基于空间站的集成演示系统设计与试验方法研究

This project aim is to integrate demonstration and experimental verification of space information network of major research programs with new theories, new technologies and new achievements. In close connection with China's manned space station project application task planning and full using advantages of the space station as "National Space Lab" which can be dynamically configured test load and supported equipment according to the test mission requirements, we will study deeply design of integrated demonstration system and test methods based on the space station, including many aspects of the integrated system architecture, testing task operation control mechanism, the testing process monitoring and data processing and some typical scenario of integrated design demonstration ,and so on , to solve some basic issues of space station available, effective, easy to use as the core of an integrated demo system. We can construct the demonstration system and flexible integrated test platform to reflect spatial information network interconnecting heterogeneous multi-satellite system features and complex test mission requirements, and to implement the vast amount of experimental tasks flexible transportation and monitoring control of testing procedures online. We propose some integrated demo program application scenarios under collaborative multi-satellite application scenarios to lay the foundation of networking technology application in space station and flight validation, and to provide theoretical and methods for supporting the implementation of an integrated information network demonstrates for future research projects.

本项目以空间信息网络重大研究计划各研究方向新理论、新技术与新成果的集成演示和试验验证为目标，紧密结合我国载人空间站工程应用任务规划，充分利用空间站作为“国家太空实验室”可根据试验任务需求动态配置试验载荷与支持设备的优势，从集成演示系统体系结构、试验任务运行控制机制、试验过程监测与数据处理以及集成演示典型场景设计等多个方面，深入开展基于空间站的空间信息网络集成演示系统设计与试验方法研究，解决空间站作为集成演示系统核心载体的可用、管用、好用以及运用等基础问题，获得能够体现空间信息网络多星系统异构互联特征的演示系统以及灵活适配复杂多变试验任务需求的集成试验平台，实现对数量繁多试验任务的灵活运控以及试验过程的在线监测，提出多星协同应用场景下的天地一体多功能综合集成演示方案，为前沿性空间网络技术在空间站工程立项并开展飞行验证奠定基础，为后续空间信息网络重大研究计划实施集成演示提供理论与方法支撑。

本项目以空间站工程较为丰富的资源为背景，构建一个以空间站为中心的空间网络演示场景，对试验平台管控器原型系统研制、基于任务与资源的试验平台统一接口描述、集成试验平台灵活可重构设计方法等难点问题逐一攻破，深入开展基于空间站的空间信息网络集成演示系统设计与试验方法研究，解决空间站作为集成演示系统核心载体的可用、管用、好用等基础问题，获得能够体现空间信息网络多星系统异构互联特征的演示系统以及适配复杂多变试验任务需求的集成试验平台，实现对多试验任务的灵活运控以及试验过程的在线监测，提出多星协同应用场景下的天地一体多功能综合集成演示方案，为前沿性空间网络技术在空间站工程立项并开展飞行验证奠定基础。.基于软件中间件思想和SDN技术提出一种任务与资源的试验平台统一接口模型，实现了异构数据的高效融合，提出了一种基于形式化方法的天地网络系统仿真验证技术，并对部分系统(网络协议等)进行了形式化可靠性验证；对试验平台可重构容错设计开展研究，包括物理层加密编码设计和MAC层协议设计，提出空间实验平台无线总线多信道协议、无线总线中数据的安全可靠传输方法、存储器件的高效容错处理算法；结合软件定义网络技术初步搭建了天地一体多功能综合集成演示系统，基于空间信息网络时变图技术、容延容断网络技术，进行了时变图路由组网和容延容断协议组网的演示验证，验证了两种方法在大延迟、断续连接的空间信息网络中的传输能力；提出了支持软件定义的混合关键流量调度方法，研制了可编程网络设备、天基公用支持平台管控器，可编程网络设备应用于某重大专项任务、即将在轨验证，管控器应用于我国载人航天重大专项的天舟1号货运飞船任务(在轨飞行试验)，为后续升级扩展应用到空间站奠定了基础。