标准编号:	GJB 1198.2A-2004
中文名称:	航天器测控和数据管理 第2部分：PCM遥测
英文名称:	Telemetry tracking command and data handling for spacecraft Part 2:PCM telemetry
行业分类:	GJB    国家军用行业标准
发布日期:	2004-09-01
实施日期:	2004-12-1
标准状态:	valid
替代旧标准:	GJB 1198.2-1991
翻译语言:	英文
文件格式:	PDF
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Codeofchina.com is in charge of this English translation. In case of any doubt about the English translation, the Chinese original shall be considered authoritative. GJB 1198 consists of the following eight parts under the general title Telemetry tracking command and data handling for spacecraft: ——Part 1: PCM telecommand; ——Part 2: PCM telemetry ——Part 3: Telemetry channel coding; ——Part 4: Ranging; ——Part 5: Radio frequency and modulation; ——Part 6: Packet telemetry; ——Part 7: Packet telecommand; ——Part 8: Onboard data handling interface. This part is Part 2 of GJB 1198. This part replaces GJB 1198.2-1991 Telemetry tracking command and data handling for satellite: PCM telemetry. The following main changes have been made in this part with respect to the previous edition: a) The format is rearranged according to the relevant provisions of the national military standard; b) Supplementary provisions for use are made for the vacancy of individual clauses such as 6.10 “Frame count word”; c) The representation of some charts and tables is improved; d) To avoid duplication with other standards, some clauses are revised to make them more accurate and rigorous. Annex A of this part is informative. This part was proposed by China Aerospace Science and Technology Corporation. This part is under the jurisdiction of China Astronautics Standards Institute. This part was firstly issued in October 1991, and firstly revised this time. Telemetry tracking command and data handling for spacecraft Part 2: PCM telemetry 1 Scope This part specifies the telemetry channel, modulation characteristics, standard telemetry format, establishment of telemetry format and technical requirements of float format for spacecraft PCM telemetry. This part is applicable to the spacecraft PCM telemetry system, as well as the telemetry interface between the spacecraft and the earth station. 2 Normative references The following standards contain provisions which, through reference in this text, constitute provisions of this part. For dated reference, subsequent amendments to (excluding any corrigendum), or revisions of, any of these publications do not apply. However, parties to agreements based on this standard are encouraged to investigate the possibility of applying the most recent editions of the standards indicated below. For undated references, the latest editions apply to this part. GJB 727A-1998 Terms and acronyms of space tracking telemetry and command system GJB 1198.3A-2004 Telemetry tracking command and data handling for spacecraft — Part 3: Telemetry channel coding GJB 1198.5A-2004 Telemetry tracking command and data handling for spacecraft Part 5: Radio frequency and modulation GJB 1198.8A-2004 Telemetry tracking command and data handling for spacecraft— Part 8: Onboard data handling interface 3 Terms and definitions For the purposes of this part, the terms and definitions established in GJB 727A-1998 and the following ones apply. 3.1 telemetry channel interface channel that can independently input a measured signal in telemetry system 3.2 PCM data stream serial PCM telemetry information stream generated according to the structural hierarchy of bit, telemetry word, frame and format 3.3 telemetry word basic unit, which is composed of successive 8 bits and is used to compose telemetry frames, also called path 3.4 pair of telemetry words telemetry word pair formed by every two adjacent telemetry words starting with an even-numbered serial number, also called path pair 3.5 frame ordered set of telemetry words between the starting points of two adjacent frame synchronization code blocks in PCM telemetry data stream, with the number of telemetry words contained in a frame called the frame length 3.6 format ordered set of a group of telemetry frames sent one after another with the frame count word as synchronization and identification marks 3.7 float format special information zone composed of some telemetry words in standard telemetry format, used to transmit irregular independent data segments 4 Telemetry channel 4.1 Classification 4.1.1 General Telemetry channels are classified into analog channels, digital channels, bi-level channels and timing channels. Technical requirements for interfaces of various channels shall comply with GJB 1198.8A-2004. 4.1.2 Analog channel 4.1.2.1 General The input is the voltage that continuously changes between the specified upper and lower limits, which is sampled and quantized to form telemetry words. The analog channel is classified into single-ended analog channel and double-ended analog channel according to its hardware interface mode. 4.1.2.2 Single-ended analog channel The reference end of the input telemetry signal is connected to the ground reference point of the telemetry coder. The input signal is positive with respect to its reference end. 4.1.2.3 Dual-ended analog channel The input signal end and its reference end are connected to the high end and the low end of the channel respectively. They are in a high impedance state with the ground reference point of the telemetry coder. The input signal is positive with respect to its reference end. 4.1.3 Digital channel 4.1.3.1 General It is a telemetry channel for acquisition of digital signals. It is classified into serial digital channel and parallel digital channel according to interface mode. 4.1.3.2 Serial digital channel Telemetry information is serially input into telemetry channel in the form of PCM NRZ-L, which completes serial data acquisition by means of gating signal and clock signal, and can receive 8Nbit (where N is a positive integer) of input data for each sampling. Gating signals and clock signals are provided by telemetry equipment. The width of the gating signal can meet the requirement of receiving 8Nbit. 4.1.3.3 Parallel digital channel Telemetry information is input into telemetry channel in 8bit parallel form. The length of data can be 8Nbit (where N is a positive integer). The data is acquired by means of a gating signal and a clock signal. The gating signal gates N sampling pulses, each of which is used to acquire parallel 8bit information. 4.1.4 Bi-level digital channel Also known as state quantity channel, used to acquire discrete status bits. Each bi-level channel can only acquire 1 bit of information at a time. The level signal is expressed in the form of voltage, and its voltage has only two different values relative to the ground reference point, namely, an on level ("1" level) and an off level ("0" level). 4.1.5 Timing channel It represents the occurrence time of an event in the form of a single event pulse. When it appears, it samples the contents of the on-board time counter, and then arranges it in the telemetry data stream at a specified position with a length of 8Nbit. It is a special type of telemetry channel. 4.2 Sampling 4.2.1 General Sampling of telemetry channel input is classified into super frame rate sampling, frame rate sampling and low rate sampling. 4.2.2 Super frame rate sampling The channel input signal is sampled more than once per frame. 4.2.3 Frame rate sampling The channel input signal is sampled once every frame. 4.2.4 Low rate sampling The channel input signal is sampled at a rate lower than sampling once per frame but at least once per format. 5 Modulation characteristics 5.1 PCM characteristics 5.1.1 PCM code form See GJB 1198.5A-2004 for the recommended PCM code form and corresponding waveform expression. 5.1.2 Waveform symmetry The width ratio between the high-level and low-level symbols in the PCM output waveform shall be between 0.998 and 1.002. 5.1.3 Jump intensity See GJB 1198.5A-2004 for data jump intensity. 5.1.4 Bit error rate The bit error rate of telemetry system transmission shall be no more than 1×10-5. 5.1.5 Bit rate See GJB 1198.5A-2004 for the bit rate. 5.1.6 Frequency stability of PCM data stream The frequency stability of PCM data stream is the same as that required for PSK subcarrier, as shown in 5.2.4. 5.1.7 Change of data rate In the process of telemetry data transmission, only the earth station is allowed to send remote telecommands to change the bit rate. For a given telemetry format, the time when the data bit rate actually changes can only be at the starting point of the format in the output information stream, that is, the starting point of F0W0B0. When it is possible to change the transmission rate, data indicating the bit rate used shall be arranged in the telemetry data. 5.2 Telemetry video signal 5.2.1 General Telemetry video signal sent to RF transmitter can be PCM waveform or PCM modulated phase shift keying (PSK) subcarrier. The modulation of telemetry video signal to RF carrier shall comply with GJB 1198.5A-2004. 5.2.2 Waveform of PSK subcarrier The waveform of PSK subcarrier is sinusoidal or square wave. 5.2.3 Coherence between PSK and PCM telemetry signals The frequency and phase of PSK subcarrier shall be directly coherent with the clock of PCM information. See GJB 1198.5A-2004 for the ratio of subcarrier frequency to bit rate.

Foreword i 1 Scope 2 Normative references 3 Terms and definitions 4 Telemetry channel 5 Modulation characteristics 6 Standard telemetry format 7 Establishment of telemetry format 8 Float format Annex A (Informative) Concept of float format

GJB 中华人民共和国国家军用标准 FL1830 GJB 1198.2A-2004 代替GJB 1198.2-1991 航天器测控和数据管理 第2部分：PCM 遥测 Telemetry tracking command and data handling for spacecraft Part 2： PCM telemetry 2004-09-01发布 2004-12-01实施 国防科学技术工业委员会 发布 前 言 本系列标准《航天器测控和数据管理》分为以下8个部分： ——第1部分 PCM遥控 ——第2部分 PCM遥测 ——第3部分 遥测信道编码 ——第4部分 测距 ——第5部分 射频和调制 ——第6部分 分包遥测 ——第7部分 分包遥控 ——第8部分 数据管理接口 本部分为系列标准的第2部分。 本部分代替GJB 1198.2-1991《卫星测控和数据管理 PCM遥测》 本部分与原标准相比主要有以下变化： a） 按国军标编写的有关规定重新编排格式； b） 对个别条款如6.10帧计数字的空位作了补充使用规定； c） 对一些图表的表示作了改进； d） 为避免和其它标准重复，有些条款作了删减，使之更加准确严谨。 本部分的附录A为资料性附录。 本部分由中国航天科技集团公司提出。 本部分由中国航天标准化研究所归口。 本部分于1991年10月首次发布，本次为第一次修订。 航天器测控和数据管理 第2部分：PCM遥测 1 范围 本部分规定了航天器PCM遥测的遥测通道、调制特性、标准遥测格式、遥测格式的建立以及浮动格式的技术要求。 本部分适用于航天器PCM遥测系统，同时适用于航天器与地球站的遥测接口。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包含勘误的内容）或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。 GBJ 727A-1998 航天测控系统术语与缩略语 GJB 1198.3A-2004 航天器测控和数据管理 第3部分 遥测信道编码 GJB 1198.5A-2004 航天器测控和数据管理 第5部分 射频和调制 GJB 1198.8A-2004 航天器测控和数据管理 第8部分 数据管理接口 3 术语和定义 GBJ 727A-1998确立的以及下列术语和定义适用于本部分。 3.1 遥测通道 telemetry channel 遥测系统中能单独输入一个被测信号的接口通道。 3.2 PCM数据流 PCM data stream 按照比特、遥测字、帧和格式的结构层次所生成的串行PCM遥测信息流。 3.3 遥测字 telemetry word 由相继的8bit构成的用于组成遥测帧的基本单元，亦称路。 3.4 遥测字对 pair of telemetry words 以偶数字序号开始，每二个相邻的遥则字构成一个遥测字对，亦称路对。 3.5 帧 frame PCM遥测数据流中，二个相邻帧同步码组起始点间的一组遥测字的有序集合。一帧中所包含的遥测字的数目称为帧长。 3.6 格式 format 以帧计数字作为同步和识别标志，相继发送的一组遥测帧的有序集合。 3.7 浮动格式 float format 标准遥测格式中的一些遥测字构成的特殊的信息区。用以传送非规则的独立数据段。 4 遥测通道 4.1 分类 4.1.1 概述 遥测通道的类型分为：模拟通道、数字通道、双电平通道和标时通道。各类通道的接口技术要求应符合GJB 1198.8A-2004的规定。 4.1.2 模拟通道 4.1.2.1 概述 输入是在规定的上、下限间连续变化的电压量，它被采样和量化，形成遥测字。 模拟通道又按其硬件接口方式划分为单端模拟通道和双端模拟通道。 4.1.2.2 单端模拟通道 输入遥测信号的参考端连接到遥测编码器的地参考点上。输入信号相对其参考端为正。4.1.2.3 双端模拟通道 输入信号端及其参考端分别与通道的高端和低端相连。它们分别与遥测编码器的地参考点间呈高阻抗状态。输入信号相对其参考端为正。 4.1.3 数字通道 4.1.3.1 概述 它是采集数字信号的遥测通道。按接口方式又分为串行数字通道和并行数字通道。 4.1.3.2 串行数字通道 遥测信息以PCM NRZ-L的形式串行输入遥测通道，它借助于门控信号和时钟信号来完成串行数据的采集，每次采样可接收8Nbit（其中N为正整数）的输入数据。门控与时钟信号是由遥测设备提供的。门控信号的宽度能够满足接收8Nbit的要求。 4.1.3.3 并行数字通道 遥测信息以8bit并行形式输入遥测通道。数据长度可为8Nbit（N为正整数）。数据的采集借助于一个门控信号和一个时钟信号。门控信号选通N个采样脉冲，每个采样脉冲用于采集并行的8bit信息。 4.1.4 双电平通道 又称状态量通道。用以采集离散状态位。每个双电平通道每次只能采集1bit信息。电平信号以电压形式表示，其电压相对地参考点只有二种不同取值，即一个接通电平（“1”电平）和一个断开电平（“0”电平）。 4.1.5 标时通道 它以单事件脉冲的形式表示一个事件的发生时刻，当其出现时，对星上时间计数器中的内容进行采样，然后以8Nbit的长度按指定位置安排在遥测数据流中。是遥测通道的一种特殊类型。 4.2 采样 4.2.1 概述 对遥测通道输入的采样分为超帧速率采样，帧速率采样和低速率采样。 4.2.2 超帧速率采样 对通道输入信号的采样，每帧超过一次。 4.2.3 帧速率采样 对通道输入信号的采样，每帧一次。 4.2.4 低速率采样 对通道输入信号的采样，低于每帧一次但至少每格式一次的采样。 5 调制特性 5.1 PCM特性 5.1.1 PCM码形 推荐选用的PCM码型和相应波形的表示见GJB 1198.5A-2004的规定。 5.1.2 波形对称性 PCM输出波形中高电平和低电平符号间的宽度比应在0.998～1.002之间。 5.1.3 跳变密集度 有关数据跳变密集度见GJB 1198.5A-2004的规定。 5.1.4 比特差错率 遥测系统传输的比特差错率应不大于1×10－5。 5.1.5 比特速率 有关比特率见GJB 1198.5A-2004的规定。 5.1.6 PCM数据流的频率稳定度 PCM数据流的频率稳定度与PSK副载波的频率稳定度要求相同，见5.2.4。 5.1.7 数据速度的变更 在遥测数据传送过程中，仅允许由地球站发遥控命令来改变比特速率。对于给定的遥测格式，数据比特速率实际变更的时刻，只能在输出信息流中格式的起点，即F0W0B0的起点。 在有可能改变传输速率时，遥测数据中应安排有明确指示所用比特速率的数据。 5.2 遥测视频信号 5.2.1 概述 送往射频发射机的遥测视频信号可用PCM波形，也可用PCM调制的相移键控（PSK）副载波。遥测视频信号对射频载波的调制应符合GJB 1198.5A-2004的规定。 5.2.2 PSK副载波的波形 PSK副载波的波形为正弦或方波。 5.2.3 PSK与PCM遥测信号的相干性 PSK副载波的频率和相位与PCM信息的时钟应是直接相干的。有关副载波频率和比特率之比的规定见GJB 1198.5A-2004。 5.2.4 PSK副载波的频率稳定度 PSK副载波频率稳定度的规定见GJB 1198.5A-2004。 5.2.5 PSK副载波的换相点要求 PSK副载波换相点和PCM波形各跳变点的关系以及已调副载波的相位稳定性的规定见GJB 1198.5A-2004。 5.3 信道编码 信道编码根据任何需要选用。当使用信道编码时，应符合GJB 1198.3A-2004的规定。 6 标准遥测格式 6.1 遥测格式示例 遥测格式由若干个遥测帧组成。凡符合本章规定的遥测格式为标准遥测格式。具有浮动信息区的标准遥测格式示例如图1所示。 字 帧 注： 表示常规数据路； 表示浮动格式信息路； 表示同步或其它识别路；m表示帧长；n表示格式长 图1 具有浮动信息区的标准遥测格式示例 6.2 遥测字长 遥测字长应是8bit，且保持不变。 6.3 帧长 最大帧长为1024个遥测字。一帧总是由偶数个遥测字组成。推荐使用的帧长为32、64、128、256个遥测字。 6.4 格式长度 最大格式长度为256帧，而且不超过215个遥测字。 6.5 格式 对于一个给定的遥测字格式，格式中的帧数是固定的。格式中帧的排字从0开始，序号为n的帧称为帧n，在帧序号前冠以字符F作为帧n的符号表示。格式中的各帧，由“帧识别”字中的帧计数来识别。 6.6 帧 对于一个给定的遥测字格式，一帧中的遥测字数N是固定的，帧中的各遥测字从0至N-1排序。序号为n的路称为路n。在路序号前冠以字符W作为路n的符号表示。 帧是以“帧同步码组”开始，帧同步用于识别一帧的开端。如帧同步码组为16bit长时，则位于W0和W1。 6.7 遥测字 遥测字中的比特序号从0到7排序。序号为n的比物称为比特n，在比特序号前冠以字符B作为比特n的符号表示。遥测字中最后传送的一个比特B7规定为最低有效位（LSB）。一般的，最低有效位最后传送。 一个遥测字可以代表一个数据样值，或一个数据样值的一部分，或几个数据样值。 6.8 格式中各层次单元的符号表示 依次以帧序、路序和比特位序表示法来说明相应的结构单元。如F63W127B7表示帧63路127的比特7，即第63帧第127路的第7比特。 6.9 帧同步码组 6.9.1 帧同步码组可以是16bit、24bit的码组。帧同步组规定如下： 16bit码组： 1110101110010000（二进制） EB90（十六进制） 24bit码组：11111010 11110011 00100000（二进制） FAF320（十六进制） 6.9.2 帧同步码组的使用规定如下： a） 帧长不大于128个遥测字时，使用16bit码组； b） 帖长大于128个遥测字时，使用24bit码组。 6.10 帧计数字 为8bit帧序号计数字，在格式中占用一路。其最低有效位在最后传送，当帧数小于128时，没有用到的空位处，填补二进制“0”，也可移作别用，并对该位含义加以专门定义或说明 6.11 格式计数字 用来传送格式计数器的内容，可以是8bit、16bit、24bit或32bit的数，在格式中占用1路～4路。最低有效位最后传送。在某些任务中格式计数字可以兼作航天器计时的作用。 6.12 格式模式字 格式模式字是辨别不同格式类型的标志。 6.13 航天器时间字 用以传送航天器时间计数器的内容。航天器时间字的长度应是整数个遥测字，最低有效位最后传送。 7 遥测格式的建立 7.1 遥测格式的布局 优选的遥测格式的布局如下（帧长×格式长）： 32×32，64×16，64×32，64×64，128×32，128×64，128×128。 7.2 格式中遥测字的分配 7.2.1 帧同步 帧同步码组位于各帧起始处。对于16bit同步码组，则位于路0和路1的位置上。 7.2.2 识别字 航天器地址字、航天器计时、帧计数、格式计数和格式模式字均属识别子。其数据均须固定在格式中所分配的位置上。 7.2. 3 遥测字分配的一般规则 遥测字分配的一般规则如下： a） 以遥测字对为基础来建立格式； b） 所有16bit数据均按遥测字对来分配（长度大于16bit的数据也应尽量按遥测字来分配）。 7.3 格式的变更 在航天器遥测数据的传输过程中，允许变更遥测格式。对于一个给定的任务，所有可使用的遥测格式都应是事先确定的，可识别的。在格式变更过程中，为保证数据的连续性，格式的变更应遵循如下规则： a） 航天器遥测设备在初始加电时或在复位命令控制下，应自动工作在指定的遥测格式下； b） 各种格式帧长应相同； c） 各种遥测格式中帧同步字、航天器地址字、帧计数字和格式模式字在格式中的位置是固定的； d） 遥测格式的转换只能由遥控或程控进行控制。格式的实际转换时刻只能发生在格式中帧0路0比特0（F0W0B0）的起点。 8 浮动格式 8.1 浮动格式的基本概念 浮动格式的基本概念参见附录A。 8.2 浮动信息区 浮动信息区是由标准遥测格式中一些遥测字对（16bit）连接而成的有序集合。可根据特定的数据处理要求，确定各有关遥测字在浮动信息区的符号。 8.3 浮动信息区的使用 浮动信息区可安排若干数据段和填充段。每个数据段是一具有特定结构和意义的数据实体。浮动区中有用数据段之外的部分填入非数据码组。 8.4 识别参数 在标准遥测格式中（浮动信息区之外）安排有关浮动信息区说明的识别参数。 8.5 数据段的结构 8.5.1 概述 数据段的结构如图2所示。 段起始标识 段类型 段长度 数据 段说明项 图2 数据段结构 8.5.2 段起始标识 在一个给定任务中，所有数据段的超始标识码组均应相同。超始标识码长为16bit，码组如下：00001110 11101101 （二进制） OEED （十六进制） 8.5.3 数据段长度 数据段长度包括起始标志在内，最大长度为256个遥测字对（16bit），即512字节 8.5.4 数据段说明项 对一特定任务，可选取16bit或32bit的说明项： a） 选用16bit说明项：前8bit用于识别不同的数据段，后8bit用于说明数据段的长度； b） 选用32bit说明项：前16bit用于识别不同的数据段，后16bit用于说明数据段的长度； 8.6 段的超始位置 数据段应与遥测字对同步，即段的起始位置应从一遥测字对起始处开始。 8.7 填充段起组 在没有可用数据期间，或数据段安排之后浮动区中的剩余部分应填入填充码组。可根据特定的传输和数据处理要求，来确定所要使用的非数据段填充码组。 8.8 对遥测信息接收的保护 浮动格式信息的设计应不干扰地面设备对遥测信息的接收及数据处理，尤其应确保比特同步和帧同步的正常捕获与锁定。 附录A （资料性附录） 浮动格式概念 A.1 基本概念 A.1.1 概述 对标准遥测格式，航天器向地面发送的是以周期性循环方式进行采样及编码的遥测数据即规则遥测数据。然而有时需要向地面传送一些不规则的数据，这些不规则数据的长度、发生的时间或二者均可能变化。 A.1.2 传送不规则遥测数据，必须确保： a） 利用严格的传送程序，实现正确的地面接收； b） 具有灵活的数据传送程序，以满足一定的传送效率。 为此可用标准格式中的所有可利用的遥测字，构成一种特殊的数据区。利用这种数据区来传送经事先处理、缓存的非规则PCM信息，由于这种信息与标准遥测格式不同步，所以称之为浮动格式信息。 A.1.3 对浮动格式信息，地球站的接收分下述二步进行： a） 接收标准PCM遥测信息，并分解出所有遥测字，特别应分解出浮动信息区的数据； b） 按A.2的规定，利用识别技术处理浮动格式数据。 A.2 浮动信息区 用于传送浮动格式数据的数据区域称为浮动信息区。在格式建立时，一旦为同步 识别字和所有常规遥测字规定了在标准遥测格式中的位置后，格式中其余的部分就可用来传送浮动格式信息。浮动格式遥测信息不以固定间隔采样。 浮动信息区中可包含二类信息段，即数据段和填充段。数据段中包含着有用的浮动数据。而填充段中无任何有用数据，它是没有可用数据期间的填充物。 数据段由数据段起始标识开始，后跟段类型识别字和长度说明字，最后是数据项。