太空探索不再是国家航天局的特权，它正变得越来越商业化，美国和国际公司在美国国家航空航天局阿尔忒弥斯、商业空间站和太空运输（主要是往返低地球轨道）等关键项目上合作。这种新的合作形式在建立数据网络和航空电子设备时也带来了新的挑战：

　　安全和安保：人类和珍贵的有效载荷在旅行期间以及在太空停留期间都需要得到保护。这需要可靠的解决方案，符合国际标准，以确保兼容性和互操作性。

　　面向未来的系统：像月球门户这样在太空中运行二三十年的“轨道资产”不仅需要可靠，还需要准备好进行扩展或修改，即模块化和可扩展性。需要通过在网络中提供足够的带宽来添加功能或无缝集成新系统，以确保系统的可升级性。

　　TTTech Aerospace利用其跨行业技术专长，致力于安全、可靠的嵌入式网络和计算平台解决方案已有25年多的历史。TTTech北美太空副总裁Bob Richards表示，这为能够满足当前和未来太空计划需求的太空产品组合提供了基础。

　　PG电子科技发展有限公司

　　TTTech是确定性以太网的创新者，也是用于美国国家航空航天局阿尔忒弥斯和其他国际太空计划的SAE AS6802时间触发以太网标准的推动者。我们还致力于欧洲ECSS-E-ST-50-16C时间触发以太网工程标准的空间应用，这使我们处于技术开发的中心。我们的解决方案基于这些国际标准，包括国际航空电子系统互操作性标准（IASIS），因此可以在广泛的程序和应用程序中完全互操作和兼容。”

　　一个可靠的系统由来自不同供应商和子供应商的许多组件和子系统组成。这就是为什么系统集成商选择按照国际标准构建的网络，以确保数据网络内的互操作性和无缝集成。

　　美国国家航空航天局的猎户座航天器、月球门户和欧洲发射器阿丽亚娜6号是三个活跃的项目，它们将来自不同国家的航天机构和商业公司联合起来，并使用混合临界数据网络。TTEthernet是确定性以太网的商业实现，是这些数据网络的基础。它确保了网络内关键数据和非关键数据的实时传输。好处是显而易见的：

　　建立确定性网络来保证数据传输，这对于关键的指挥和控制数据尤为重要，从而提高了整个系统的安全性。

　　降低系统复杂性，简化航空电子设备和软件：不同关键级别的数据可以在同一网络和物理介质（如电缆）上传输。这使得即使在包含冗余要求的情况下，也可以更容易、更快地创建紧凑的电子系统。

　　生命周期成本的降低：复杂性的降低和简化在降低成本方面发挥了作用，在系统生命周期内更容易集成和重新配置系统和软件也是如此。

　　可扩展性和模块化：TTEthernet包括三种不同的流量类别——标准以太网（根据IEEE 802.3）、速率受限流量（根据ARINC 664第7部分）和时间触发以太网（根据SAE AS6802和ECSS-E-ST-16C），数据传输速率高达1 Gbit/s。这允许传输更多的数据——无论是命令、控制、有效载荷还是视频数据，但也允许在未来添加更多的应用程序或模块。

　　混合关键性数据网络确保了可靠、安全的连接，并通过添加新的模块、子系统或功能实现了网络的未来扩展。（图片来源：TTTech）

　　Bob Richards解释了TTTech Aerospace解决方案的范围及其应用：“TTTech Aerospaces为人类太空飞行（如航天器、空间站模块和着陆器）、太空运输（如运载火箭）和低地球轨道基础设施中使用的航空电子设备和数据网络提供产品、组件和箱式解决方案。我们已被美国国家航空航天局、欧洲航天局及其商业合作伙伴选中参与一系列项目，我们很自豪地看到我们的解决方案已经成功完成了他们的首个太空任务。”

　　美国国家航空航天局猎户座：基于TTEthernet的数据网络的第一次飞行是在2014年，猎户座的第一次试飞，第二次是在2022年，当时猎户座完成了第一次绕月无人飞行任务。TTTech Aerospace为猎户座和欧洲服务模块的航空电子骨干网提供TTEthernet交换机和终端系统产品。航空电子设备由各种标准和复杂的电子设备组成，这些电子设备组装成各种独立的系统，每个系统负责执行特定的安全关键功能。所有这些独立的航空电子子系统都连接到确定性高性能TTEthernet网络。

　　阿丽亚娜6号：2024年7月，新一代欧洲运载火箭成功完成了首次飞行。TTTech Aerospace为航空电子网络提供了抗辐射COTS组件，这被认为是该计划的创新之一。这些产品的主要选择标准是降低软件成本、提高带宽和模块化。运载火箭只需要大约100 Mbit/s的控制流量、遥测和视频流，但TTEthernet每个端口的速度高达1 Gbit/s，因此允许网络扩展和未来引入新功能，而不会增加网络复杂性。模块化也发挥了关键作用，因为阿丽亚娜62和阿丽亚娜64不需要不同的网络设置，未来该网络可以扩展到新的用例，如载人航天飞行或其他子系统，而不会影响数字骨干网和航空电子系统的可靠性。

　　TTTech Aerospace从最初阶段就参与了阿丽亚娜6号项目，这是欧洲航天局（ESA）资助的一项研究活动的一部分，重点是使发射器中的通信和数据传输安全高效：“我们很自豪能够确保运载火箭中的故障安全数据通信，我们的产品集成到50多个航空电子设备中。这些传感器和电子控制系统通过阿丽亚娜六号的数据网络与控制计算机交换数据，以操作计算、配电或推力矢量驱动等安全关键功能。我们还为阿丽亚娜六号提供了固件开发和资格认证以及集成支持，”TTTech Aerospaces总经理Christian Fidi说。

　　在阿丽亚娜6号航空电子网络中集成基于TTEthernet的子系统：扩展网络和添加新功能的一个实际例子是TTTech Aerospace和Réaltra Space Systems Engineering的合作。他们共同开发了一种解决方案，将确定性数据传输直接集成到机载摄像头系统中。机载摄像头已经用于阿丽亚娜6号的首次飞行，但在未来的任务中，将集成到发射器的数据网络中。该单元的核心将是一个紧凑、轻便的开关板，能够直接与网络连接，避免了额外的航空电子单元（数据桥）。它也将适用于其他太空运输应用。

　　月球网关——新的国际空间枢纽：深空航空电子应用的国际航空电子系统互操作性标准（IASIS）为该计划提供了时间触发以太网网络技术的基线，确保来自商业和航天局合作伙伴的所有产品和组件都可以轻松集成到一个通用数据网络中。

　　Bob Richards解释说：“TTTech Aerospace一直在与美国和欧洲的主要公司密切合作，为美国国家航空航天局月球门户的模块开发关键的确定性通信系统。该系统基于TTEthernet，因此是开放的国际标准，可确保模块、访问航天器以及着陆器和其他飞行器之间的无缝互操作性。”

　　月球网关上的航空电子骨干网将提供可靠的高速数据通信，内置双容错功能，以提高安全水平，实现故障操作系统。TTTech Aerospace与其合作伙伴Beyond Gravity Austria合作，为诺斯罗普·格鲁曼公司的居住和物流前哨站（HALO）和Maxar Technologies的动力和推进元件（PPE）开发COTS产品和箱式系统。泰雷兹阿莱尼亚航天公司也将在欧洲对Gateway、Lunar I-Hab和Lunar View的贡献中使用相同类型的系统。

　　然而，这些项目并不是TTTech Aerospace参与的唯一项目，Christian Fidi说：“我们正在与几家国际公司合作开展新的太空项目，包括月球车和着陆器。我们看到人们对确定性混合临界网络有着明确的兴趣——这不仅是因为它们已经证明了它们的价值，并且可以在几乎与COTS一样短的交付周期内生产，还因为它们的好处。安全性、可靠性和模块化是每个太空项目的关键因素，也是TTTech Aerospaces产品的核心。”

　　传统上，航天器使用严格分离的数据总线进行控制，用于有效载荷，也经常用于遥测数据。现在，即使是有效载荷也主要是数字化的，工程师们可以用一个数字骨干网来建造航天器，以处理所有类型的数据，从而降低复杂性和成本。这是由几个因素驱动的。首先，坚固的电子设备变得更加紧凑和强大。其次，随着耐辐射收发器的出现，在地球上广泛使用的以太网可以以1 Gbit/s或更高的速度使用。第三，增加确定性和冗余管理，例如TTEthernet安全可靠地提供，可以防止任何数据之间的干扰。最后，随着航空电子系统的再利用，特别是越来越昂贵的飞行软件的再利用成为一个差异化因素，数字骨干网也是如此，它允许在有限的重新认证工作下进行升级和扩展。当然，多级运载火箭和太空栖息地等复杂的航天器受益最大，但在大多数太空应用中采用基于以太网的数字骨干网是不可避免的，更高的计算性能和不断增长的数据速率也是如此。

　　二十多年来，TTTech一直致力于确定性数据总线和网络的标准化工作。TTTech Aerospace在确定性网络方面的专有技术和专业知识使其能够为客户的项目提供最佳解决方案，从设计阶段到测试、设置和实施，再到飞行。TTTech Aerospace提供涵盖流程每一步的产品组合，其欧洲总部和北美办事处的专业软件和系统工程专家在整个项目中为客户提供支持。

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