GBT 43669-2024 空间数据与信息传输系统 航天器1553B总线通信协议标准立项发展报告

空间数据与信息传输系统航天器1553B总线通信协议StandardizationDevelopmentReport:SpaceDataandInformationTransmissionSystems—Spacecraft1553BBusCommunicationProtocol摘要关键词：航天器总线；1553B通信协议；空间数据系统；标准化；数据管理；星载电子设备；总线通信Keywords:SpacecraftBus;1553BCommunicationProtocol;SpaceDataSystem;Standardization;DataManagement;OnboardElectronicEquipment;BusCommunication1引言1.1研究背景航天器作为一个高度复杂的系统工程，包含多个分系统和大量电子设备，各设备之间需要进行高效、可靠、实时的数据交换与控制指令传输。总线技术作为航天器内部信息传输的“神经网络”，其性能直接关系到航天器各分系统的协同工作能力和整体任务执行效能。在众多总线技术中，MIL-STD-1553B总线凭借其高可靠性、高确定性和良好的实时性能，自20世纪70年代问世以来，已在全球航天器、航空器及武器装备领域得到广泛应用。我国从20世纪80年代开始引入1553B总线技术，经过数十年的工程实践和技术积累，该技术已在载人航天、深空探测、北斗导航、遥感卫星等多个航天工程中得到成功应用。然而，由于缺乏统一的通信协议国家标准，各型号研制单位在1553B总线协议的具体实现上存在差异，导致设备接口不统一、协议实现不兼容、测试验证标准不一致等问题，增加了系统集成难度和研制成本。因此，制定统一的航天器1553B总线通信协议国家标准，成为航天行业亟需解决的基础性课题。1.2标准制定意义GB/T43669-2024的发布实施具有多重战略意义。首先，从技术层面而言，该标准统一了航天器1553B总线通信协议的技术要求，为航天器数据管理系统的设计、研制、测试和验证提供了统一的技术依据，有助于提高航天器总线通信系统的可靠性和安全性。其次，从产业发展角度而言，该标准将促进航天器电子设备的通用化、系列化和组合化发展，提高设备的互换性，降低研制成本和周期，推动航天产业链的高效协同。再次，从标准化战略层面而言，该标准是我国空间数据与信息传输系统标准体系的重要组成部分，填补了该领域国家标准空白，完善了我国航天器总线通信标准体系，为后续相关标准的制定提供了参考和基础。最后，从国际合作角度而言，该标准在充分参考国际先进标准的基础上，结合我国航天工程技术实践进行创新，有助于推动我国航天标准与国际标准的对接与互认，提升我国航天技术的国际影响力。2标准概述2.1标准基本信息GB/T43669-2024《空间数据与信息传输系统航天器1553B总线通信协议》是由国家市场监督管理总局（国家标准化管理委员会）于2024年3月15日正式发布的国家标准，属于“航天系统和操作装置”分类，自2024年7月1日起实施。该标准以中文编写，现行有效，可在国家标准全文公开系统查询获取。2.2标准定位本标准定位于航天器数据管理系统中的1553B总线通信协议层面，属于空间数据与信息传输系统标准体系中的基础性和支撑性标准。它既是对MIL-STD-1553B总线标准在我国航天领域应用的技术规范细化，也是航天器总线通信设备研制和系统集成的重要技术依据。2.3标准适用范围本标准适用于采用1553B总线架构的各类航天器（包括人造卫星、载人航天器、深空探测器等）数据管理系统及地面测试设备的研制、生产、试验和验证。同时在航空、兵器等采用1553B总线的相关领域也可参照使用。3标准编制原则与依据3.1编制原则GB/T43669-2024的编制遵循了以下原则：（1）先进性原则。充分跟踪和吸收国际先进技术成果，在MIL-STD-1553B及相关国际标准的基础上，结合我国航天器工程的实际需求和技术发展水平，制定既具有国际视野又符合国情的技术要求。（2）协调性原则。注重与我国已发布的空间数据与信息传输系统系列国家标准（如GB/T39366系列）的衔接与协调，确保标准体系的内在一致性，避免标准之间的冲突和重复。（3）适用性原则。充分考虑航天器总线通信技术的特点和工程应用的实际需要，确保标准的可操作性和可验证性，便于各研制单位在实际工程中贯彻实施。（4）开放性原则。在确保安全可靠的前提下，兼顾技术的持续演进，为标准内容的后续修订和扩展预留空间。3.2编制依据本标准编制的主要依据包括：-MIL-STD-1553B《数字式时分制指令/响应型多路传输数据总线》-GJB289A-97《数字式时分制指令/响应型多路传输数据总线》-GB/T39366系列空间数据与信息传输系统标准-CCSDS相关建议书和标准-我国各航天器型号1553B总线通信协议工程实践经验和成熟技术4标准主要技术内容GB/T43669-2024《空间数据与信息传输系统航天器1553B总线通信协议》主要涵盖以下关键技术内容：4.1系统构成与拓扑结构标准规定了航天器1553B总线通信系统的基本构成要素，包括总线控制器（BC）、远程终端（RT）和总线监视器（BM）三类终端的功能定位与职责划分。在拓扑结构方面，标准规定了标准的双冗余总线配置方式，明确了A、B双通道的主备关系及切换机制，确保在单通道故障时系统仍能维持正常通信能力。对于特殊应用场景下的单总线配置，标准也给出了相应的适用条件和限制要求。4.2总线通信流程与消息格式标准详细规定了1553B总线的通信时序控制要求，包括消息间隔时间、响应超时时间等关键时序参数的取值范围和切换规则。在消息格式方面，标准对指令字、状态字和数据字的格式进行了详细定义，包括同步头、终端地址、子地址/方式、数据字计数/方式码、奇偶校验等字段的位定义和编码规则。标准规定了10种广播消息的可选配置方式和10种方式命令的具体应用场景与执行要求，涵盖了系统自检、终端复位、同步控制等典型应用。4.3通信可靠性与故障处理针对航天器对通信可靠性的严苛要求，标准规定了1553B总线通信系统的故障检测、故障隔离和恢复机制。具体包括：总线传输错误的检测方法（如奇偶校验错误、格式错误、响应超时等）、总线通道的自动切换判据与切换时序、终端的故障容错策略、以及总线系统的健康状态监测与上报机制。这些要求确保在复杂空间环境下总线通信系统具备良好的容错能力和自主恢复能力。4.4电气特性与物理层要求标准对1553B总线的物理层电气特性进行了详细规定，包括：总线传输介质（屏蔽双绞线）的技术要求、耦合方式（直接耦合和变压器耦合）的应用场景与设计参数、收发器的电气特性（输出电平、输入灵敏度等）、总线终端电阻的匹配要求、以及总线长度和终端数量的限制条件。同时，标准还对总线的电磁兼容性设计提出了要求，确保总线通信系统在复杂的航天器电磁环境中能够正常工作。4.5测试验证要求标准规定了1553B总线通信协议一致性和符合性的测试验证方法和要求，包括：协议一致性测试的测试项目、测试方法和判定准则；总线系统的功能性能测试要求，涵盖通信速率、数据传输正确性、实时性等关键指标；以及地面测试设备的接口要求，为型号研制中的测试验证工作提供了统一的技术依据。5主要参与单位介绍本标准由全国宇航技术及其应用标准化技术委员会（SAC/TC425）提出并归口，由中国航天科技集团有限公司所属北京空间飞行器总体设计部牵头起草。北京空间飞行器总体设计部（以下简称“总体部”）成立于1968年，是中国航天器总体设计技术的发源地和核心力量，隶属于中国航天科技集团有限公司第五研究院，是我国载人航天器、深空探测器、通信卫星、遥感卫星、导航卫星等各类航天器的总体设计单位。五十余年来，总体部先后完成了载人飞船、天宫空间实验室、嫦娥月球探测器、北斗导航卫星等国家重大航天工程中航天器的总体设计与技术抓总工作，积累了极其丰富的航天器总体设计经验。在航天器数据管理系统和总线通信技术领域，总体部拥有深厚的技术积淀。从早期返回式卫星的分立式数据管理系统，到现代大型航天器复杂分布式数据管理架构，总体部持续引领着我国航天器数据管理技术的创新发展。在1553B总线技术的工程应用方面，总体部在载人航天工程、深空探测工程等多个重大型号中率先采用1553B总线架构，解决了总线通信协议实现中的多项关键技术难题，形成了完善的工程设计和验证方法。此外，中国航天科技集团有限公司第五研究院所属的西安空间无线电技术研究所、中国电子科技集团公司相关研究所，以及北京控制工程研究所等单位也作为主要起草单位参与了本标准的编制工作。各参编单位分别在地面测试设备、总线收发器设计、航天器控制计算机等方面提供了专业的技术支撑和工程验证数据，为标准内容的完整性和科学性提供了有力保障。6标准实施的意义与展望6.1实施意义GB/T43669-2024的实施对推动我国航天器总线通信技术发展和航天工程建设具有重要的现实意义：推动技术规范化发展。长期以来，我国航天器1553B总线通信协议的实现主要参照MIL-STD-1553B标准和各型号的型号规范，缺乏统一的国家标准支撑。本标准的发布填补了这一空白，将有效规范各单位在1553B总线通信协议设计和实现上的技术行为，减少因理解差异导致的协议实现不一致问题，从源头上保障各型号设备之间的互联互通。支撑航天器型谱化发展。统一的通信协议标准是航天器平台型谱化、系列化发展的重要技术基础。本标准的实施将有助于我国各类航天器平台在数据管理系统层面实现更大程度的统一和复用，提高航天器研制的效率和经济性。提升国际竞争力与影响力。该标准的制定充分参考了国际先进标准，并结合我国航天工程实践形成了具有中国特色的技术规范。标准的发布将有助于推动我国航天标准与国际标准的对接互认，提升中国航天在国际标准领域的话语权和影响力，为航天技术国际合作与交流创造有利条件。6.2未来展望随着航天技术的快速发展，航天器总线通信技术也在持续演进。未来，1553B总线通信协议标准的发展可以在以下方向上持续深化：技术演进与标准更新。随着航天器对高速数据传输需求的不断增长，以及新一代总线技术研究的深入，GB/T43669-2024需要适时进行修订和更新，保持标准的先进性和适用性。同时，可以逐步开展航天器高速总线通信协议、光总线通信等新技术的标准预研和制定工作，构建更加完善的空间数据与信息传输系统标准体系。标准宣贯与应用推广。在标准实施过程中，需要加强对标准的宣贯培训，使各研制单位和相关技术人员准确理解标准的技术要求和实施要点，确保标准在实际工程中得到有效贯彻和落实。同时，应当建立标准实施的反馈机制，及时收集使用中的问题和建议，为标准后续修订提供依据。国际标准化合作。进一步加强与国际标准化组织（如ISO、CCSDS）在空间数据系统标准领域的交流与合作，积极推动将我国在航天器1553B总线通信领域的工程实践和技术成果转化为国际标准或国际标准提案，提升中国航天在国际标准化领域的贡献度和影响力。7结论GB/T43669-2024《空间数据与信息传输系统航天器1553B总线通信协议》是我国航天器总线通信领域的一项重要基础性国家标准。该标准的发布和实施，填补了我国在航天器1553B总线通信协议国家标准层面的空白，系统性地规定了航天器1553B总线通信的系统构成、通信流程、消息格式、时序要求、电气特性及测试验证方法，为航天器数据管理系统和总线通信设备的设计、研制与验证提供了统一、科学、可操作的技术依据。该标准的实施将对提升我国航天器总线通信技术的规范化水平、促进设备通用化与产业协同、支撑航天器平台型谱化发展以及增强国际标准影响力等多方面产生深远而积极的影响。作为标准化技术文件和航天工程技术经验的结晶，该标准凝聚了我国航天科技工作者多年来的工程实践智慧和标准化研究成果，是我国航天标准化体系建设的重要里程碑。展望未来，随着航天器总线通信技术的持续发展和航天工程需求的不断演进，应在标准实施应用中持续收集反馈信息，适时完善标准内容。同时，应进一步加强航天器数据系统领域标准体系的整体规划和建设，推动形成覆盖各类总线通信技术、适应不同应用场景的完善标准体系，为航天强国建设提供更加坚实的标准化技术支撑。参考文献[1]国家市场监督管理总局,国家标准化管理委员会.GB/T43669-2024空间数据与信息传输系统航天器1553B总线通信协议[S].北京:中国标准出版社,2024.[2]美国国防部.MIL-STD-1553B数字式时分制指令/响应型多路传输数据总线[S].1978.[3]国防科学技术工业委员会.GJB289A-97数字式时分制指令/响应型多路传输数据总线[S].19