实现根据航天器的任务需求和功能要求，设计合理的软件体系结构，以满足实际应用场景的需要。功能需求驱动结构设计7.1.3结构与功能的关系117.2亚网层7.2亚网层定义与功能在《空间数据与信息传输系统航天器信息系统软件体系结构》(GB/T43374-2023)中，亚网层是中间件层的一个重要组成部分。它主要负责在网络环境中提供数据通信和信息服务，确保航天器内部各组件之间以及航天器与地面站之间的数据交换和信息共享。关键技术与协议亚网层采用了多种网络协议和技术标准，以实现高效、可靠的数据传输。这些技术包括但不限于数据封装与解封装、路由选择、流量控制、错误检测和纠正等。通过这些技术，亚网层能够确保数据的完整性、实时性和安全性。与其他层的交互在软件体系结构中，亚网层与上下层之间有着紧密的交互。它接收来自传递层的数据包，进行必要的处理后再转发给应用支持层或操作系统层。同时，它也负责接收来自应用支持层或操作系统层的数据请求，并将其转换为网络数据包进行发送。7.2亚网层可靠性与安全性考虑：由于航天器信息系统的特殊性，亚网层在设计时充分考虑了可靠性和安全性因素。通过采用冗余设计、加密技术、身份验证等手段，亚网层能够抵御各种网络攻击和干扰，确保数据传输的稳定性和安全性。总的来说，在《空间数据与信息传输系统航天器信息系统软件体系结构》(GB/T43374-2023)中，亚网层扮演着至关重要的角色，它是实现航天器信息系统内部及与外部数据通信和信息共享的关键环节。127.3传递层功能与作用传递层在航天器信息系统软件体系结构中扮演着数据传输与交换的关键角色。它负责确保数据在航天器内部以及航天器与地面系统之间的可靠、高效传递。接口与兼容性传递层设计了标准化的接口，以便与不同系统和设备进行连接和通信。这保证了航天器信息系统能够与其他系统进行无缝对接，实现信息的共享和交换。技术特点传递层采用了先进的数据传输协议和技术，以支持高速、大容量的数据传输。这些技术包括但不限于数据压缩、加密、错误检测和纠正等，以确保数据的完整性和安全性。性能优化为了提高数据传输的效率，传递层还进行了性能优化。例如，通过采用流量控制、拥塞控制等机制，避免数据丢失和传输延迟，确保数据的实时性和准确性。7.3传递层137.4应用支持层提供应用服务接口应用支持层为航天器信息系统中的各种应用提供标准化的服务接口，确保应用能够方便地调用底层资源和功能。数据管理中间件层与应用管理层之间的桥梁功能与作用该层还涉及数据的管理，包括数据的存储、检索和处理，以支持上层应用的高效运行。应用支持层在体系结构中起到了承上启下的作用，它将中间件层提供的服务进行封装和抽象，以更贴近应用需求的方式提供给应用管理层。关键技术与组件服务封装技术为了将底层复杂的服务接口转化为简单易用的应用接口，应用支持层采用了服务封装技术，这大大降低了应用开发的复杂性和难度。数据缓存与同步机制为了提高数据访问效率，应用支持层可能包含数据缓存和同步机制，确保应用能够快速、准确地获取所需数据。安全控制组件在航天器信息系统中，数据的安全性至关重要。因此，应用支持层通常包含安全控制组件，用于保护数据的机密性、完整性和可用性。在设计应用支持层时，需要充分考虑性能因素，确保服务接口的响应速度和数据处理能力满足应用需求。性能优化设计与实现注意事项随着航天技术的不断发展，航天器信息系统的需求也在不断变化。因此，应用支持层的设计需要具有良好的可扩展性和可维护性，以便在未来能够轻松地添加新功能或修改现有功能。可扩展性与可维护性在复杂的太空环境中，任何故障都可能导致严重的后果。因此，应用支持层需要具备强大的错误处理和恢复机制，以确保在发生故障时能够迅速恢复正常运行。错误处理与恢复机制148应用管理层8.1功能与职责01应用管理层负责航天器信息系统中各项任务的统筹、调度与管理，确保各项任务能够按照既定的优先级和时序顺利执行。该层还承担着接收、处理并分发来自其他软件层次或外部系统的数据，为航天器提供实时、准确的信息支持。应用管理层对系统资源进行实时监控，根据任务需求和资源状况进行动态调整和优化，以确保系统的高效运行。0203任务管理与调度数据处理与分发资源监控与优化01多任务调度算法为实现高效的任务管理，应用管理层采用了先进的多任务调度算法，能够根据不同任务的紧急程度和重要性进行合理调度。数据融合与处理技术在处理来自不同源的数据时，应用管理层运用了数据融合技术，以提高数据的准确性和可靠性；同时，采用高效的数据处理技术，确保数据的实时性和有效性。资源动态分配机制根据系统资源的实时使用情况，应用管理层通过动态分配机制对资源进行合理配置，以满足不同任务对资源的需求。8.2关键技术与实现0203VS应用管理层通过中间件层提供的接口与其进行交互，获取所需的数据和服务，同时将处理结果反馈回中间件层以供其他系统或层次使用。与操作系统层的交互操作系统层为应用管理层提供底层的系统支持和服务，如进程管理、内存管理等。应用管理层通过与操作系统层的交互，确保任务的顺利执行和资源的有效利用。与中间件层的交互8.3与其他层次的交互15附录A(资料性)航天器信息系统软件体系结构中间件层软件构件列表中间件层的重要性中间件层在航天器信息系统软件体系结构中扮演着关键角色，它起到了承上启下的作用，为应用管理层提供统一的服务接口，同时屏蔽底层操作系统的复杂性。附录A(资料性)航天器信息系统软件体系结构中间件层软件构件列表通过中间件层，可以实现软件系统的模块化、可复用性和可扩展性，从而提高航天器信息系统的可靠性和性能。消息队列服务提供进程间或任务间的异步通信机制，确保数据的可靠传输。01附录A(资料性)航天器信息系统软件体系结构中间件层软件构件列表事件服务允许应用程序注册事件处理函数，以响应特定的事件或条件，实现事件的发布/