空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)咨詢委員會概況及相關(guān)工作建議

張靜（中國空間技術(shù)研究院）

空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)咨詢委員會（CCSDS）成立于1982年，2012年是該組織成立30周年。經(jīng)過30年的發(fā)展，CCSDS的工作已由最初的制定基本空間/地面通信標(biāo)準(zhǔn)延伸到制定應(yīng)用于更多復(fù)雜空間任務(wù)的空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。

1 CCSDS宗旨

CCSDS的宗旨是通過技術(shù)協(xié)商方式，建立一整套空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，以便實現(xiàn)廣泛的國際合作和交互支持，具體包括：

· 為感興趣的機(jī)構(gòu)搭建空間相關(guān)信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定或應(yīng)用的信息交換平臺；

· 定義空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)公共標(biāo)準(zhǔn)，顯著加強(qiáng)未來空間任務(wù)合作與成果分享；

· 開發(fā)共有的、合適的建議，指導(dǎo)各機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，以獲得最大限度的互操作性；

· 推動并促進(jìn)所有參與機(jī)構(gòu)使用CCSDS項目開發(fā)的軟件和硬件；

· 推動CCSDS建議在空間任務(wù)中的應(yīng)用；

· 保持對空間任務(wù)數(shù)據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計或操作有直接影響的其他國際標(biāo)準(zhǔn)化活動的認(rèn)定。

2 CCSDS組織結(jié)構(gòu)

CCSDS管理結(jié)構(gòu)

自1982年起，CCSDS最初的工作圍繞著4個工作組展開，這4個工作組是遙測、跟蹤、指令組（P1），信息交換流程組（P2），交互支持組（P3）以及測距和軌道數(shù)據(jù)組（P4）。

1）遙測、跟蹤、指令組又下設(shè)：①分包遙測小組（P1A）；②遙測信道編碼小組（P1B）；③遙測指令小組（P1C）；④時間碼格式小組（P1D）；⑤射頻和調(diào)制小組（P 1 E）；⑥高級網(wǎng)絡(luò)小組（P1F）；⑦數(shù)據(jù)鏈路小組（P1G）。

2）信息交換流程組又下設(shè)：①數(shù)據(jù)單元邏輯概念小組（P2A）；② 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)小組（P2B）；③數(shù)據(jù)定義語言小組（P2C）。

3）交互支持組又下設(shè)：①相互支持的定義與范圍小組（P3A）；②相互支持的通信協(xié)議信息安全小組（P3B）；③相互支持的地面通信系統(tǒng)措施小組（P3C）。

4）測距和軌道數(shù)據(jù)組未設(shè)小組。

為簡化并擴(kuò)展其管理流程，2003年CCSDS重新對組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行構(gòu)建，采用了互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組（IETF）成功使用的工作模式，將主要工作分成了6個工作領(lǐng)域，包括系統(tǒng)工程領(lǐng)域（SEA）、航天器星載接口業(yè)務(wù)領(lǐng)域（SOIS）、空間鏈路業(yè)務(wù)領(lǐng)域（SLS）、空間互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)領(lǐng)域（SIS）、任務(wù)操作和信息管理領(lǐng)域（MOIMS）及交互支持業(yè)務(wù)領(lǐng)域（CSS），每個領(lǐng)域又下設(shè)若干工作組。

CCSDS成員

CCSDS成員分為成員組織、觀察員組織、聯(lián)絡(luò)組織和協(xié)作組織4類。

（1）成員組織

CCSDS成員組織是政府或準(zhǔn)政府組織，能夠參與CCSDS全部活動，并提供與此地位相對應(yīng)的支持。一個國家或多國組織僅允許有一個CCSDS成員組織。成員組織應(yīng)遵循CCSDS憲章，并盡其最大努力確保該組織內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)遵守CCSDS建議的標(biāo)準(zhǔn)。成員組織必須在其支持的CCSDS技術(shù)工作組中正式指定代表。CCSDS鼓勵成員組織提交概念或建議書到工作組討論。

最重要的是，成員組織具有CCSDS投票權(quán)，由成員組織代表行使。成員組織代表組成CCSDS管理委員會（CMC），每年召開兩次會議，商議并決定CCSDS業(yè)務(wù)及發(fā)展方向。CCSDS目前有包括中國國家航天局（CNSA）在內(nèi)的11個成員組織。

（2）觀察員組織

CCSDS觀察員組織是政府或準(zhǔn)政府組織，能夠有限制地參與CCSDS全部活動并提供相應(yīng)支持。CCSDS鼓勵觀察員組織盡最大努力確保該組織內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)遵守CCSDS建議的標(biāo)準(zhǔn)；CCSDS鼓勵但并不強(qiáng)制觀察員組織對工作組貢獻(xiàn)資源。來自觀察員組織的個人以技術(shù)專家身份參與CCSDS活動。CCSDS對一個國家或多國組織的觀察員組織數(shù)量不設(shè)限制，CCSDS目前有28個觀察員組織，代表著26個國家，中國目前有3個CCSDS觀察員組織，分別是

CCSDS組織結(jié)構(gòu)圖

CCSDS成員組織和觀察員組織概況

成員組織

觀察員組織中國空間技術(shù)研究院（CAST），北京跟蹤和通信技術(shù)研究所（BITTT）和中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心（NSSC）。

（3）聯(lián)絡(luò)組織

CCSDS聯(lián)絡(luò)組織是正在開展空間相關(guān)的數(shù)據(jù)及信息系統(tǒng)項目的政府或私人組織。CCSDS鼓勵但并不強(qiáng)制聯(lián)絡(luò)組織參與工作組工作，聯(lián)絡(luò)組織參與工作組工作時通常重點關(guān)注自己感興趣的特別題目，并非固定參與某項工作。CCSDS目前有13個聯(lián)絡(luò)組織，包括美國航空航天協(xié)會（AIAA）、國際對地觀測衛(wèi)星委員會（CEOS）、國際空間研究委員會（COSPAR）、歐洲空間標(biāo)準(zhǔn)化合作組織（ECSS）、世界氣象組織（WMO）等知名國際組織。

（4）協(xié)作組織

CCSDS協(xié)作組織是與CCSDS建立正式關(guān)系的學(xué)術(shù)或工業(yè)實體。成為CCSDS協(xié)作組織能夠使這些學(xué)術(shù)或工業(yè)實體更進(jìn)一步的監(jiān)督和影響技術(shù)建議書的形成。在獲得一個CCSDS成員組織或觀察員組織的贊助及明確批準(zhǔn)后，協(xié)作組織可以參與工作組工作和建議書編寫，也可以提交概念或建議書到工作組。

3 CCSDS與其他相關(guān)國際組織的關(guān)系

CCSDS與國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）的關(guān)系

1990年，CCSDS與ISO達(dá)成一致，所有CCSDS標(biāo)準(zhǔn)將視為ISO標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行建立和批準(zhǔn)。為此，ISO在其航空航天技術(shù)委員會（ISO/TC20）下成立了空間數(shù)據(jù)和信息傳輸系統(tǒng)分委會（ISO/TC20/SC13），SC13與ISO原有的空間系統(tǒng)與操作分委會（SC14）并列。CCSDS的成員具有制定CCSDS和ISO標(biāo)準(zhǔn)的雙重職能，很多CMC成員均被其所在國ISO代表指定為SC13正式代表，因此，這些人員也具有雙重身份。SC13與CMC每6個月召開1次聯(lián)合會議。CCSDS建議書經(jīng)過ISO標(biāo)準(zhǔn)的評審和投票流程而成為ISO/CCSDS標(biāo)準(zhǔn)。

CCSDS與ISO關(guān)系圖

CCSDS與其他國際組織的關(guān)系

除與ISO保持著密切的關(guān)系外，CCSDS還與其他相關(guān)的國際組織保持著合作關(guān)系，如CCSDS接受機(jī)構(gòu)間操作咨詢組（IOAG）對其通信衛(wèi)星和導(dǎo)航衛(wèi)星未來任務(wù)操作計劃提供的優(yōu)先權(quán)和指導(dǎo)，并與相關(guān)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)組織如對象管理組織（OMG）、IETF，地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)組織如ECSS、AIAA等都保持著工作聯(lián)系。

4 CCSDS文檔

CCSDS有8類文檔，具體如下。

· 藍(lán)皮書（Blue Books，建議的標(biāo)準(zhǔn)）是經(jīng)批準(zhǔn)的正式建議書，建議書內(nèi)容在未作新的修改之前,各會員國要遵照執(zhí)行。藍(lán)皮書是正式的標(biāo)準(zhǔn)并包含所有的細(xì)節(jié)，能夠直接、獨立的應(yīng)用于互操作系統(tǒng)。

· 洋紅皮書（Magenta Books，建議的實踐活動）是有關(guān)實踐活動的規(guī)范，但不能直接應(yīng)用于互操作，主要包括一些參考結(jié)構(gòu)、應(yīng)用編程接口、操作實踐等。

· 綠皮書（Green Books，信息文檔）不是標(biāo)準(zhǔn)，是藍(lán)皮書和洋紅皮書的基礎(chǔ)文件，對適用性、整體結(jié)構(gòu)和操作概念進(jìn)行描述。

· 紅皮書（Red Books，建議書/建議的實踐活動草案）是在機(jī)構(gòu)間評審的未來的藍(lán)皮書/洋紅皮書的草稿。使用紅皮書的時候要謹(jǐn)慎，因為在正式發(fā)布之前還可能有更改。

· 橙皮書（Orange Books，試驗性規(guī)范）是前沿試驗性技術(shù)的規(guī)范，但是還未經(jīng)足夠的機(jī)構(gòu)同意成為標(biāo)準(zhǔn)。

· 黃皮書（Yellow Books，管理性文件）是CCSDS的規(guī)章制度、程序文件、測試報告等。

· 銀皮書（Silver Books，歷史文檔）是未通過的和過期的文檔，可在現(xiàn)有實施或解決遺留問題需要時作為支撐材料。

CCSDS與IOAG等組織的關(guān)系

CCSDS與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)組織的關(guān)系

· 粉皮書（P i n k Books，用于評審的草稿版本）是藍(lán)皮書或洋紅皮書的原始草稿版本，用于提供給各機(jī)構(gòu)評審。

5 CCSDS標(biāo)準(zhǔn)使用情況

30年來，CCSDS已經(jīng)逐步開發(fā)了一系列標(biāo)準(zhǔn)化的空間通信技術(shù)基礎(chǔ)協(xié)議，這些協(xié)議現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應(yīng)用于世界范圍的空間通信中。CCSDS推出的建議書具有顯著的前瞻性和創(chuàng)新性。CCSDS的標(biāo)準(zhǔn)由最初的以分包遙測、分包遙控為核心的常規(guī)在軌系統(tǒng)（COS）發(fā)展到能夠支持寬帶數(shù)據(jù)傳輸?shù)母呒壴谲壪到y(tǒng)（AOS），再到下一代空間因特網(wǎng)。在迄今為止出版的300余份建議書中，CCSDS提出了大量的新概念系統(tǒng)和技術(shù)，尤其對空間任務(wù)的交互支持方法做了大量標(biāo)準(zhǔn)化的規(guī)范研究，引領(lǐng)著世界空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)領(lǐng)域技術(shù)不斷向前發(fā)展，也為日趨廣泛的空間合作打下了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。

CCSDS的建議書得到了各主要空間國家和空間組織的廣泛承認(rèn)，美國航空航天局（NASA）、歐洲航天局（ESA）、法國國際空間研究中心（CNES）、德國航空航天中心（DLR）、日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)（JAXA）、美國國家海洋和大氣局（NOAA）等國際知名航天機(jī)構(gòu)和組織采用CCSDS標(biāo)準(zhǔn)的空間任務(wù)迅速增加。截至2012年7月，共有577個空間任務(wù)采用了CCSDS標(biāo)準(zhǔn)，包括“國際空間站”（ISS）、通信衛(wèi)星、深空探測器、各類近地軌道衛(wèi)星、國際組織的氣象衛(wèi)星等；有143個航天產(chǎn)品采用了CCSDS標(biāo)準(zhǔn)，包括衛(wèi)星平臺產(chǎn)品、星上系統(tǒng)產(chǎn)品、宇航級專用集成電路（ASIC）芯片、商用地面網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品、遙測遙控數(shù)據(jù)處里產(chǎn)品和互聯(lián)網(wǎng)傳輸控制協(xié)議（TCP）加速器等。

CCSDS 6個工作領(lǐng)域建議書出版情況SIS-空間互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)領(lǐng)域；SLS-空間鏈路業(yè)務(wù)領(lǐng)域；SOIS-航天器星載接口業(yè)務(wù)領(lǐng)域；CSS-交互支持業(yè)務(wù)領(lǐng)域；MOIMS-任務(wù)運(yùn)行和信息管理業(yè)務(wù)領(lǐng)域；SEA-系統(tǒng)工程領(lǐng)域

6 中國參與CCSDS工作情況

中國空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)領(lǐng)域的相關(guān)單位及專家對CCSDS的工作及建議書一直給予很高的關(guān)注，在CCSDS 1982年召開的第一次會議上，中國空間技術(shù)研究院的專家代表中國參加了會議。20世紀(jì)80年代末，中國空間技術(shù)研究院成為中國首個CCSDS觀察員組織。每年春季和秋季CCSDS均召開管理組和技術(shù)組會議，中國相關(guān)單位開展了CCSDS標(biāo)準(zhǔn)研究及應(yīng)用工作，并定期派代表參會，了解CCSDS工作及相關(guān)建議書進(jìn)展情況，但較少直接承擔(dān)CCSDS某一工作組的具體工作。

隨著空間任務(wù)國際合作需求及各空間組織互操作的需求日益強(qiáng)烈，CCSDS標(biāo)準(zhǔn)被越來越多的空間任務(wù)采用，根據(jù)CCSDS網(wǎng)站顯示，中國的嫦娥－1項目、與歐洲航天局合作的雙星探測計劃等均采用了CCSDS標(biāo)準(zhǔn)。

7 建議

1999－2012年間采用CCSDS標(biāo)準(zhǔn)的空間任務(wù)情況

隨著中國空間事業(yè)的發(fā)展，空間任務(wù)國際合作及互操作的需求日益增多；另外，中國航天產(chǎn)品正逐漸走向世界，航天產(chǎn)品采用國際通用標(biāo)準(zhǔn)是空間產(chǎn)品國際化的重要條件，因此有必要加強(qiáng)CCSDS標(biāo)準(zhǔn)研究工作，積極參與CCSDS相關(guān)工作及活動。具體建議如下。

1）管理部門統(tǒng)籌考慮國內(nèi)相關(guān)單位參加CCSDS工作的需求，建立長期有效的工作機(jī)制，支持并促進(jìn)各單位有序、有針對性的開展CCSDS標(biāo)準(zhǔn)研究和參與CCSDS相關(guān)工作，以使得中國能夠向CCSDS提供與我國成員組織身份相對應(yīng)的支持。

2）充分重視CCSDS研究組正在開展的空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)前沿技術(shù)研究工作。深入?yún)⑴cCCSDS工作組工作，承擔(dān)實質(zhì)性工作，使中國空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)技術(shù)研究能夠與國際接軌，并力爭將國內(nèi)空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)領(lǐng)域的先進(jìn)研究成果變成CCSDS標(biāo)準(zhǔn)或標(biāo)準(zhǔn)的一部分，提升中國空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)國際學(xué)術(shù)影響力及話語權(quán)。

3）系統(tǒng)研究CCSDS標(biāo)準(zhǔn)體系，結(jié)合國內(nèi)空間任務(wù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)系統(tǒng)體制及技術(shù)，建立既符合國內(nèi)空間任務(wù)特點又與CCSDS通用標(biāo)準(zhǔn)兼容的空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)體制，為中國空間產(chǎn)品出口提供有利條件，并為中國空間任務(wù)開展國際合作和互操作奠定良好基礎(chǔ)。