2. 航天器任务与数据需求分析
航天器数据体系的设计起点不是数据库，也不是接口协议，而是任务。任务决定了航天器要“看什么、控什么、传什么、存什么”，这些动作最终都会落到一条条可追踪的数据需求上。需求分析如果只停留在“需要遥测参数”“需要载荷数据”这种粗粒度描述，后续的数据模型、信息流和接口设计就会失去约束，导致参数重复定义、采样率不匹配、下行带宽估算失真。因此，本节的核心工作是把飞行任务、载荷观测、平台管理、测控数传四类来源，转化为结构化、可验证、可追踪的数据需求条目，并建立需求追踪矩阵。
四类需求来源的提取逻辑
飞行任务需求来自任务剖面，例如轨道机动、姿态指向、对地成像、交会对接等。它回答的是“航天器在什么阶段、什么条件下必须完成什么动作”，由此导出对轨道参数、姿态角、执行机构状态、时间基准等数据的需求。以一次对地成像任务为例，任务要求“在目标过顶前 120 秒进入成像姿态，成像期间三轴稳定度优于 0.02°/s”，这就直接导出了姿态角、角速度、星敏感器有效标志、成像窗口时间等数据项，并隐含了采样率与时间同步精度要求。
载荷观测需求来自有效载荷的工作机理。光学相机关注曝光时间、增益、像元饱和标志；合成孔径雷达关注脉冲重复频率、回波窗、发射功率；光谱仪关注波段配置与积分时间。这些参数不是平台遥测，而是载荷自身的观测数据与辅助数据，必须单独成类，并明确其数据率、量化位数、压缩方式与存储需求。
平台管理需求来自供配电、热控、姿轨控、推进、结构机构等分系统。它关注的是“平台是否健康、是否具备执行任务的条件”。典型数据包括母线电压、蓄电池荷电状态、太阳翼电流、关键单机温度、陀螺漂移、推进剂余量等。这类数据的特点是采样率相对低、但要求长期连续、且对异常判断敏感。
测控数传需求来自地面站可见性、上行指令注入、下行遥测与载荷数据回传。它决定了数据在星地之间的传输窗口、速率、误码率与延迟约束。测控数传不是独立的数据源，而是前面三类数据的“出口约束”，因此必须在需求分析阶段就参与进来，否则会出现“星上能采、地面收不下”的典型矛盾。
从任务描述到需求条目的转化方法
把任务语言转成数据语言，关键是抓住“动作—条件—指标”三要素。以“成像期间三轴稳定度优于 0.02°/s”为例：动作是成像，条件是成像期间，指标是稳定度。由此可以拆出三条需求：角速度数据项，采样率不低于 10Hz，精度优于 0.005°/s；星敏感器有效标志，事件触发；成像窗口起止时间，时间同步精度优于 1ms。每条需求都要有唯一编号、来源、类型、采样率、精度、量程、流向和验证方式，缺一项就会在后续设计中留下模糊地带。
需求条目建议采用“DR-XXX”编号，字段至少包括：需求名称、来源类别、数据方向（上行/下行/星内）、更新率、精度或分辨率、量程、时间戳要求、关联任务阶段、验证方法。对于载荷数据，还要额外标注数据率与压缩方式；对于平台遥测，要标注正常范围与报警阈值。这些字段不是形式主义，它们直接决定后续信息流设计中的采样、打包、存储和传输策略。
需求追踪矩阵的建立与使用
追踪矩阵的作用是回答三个问题：每条需求从哪里来、由谁实现、如何验证。矩阵的行是需求条目，列至少包括来源任务、对应分系统、数据接口、验证阶段和当前状态。建立时先纵向对齐四类来源，再横向检查是否存在遗漏或冲突。例如，飞行任务要求“成像前 120 秒进入姿态”，平台管理提供了姿态角数据，但若测控数传的下行速率不足以在窗口内回传全部辅助数据，就必须在矩阵中标记冲突，并调整采样率或压缩策略。
矩阵不是一次性文档，而是随设计迭代更新的活表。当载荷观测需求增加一个波段时，矩阵中应同步新增数据率、存储容量和下行带宽的关联行；当平台管理新增一个温度测点时，要检查遥测帧长度是否超限。只有保持矩阵与需求条目同步，才能避免“设计改了、需求没改”的脱节。
一个可复用的需求条目模板
下面给出一个可直接填写的需求条目模板，字段来自上述四类来源的共性抽取，适用于星上数据体系设计阶段：
需求编号：DR-XXX
需求名称：________________
来源类别：飞行任务 / 载荷观测 / 平台管理 / 测控数传
数据方向：上行 / 下行 / 星内
更新率：______ Hz 或 事件触发（条件：______）
精度/分辨率：______
量程：______ ~ ______
时间戳要求：______
关联任务阶段：______
验证方法：______
当前状态：待确认 / 已确认 / 已实现 / 已验证填写时注意两点：一是“来源类别”只能选一类，若一条需求同时来自任务和载荷，应拆成两条并分别追踪；二是“验证方法”要落到具体手段，如链路预算、半物理仿真、载荷测试或任务推演，不能只写“测试”。完成条目后，将其逐行填入追踪矩阵，检查每条需求是否都有明确的来源、实现载体和验证路径。至此，任务与数据需求分析才形成闭环，为后续数据模型和信息流设计提供可追溯的输入。