、网络拓扑分层等实现空间飞行器内传感器环境参数的无线传输与处理。采用基于时分多址接入(TDMA)的介质访问控制协议，提出了一种适用于空间飞行器节点基本固定、网络拓扑确定、节点数量小等特点的网络布局设计方法；以系统UTC时间为时钟基准，对网络节点进行分簇设计，确定了 2层网络结构的时间同步方法，满足毫秒级精度要求，解决了数据高速传输条件下系统的物理时间同步问题；采用基于无线传输技术的通信手段，解决了空间飞行器复杂结构数据采集与传输问题，同时降低了系统重量和功耗。
[0034]无线通信的飞行器环境参数检测系统，包括:多种传感器，多个无线节点，总结点SINK节点，即汇聚节点N。，数据采集设备，网络管理节点；多种传感器用于不同类型的检测环境参数，每种传感器至少为一个，每个传感器连接到与其物理距离最近的无线节点；无线节点连接到传感器，接收总结点发送的配置指令，设置为I层次节点或2层次节点，接收与其连接的传感器发送的环境参数，并发送控制指令到与其连接的传感器，若设置为I层次节点，则将接收的环境参数直接发送到总结点；若设置为2层次节点，则将接收的环境参数发送到I层次节点，通过I层次节点发送到总结点；总结点接收网络管理节点发送的配置信息，生成配置指令，发送到无线节点，接收I层次节点发送的环境参数，并将环境参数发送到数据采集设备；数据采集设备接收总结点发送的环境参数，并进行数据处理；网络管理节点，发送配置信息到总结点。
[0035](一 )网络布局设计
[0036]新型航天飞行器在飞行试验阶段大多对振动、冲击、温度、噪声、热流、压力等多种参数的测量需求量大、分布复杂，设备布局布线复杂，内部设备铰链关系繁冗，系统的裁剪变化余度小，后期测试困难，为解决该问题，本发明给出了一种基于无线通信的飞行器环境参数检测系统及检测方法，此技术的首要问题是给出无线通信的网络布局设计方法。
[0037]由于飞行器参数感知依托于各类传感器的物理布局位置，其参数感知过程及特性依赖于参数类型，需要对参数类型进行划分。这里按照两个层次对飞行器参数分布进行划分。首先，对传感器在飞行器各舱段内的位置进行划分，给出网络布局的O层次节点(总结点)，I层次节点，2层次节点，同时，按照节点位置，选择飞行器物理中心舱段位置为O层次节点数量I个，I层次节点数量为I1个，2层次节点I 2个；同时，为网络设定管理节点，实现网络参数的配置管理，并可监测网络运行状态。在无线网络与数据采集设备间提供硬件的物理通信连接电缆，进行高速路数据传输。总结点发送节点识别指令至每个无线节点，接收无线节点发送的反馈信息，发送反馈信息的节点作为工作节点；将工作节点信息发送到网络管理节点，网络管理节点依据工作节点信息，生成配置信息，并将配置信息发送到总结点，总结点发送节点识别指令至每个无线节点，第一个反馈的无线节点作为I层次节点，每个舱段设置I个I层次节点，其他工作节点为2层次节点。
[0038]其次，根据飞行器的环境参数采集类型和数量为不同的参数分配统一的ID编号，
WNiQ = 0,1,2......k)标识不同类型的传感器节点，其中定义其中的节点N。为汇聚节点，
即总结点SINK节点，汇聚节点负责完成对飞行器无线数据通信网络遥测参数的搜集和提供高精度时间同步时钟。参见图1，其中无线节点N1、无线节点N6与网络管理节点为I层节点，按照网络拓扑，无线节点N1、无线节点乂与不同的2层节点通信；N2-N5节点为2层节点。某低频振动传感器的数据传输过程为:首先经过传感器敏感出振动参数转化为数字信号，通过有线的方式发送至无线节点N3，无线节点N3将射频信号发送至无线节点N1，无线节点N。对无线节点N i发送的数据进行接收处理，经过有线连接电缆将数据送数据采集设备完成数据传输。压力传感器的数据传输过程为:首先经过压力传感器敏感出压力参数转化为数字信号，通过有限的方式发送至无线节点N1，无线节点N。对无线节点N 送的数据进行接收处理。无线节点N。分时询问无线节点N:和N6，接收数据，并通过有线的方式传输到数据采集设备。
[0039]第三，按照基于时分多址接入(TDMA)的协议思想，将不同的参数感知节点数据分配在不同的发送时隙上，按照周期性的数据传输，实现整个网络传感器感知参数的周期性发送；同时，作为无线通信网络的汇聚节点也将网络管理信号按顺序安排在给定的时隙中传输，各节点完成接收。图2为传感器参数感知的TDMA传输机制。每个无线节点生成一个数据包，6个无线节点对应6个数据包依次排列，周期循环发送。
[0040]其中，TDMA是计算机网络中的一种时分多址接入协议。时分多址是一种把每个频率信道划分成多个时隙的复用技术。通过给每个信道中的每个用户分配唯一的时隙，它允许多个用户无干扰地访问一个无线电频率(RF)信道。一个用户分配一个数字时隙，这些时隙被组织在一个TDMA帧内，然后发送到单个无线电频率载波上。简单地讲，它是把时间分割成周期性的帧(Frame)，每一个帧再分割成若干个时隙，在满足定时和同步的条件下，基站可以分别在各时隙中接收到各终端的信号而不混扰；同时，基站发向多个终端的信号都按顺序安排在给定的时隙中传输，各终端只要在指定的时隙内接收，就能在合路的信号中把发给它的信号区分并接收下来。
[0041](二)网络调度设计
[0042]由于航天飞行器上需要遥测采集的数据种类和数量的增多，遥测数据表现出如下特点:1)遥测数据容量不断增大；2)环境参数的信号频率不同，采样率各不相同；3)飞行器任务阶段多样及区段遥测要求各异；4)变帧、变码率需求增加，为飞行器上无线通信数据传输及组织带来困难。
[0043]本发明采用对飞行器无线通信网络数据包实施网络调度设计，通过对遥测无线网络管理节点配置，实施远程调度。在图1的无线数据传输方案中每个节点下连接了不同的数量及类型传感器敏感设备，在网络调度过程中，数据以数据包的形式组织。这里以PN1、ΡΝ2...ΡΝη表示不同无线节点产生的数据。例如在无线节点N1中表示了采样频率为0-15ΗΖ的缓慢参数，N2表示了采样频率为3-ΙΟΟΗζ的缓慢参数，N 7表示某系统产生的高频速变参数等，不同参数的数据采样频率各异，网络管理节点发送网络调度配置信息至SINK结点，无线节点接收到网络调度配置信息后生成控制指令，发送到与其连接的传感器，控制传感器是否工作以及调整传感器工作时的采样频率
[0044]网络调度按照层次分配了不同的优先级别，图3给出了按照2层网络的调度优先级分配示意图。在不同的调度等级内，无线节点及传感器敏感节点被赋予不同的调度优先级，通过优先级的切换实现不同环境参数的数据传输。
[0045]在网络调度过程中，对于不同的遥测任务如飞行器的天基及地基遥测模式、飞行器在轨段遥测及发射阶段遥测定义不同的网络调度表，网络调度表与测控通信系统间通过映射关系形式网络调度表存储在飞行器的网络管理节点中，通过远程遥控实施调度切换。
[0046](三)时间同步方案
[0047]这里采用的时间同步方案及过程如下:在网络中选取总节点来广播包含其本地时间在内的同步报文，其他的所有节点接收到该消息包后估算报文传输延迟时间，然后设置自己的时间为报文传输延迟加上消息包中的时间。因消息包中的时间是固定的，则主要由估算的报文传输延迟的精度来决定时间同步的精度。这里选取了 O层汇聚节点SINK作为主节点，I层节点接收主节点的时间同步信息，2层节点接收I层节点的时间同步信息。本发明给出