何熊文，陈朝基，贾雨棽，张柏楠，徐明伟，刘 岩，陈瑞勋

(1. 清华大学计算机科学与技术系，北京 100084；2. 北京空间飞行器总体设计部，北京 100094)

0 引 言

载人月球探测已成为航天领域的重要研究热点之一,远期将持续支持月球科研试验站等建设,全面进行月球资源的探索和利用。载人月球探测飞行器任务复杂,涉及多个航天器节点间大量数据交互,对通信速率、安全可靠、灵活自主的需求均大幅增加,需构建地月一体化网络,实现随时随地联网和操控、通信链路有效备份、多节点间协同等。因此,如何设计器地/器间/器内一体化网络架构,以实现多器协同、人-器协同以及以测量透明、控制开放、执行共享为核心的电气一体化设计,已成为目前载人月球探测网络构建的重大挑战。

本文针对载人月球探测的需求,提出一体化网络和协议架构及其器地、器间、器内应用场景,并通过多种手段对其中的核心协议进行了验证,为后续在任务中推广应用提供技术支撑。

1 国内外相关研究

1.1 载人月球探测网络架构研究现状

美国、欧洲、中国等均在开展载人月球探测网络架构的研究。

2020年,NASA空间通信和导航(SCaN)计划提出了月球网(LunaNet)概念,为月球探测任务提供网络通信、定位导航授时(PNT)、科学应用等服务。美国阿尔忒弥斯计划中,制定了载人月球探测的国际互操作标准[1],该标准基于时间触发以太网(TTE)构建,并辅以无线网络,应用核心飞行系统(Core flight system, cFS)软件架构,包含部分速率大于1 Gbps的点对点接口。……