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CCSDS标准
三大航天活动
21世纪主要的三大航天活动：深空探测、载人航天、小卫星（或微小卫星）开发应用。
21世纪的深空探测很可能集中在三个方面：第一，开发利用月球物质资源，然后利用开发月球的经验，进而开发火星；第二，在科学认识上的进展，访问人类从未探测过的海王星和知之甚少的水星；第三，继续寻找太阳系内除地球外尚可能存在生命形式的其他天体。20世纪在探测木星和土星时，发现“木卫”2在一层31km厚的冰层下面是温暖的咸海洋，又存在生命的可能；“木卫”6有固体球壳和液氮湖，也有存在生命的可能。因此，“木卫”2和“木卫”6有可能成为探测太阳系内生命存在的重点。
航空与航天
航空与航天虽然都拥有飞行器，但是它们的活动范围不同，一般以距离地面100km高度为界，100km以下为航空活动范围，100km以上为航天活动范围。在地球大气层以外的宇宙空间中按照天体力学规律运行的飞行器为空间飞行器或航天器。
深空与近空
深层空间位置定义为距离地球大于2×10km的空间，我国定义为月球及月球以远的距离为深空。
宇宙通信有时也称为空间通信，它可分为近空通信与深空通信。近空通信是指地球上的实体与地球卫星轨道上的飞行器之间的通信。这些飞行器的轨道高度一般为数百至数万公里，如各种应用卫星，载人飞船和航天飞机。深空通信通常指地球上的实体与离开地球卫星轨道进入太阳系的飞行器之间的通信。通信距离达几十万、几亿甚至几十亿公里。
6一、空间通信系统
1、空间通信系统的组成
空间通信系统是空间信息传输、导航、遥感、测控等系统的统称，是随着20世纪航天技术、电子技术、通信技术、遥感技术、计算机技术等的发展而逐步发展起来的。空间通信系统，是由携带各类有效载荷的航天器、星座及其地面支持系统组成，按照信息资源最大综合利用原则，以航天器为枢纽，采用集中和分布结合的方式，互联互通进行信息交换，并具有一定自主运行管理和网络重构能力的天地一体化智能综合信息网络。
空间通信系统还可分为地基系统和天基系统两种形式。地基系统是陆地上的通信与
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测控网，由陆地固定站、车载站、船载站和机载站组成；天基系统是相对于地基而言，由中继卫星或导航卫星与地面战组成，构成深空的通信与测控网。
2、空间信息传输的特殊性
（1）穿越大气层的通信。对地球而言，地球的大气层虽然有保护生命和遮挡紫外线、X射线、高能粒子的伤害以及保护地球免遭流星、陨石轰击的益处，但对通信却是无益的。太阳系中的8大行星，除水星、火星和月球外，都有浓厚大气层，对电磁波的传播带来很大衰减。频率越高，衰减越大。地球大气层厚18km，金星大气层厚25km，木星大气层厚905km。
（2）自由空间通信。行星大气层外的广阔自由空间近于理想真空，只有极少的气体分子和离子存在，对电磁波的传播衰减很小，有利于提高载波频段。若用激光通信，可减小航天器上的天线尺寸，便于集中载波能量。
（3）路径损失巨大。到目前为止，人类的航天活动极大部分集中在地球附近的对地静止轨道高度（GEO）以内，如选取GEO距离作为参考点来比较深空通信的路径损失，通信距离到月球时，距离损失比GEO距离损失增加21.03dB，到火星时，距离损失比GEO距离损失增加80.943dB，而到海王星时，距离损失比GEO距离损失增加102.305dB。
（4）遥远距离引起的巨大通信时延。电磁波的传播速度为3×105km/s，在GEO距离以内，用此速度来传递信息能达到瞬时响应的目的。以电磁波为载体，地月单程通信时延已达0.0225min，开始出现串音干扰。地球到火星的单程通信时延已达22.294min，到海王星的单程通信时延260.783min，实时通话和实时遥控已经不可能进行。只能采用容许大时延存在的通信方式，如存储转发模式。
（5）巨大通信时延所要求的技术特殊性。为了尽可能多的携带科学实验的有效载荷，仪器都很小，很轻，因而，传输功率都很小，一般20w左右。信号到达接收天线时仅为发送时的亿分之一或千亿分之一。因此，需要大的采集器，必须有严格的共享表面，准确地对准信号源（宇宙飞船）。特别是接受中的使用的放大器，在0K以上分为几个等级，并要减少由电子设备产生的背景噪声。发射机的功率为数十千瓦到上百千瓦甚至接近50万瓦的超大规模发射机。采用特种编码和调制、相干接收以及压缩频带等技术来实现从高噪声中提取信号的目的。
另外，地面跟踪设备复杂、造价昂贵、发射功率大、接收灵敏度高，星上系统体积小、重量轻、功耗小和造价高等特点，也是深空通信过程中考虑的相关因素。
3、深空通信与测控面临的问题
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（1）通信距离变远。通信距离变远增加了路径损失。以幂王星为例，幂王星距离地球最近的距离为4297.9×10km，最远距离为7585.1×10km，相当于地球静止轨道的1.198×105～2.098×105倍，即距离损失比GEO的路径损失增加101.41dB～106.54dB。因而，如何弥补如此巨大的距离损失是深空探测面临的主要难题之一。
（2）遥远距离引起的巨大时延。
（3）通信距离增加，发射功率浪费增加。航天器上不可能安装大尺寸天线，即使采用定向天线集中能量指向地球，地球在广阔的空间中非常小，能用来截获信号的面积极为有限，因此，发射功率的绝大部分浪费在宇宙空间，这是用场作为载体给单个面积有限目标传送信息的根本弱点。除了加大天线口径，如何集中能量也是急需解决的重要问题。
（4）克服地球与其他行星的自旋实现连续通信。航天器对地外天体的探测所做的动作，不外乎飞越、绕飞、软着陆和硬着陆以及着陆后的移动。然而，地球与行星都在不停地以各自的速度进行自动旋转，飞越方式与地外天体遭遇时间非常短，如果在地球表面建一座深空站，可联络的时间极短，其他三种方式也有一半的时间为行星遮挡，平均每天8h可以观测到航天器或行星，即航天器与地面站之间的只能进行8h的通信联络与测控。因此，随着深空探测距离加大，航天器执行任务时间加长，要实现连续通信必须进行其他措施。
（5）定轨方式。对航天器的轨道进行测量，近地空间使用过的伪码测距和多普勒频移测速两种方式尚可继续使用；而单脉冲测角的精度低，当距离变远时，横向位置误差太大，不能再用与深空航天器的定位元素，需要寻找代替措施。
（6）误码率高。误码率由信道干扰决定。地面通信误码率一般低于10?12，而星地射频通信的误码率在10?6左右很常见。合理运用纠错码可以降低误码率，但不能完全消除。过于复杂的纠错码将过多地占用宝贵的信道资源和星载计算机资源。
（7）突发错误多。突发错误源于网外其他射频装置的干扰，主要在天线指向失准或通信不同步时产生。虽然发生较偶然且持续很短，但基本上不可预测。目前主要的对抗方式是提高天线自动指向能力和运用级联抗干扰码。
4、新技术给空间信息传输技术带来的变化
（1）数据业务的重点发生了转移。主要表现在一下几个方面：一是用户与数据系统的接口由点信息转变为数据包；二是用户更多地给出经处理后的高级数据，减少低级原始数据；三是用户已有可能给出故障和突发事件发生前后的数据；四是数据业务的重
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66点由采集和数字化转变为调度和数据共享。
（2）天基网开辟了数据业务的新途径。现今数据中继卫星技术已经成熟，能够为数据在空中的传输提供接力，与地面网络并存，构成一个立体交叉的数据网络。天基网的构成开辟了数据业务的新途径。星---星通信网扩大了传统的星---地链路，大大扩展了通信覆盖范围。另外，导航定位卫星布设完成，使航天器的测轨定位由原来完全依赖地面变成以天基实时自主定位为主，地基为辅。定位的精度和实时性提高，而且降低了对数据信道的要求。尤其对深空飞行和星座星群的测轨定位，天基网的作用意义深远。
（3）地面互联网给航天数据业务注入了新思想。目前地面互联网的技术和设计思想已经渗透到航天器数据网的建立中，而且，国际上的航天专家们正在规划将天基网和地面互联网统一组织成一个全方位立体结构的宇宙大网络。他们甚至设大胆想，今后要在Internet域名的最后加上有关所在星球的后缀，如.earth或.mar，以区分网站所在的星球。可见，整个星地一体化网络的建立将是未来空间数据网的发展方向。
在新的数据传输系统中，空间数据网与地面公共互联网可以连接为全球一体化的立体网络；公用平台测控数据与有效载荷业务数据可以合成统一数据流；航天数据系统由封闭的点对点模式转变为开放的网络模式，每一个航天器只是空间网络中的一个结点，每一个地球站只是地面网络中的一个结点。而且不同类型航天器的地面应用站和测控站可以合并和通用化。
（4）实现全星统一的数据网络。对于每一个航天器来说，目前基于分系统进行功能和硬软件相对独立实现的状况将会结束，下一步发展的目标是能够实现全星统一的数据网络、统一的数据库和分布式操作系统支持下的系统级任务调度以及对资源的按需分配。
（5）集成模块化系统设计的实现和设计手段发生了变化。
二、CCSDS的成立
1、概述
空间数据系统咨询委员会（Consultative Committee for Space Data Systems，CCSDS）是一个国际性空间组织，成立于1982年，主要负责开发和采纳适合于空间通信和数据处理系统的各种通信协议和数据处理规范。到目前为止，参加该组织的有11个正式会员、28个观察员和140商业合作伙伴。11个正式会员是意大利空间局（ASI）、英国国家空间研究中心（BNSC）、加拿大空间局（CSA）、法国空间研究中心（CNES）、德国航空航天研究院（DIR）、欧洲空间局（ESA）、巴西空间研究院（INPE）、美国国家航空航
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