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随着航天技术的飞速发展,传统卫星功能单一固化的体系架构及彼此独立的应用模式已经无法满足未来天基信息网络不断拓展的任务发展需求。本文旨在面向实现卫星的一星多能、多星协同和资源共享,研究iSAT卫星体系架构设计,解决传统卫星功能单一、重构能力差的问题。主要针对实现一星多能和任务重构的iSAT卫星体系架构设计,本文的主要研究内容如下:(1)通过对未来卫星任务需求分析,阐述了iSAT卫星一星多能、任务重构的概念,结合空间数据系统的空间通信协议及其SIOS架构提出的业务理念,阐述了论文的天基网络iSAT卫星一星多能、任务重构的体系架构的设计思想及其关键技术,即任务建模、任务重构支撑业务和重构技术。(2)针对iSAT卫星一星多能、任务重构的特点,分析iSAT卫星可重构任务的时空属性和资源属性,重点研究了基于CPU类的任务重构和基于FPGA类任务的重构,并用模型统一描述两类任务。根据任务的时空、资源属性完成可重构任务到执行资源的映射,最后阐明了映射的约束条件。(3)研究及实现iSAT卫星可重构任务所需要的支撑业务,研究了支撑上层任务应用程序所需要的命令与数据获取业务、消息传输业务、文件管理业务,重点在于阐述iSAT卫星支撑业务如何完成任务应用程序到底层硬件的解耦,实现了相关支撑业务的通用化,支撑iSAT卫星任务的可重构。(4)分析iSAT卫星可重构系统的特点,分析其与和地面可重构的区别,从基于CPU类任务和基于FPGA类任务这两个方面研究iSAT可重构技术的技术方案,研究并实现任务的可重构的配置和任务重构的管理,实现iSAT卫星多任务管理和重构的设计目的。本文的研究内容建立在充分研究传统卫星及现有的新体制卫星的技术的基础上,经过充分的理论分析和设计,并通过体系架构应用,有效验证了技术的可行性。本文的研究可以对天基网络iSAT卫星的体系架构设计提供理论和技术支持。