4. 遥测源包与分包机制
卫星遥测数据在星上并不是以“连续字节流”的形式直接下传，而是先被封装成一个个有边界、有标识、有顺序的遥测源包（Source Packet），再经分包、合包、多路复用后送入不同虚拟信道。理解源包结构与分包机制，是后续解码、时间对齐和回放分析的基础。本节围绕源包结构、包识别、包序列控制、分包与合包策略，以及多路复用与虚拟信道概念展开。
一、源包结构：固定头 + 可变数据域
遥测源包通常遵循 CCSDS 空间包（Space Packet）格式，由主导头和数据域两部分组成。主导头固定 6 字节，是解码的入口；数据域长度可变，承载具体遥测参数。
| 字段 | 长度 | 作用 |
|---|---|---|
| 版本号 | 3 bit | 标识包格式版本，常为 000 |
| 类型 | 1 bit | 0 为遥测包，1 为遥控包 |
| 副导头标志 | 1 bit | 指示数据域前是否有副导头 |
| 应用过程标识 APID | 11 bit | 标识数据来源或应用过程，是包识别的核心 |
| 分组标志 | 2 bit | 00 连续段、01 首段、10 末段、11 独立包 |
| 包序列计数 | 14 bit | 同一 APID 内递增，用于检漏与排序 |
| 包数据长度 | 16 bit | 数据域字节数减 1 |
以某卫星电源分系统遥测为例，APID 设为 0x0A1，包序列计数从 0 开始逐包加 1，包数据长度字段为 0x00FF，表示数据域实际长度为 256 字节。地面解码时先读 6 字节主导头，再按长度字段截取数据域，即可还原完整源包。
二、包识别与包序列控制
包识别依赖 APID。星上不同分系统、不同测量源分配不同 APID，地面通过 APID 路由到对应解码表。若 APID 冲突或未登记，解码器应丢弃并记录异常，而不是盲目解析。
包序列控制由 14 bit 包序列计数完成。同一 APID 的包序列计数应连续递增，地面按以下规则判断：
- 计数连续：正常，按序解码；
- 计数跳变：发生丢包，跳变差值即丢失包数；
- 计数回绕：14 bit 从 16383 回到 0，属正常回绕，需按模 16384 计算差值；
- 计数重复：可能为重复下传或星上异常，需结合时间戳判断。
三、分包与合包策略
当一帧遥测数据长度超过单个源包数据域容量时，需要分包：将长数据按固定长度切分，首段分组标志置 01，中间段置 00，末段置 10，各段共享同一 APID，包序列计数连续递增。地面按 APID 和分组标志重组，遇到首段开始缓存，遇到末段结束拼接。
反之，当多个短小参数需要合并下传时，采用合包：将同一采集周期内的多个参数打包进一个源包数据域，减少包头开销。合包时需保证各参数在数据域内的偏移固定，否则解码会错位。
示例：某长数据 600 字节，数据域容量 256 字节
分包1：分组标志=01，序列计数=100，数据域=字节0~255
分包2：分组标志=00，序列计数=101，数据域=字节256~511
分包3：分组标志=10，序列计数=102，数据域=字节512~599
地面重组：按APID=0x0A1，序列100→101→102拼接，得到600字节完整数据四、多路复用与虚拟信道
星上多个 APID 的源包不会各自独占下行链路，而是通过多路复用按调度策略插入同一物理信道。为区分不同业务、不同优先级或不同实时性要求，CCSDS 引入虚拟信道（Virtual Channel, VC）概念：每个虚拟信道有独立标识 VCID，可承载一组 APID 的源包，并拥有独立的帧计数与调度队列。
典型做法是：实时遥测（如姿态、电源）放入高优先级虚拟信道 VC0，延时遥测（如存储日志）放入 VC1，文件传输放入 VC2。地面接收时先按 VCID 分离信道，再在各信道内按 APID 和包序列计数重组源包。这样即使某一信道拥塞，也不会阻塞其他信道。
五、解码与回放中的关键检查点
在实际解码与回放分析中，建议按以下顺序检查源包层：先校验主导头版本号与类型位，确认是遥测包；再按 APID 路由到对应参数表；随后检查包序列计数连续性，标记丢包位置；若分组标志为 01/00/10，则进入重组缓存，直到末段到达才输出完整数据；最后按 VCID 区分信道，避免不同虚拟信道的包序列计数互相干扰。