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。
中图分类号：TN918.4文献标识码：ADOI:10.19358/j.issn.2097-1788.2024.09.014
引用格式：杨欢，姬胜凯，王硕,等.多卫星测控系统的设计与实现［J］.网络安全与数据治理，2024，43（9）：84-88.
引用格式：杨欢，姬胜凯，王硕,等.多卫星测控系统的设计与实现［J］.网络安全与数据治理，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
近几年来，随着我国 “一箭多星”卫星互联网关键技术的突破，卫星发射成本大大降低，极大地提升了我国卫星发射的经济效益［1］。随着我国电子元器件和航天科技等技术的快速发展，卫星的研制成本与生产周期不断降低，使得我国的卫星发射数量飞速增加，其中很多涉及了多卫星测控领域，进一步推动了多卫星测控行业的发展。作为卫星互联网产业的重要组成部分，多卫星测控领域规模在不断扩大，测控任务也日趋复杂，这对地面卫星测控系统处理能力提出了更高的要求［2］。与此同时，卫星测控数据在传输过程中还面临被截获、破译、删除或篡改等安全风险。在卫星互联网飞速发展的今天，提高资源利用率并兼顾安全性已逐渐成为当前地面测控系统的重要发展方向。
本文提出的多卫星测控系统基于“CPU+FPGA”架构方案，为解决地面测控系统所遇到的多星测控数据并行处理及安全性问题提供了一个基本思路［3］。该方案以CPU为主控中枢，完成测控数据的协议处理以及对FPGA的管理配置，可实现多颗卫星的动态加载和卸载，以满足并行处理需求。同时利用FPGA高速的逻辑运算能力同时完成多颗卫星测控数据的加解密处理，最终实现多卫星测控系统。
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作者信息：
杨欢，姬胜凯，王硕，张姗，李斌
（华北计算机系统工程研究所，北京100083）
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