國家標(biāo)準(zhǔn)《高空科學(xué)氣球平臺(tái)與有效載荷接口要求》

編制說明

1.工作簡(jiǎn)況

1.1.任務(wù)來源

根據(jù)《國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)關(guān)于下達(dá)2023年第一批推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃的通知》(國

標(biāo)委發(fā)[2023]28號(hào))，由中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院負(fù)責(zé)牽頭制定國家標(biāo)準(zhǔn)《高空科學(xué)氣

球平臺(tái)與有效載荷接口要求》，該標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃號(hào)為20221616-T-491，由全國空間科學(xué)及其應(yīng)用

標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC312)作為其歸口單位。

1.2.目的和意義

針對(duì)目前存在高空科學(xué)氣球平臺(tái)與不同類型、多技術(shù)體制有效載荷接口對(duì)接存在要求不

統(tǒng)一、不規(guī)范的現(xiàn)狀與問題，研究高空科學(xué)氣球平臺(tái)與有效載荷間的機(jī)械、電、熱、通信等

接口技術(shù)要求，形成標(biāo)準(zhǔn)，以指導(dǎo)、規(guī)范高空科學(xué)氣球平臺(tái)與有效載荷在設(shè)計(jì)、研制、測(cè)試

與試驗(yàn)過程中的機(jī)械、供電、熱控、通信等接口對(duì)接工作。

高空科學(xué)氣球平臺(tái)是開展空間天文、空間物理等空間科學(xué)探測(cè)，以及臨近空間大氣環(huán)境、

電磁、生物等科學(xué)探測(cè)載荷技術(shù)驗(yàn)證及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)非常重要的平臺(tái)。中國科學(xué)院自上世紀(jì)70

年代末開始發(fā)展高空氣球，建成了我國的高空科學(xué)氣球系統(tǒng)并開始應(yīng)用于科學(xué)觀測(cè)和研究，

具有成熟的高空氣球系統(tǒng)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、發(fā)放和回收能力；多年來，利用科學(xué)氣球系統(tǒng)廣泛開

展多學(xué)科的實(shí)驗(yàn)研究。

高空科學(xué)氣球是臨近空間非常重要的低速實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，隨著國家在臨近空間技術(shù)領(lǐng)域的投

入支持，采用高空科學(xué)氣球平臺(tái)開展空間等各類探測(cè)載荷的科學(xué)探測(cè)實(shí)驗(yàn)越來越受到重視，

實(shí)驗(yàn)批次、規(guī)模等越來越大。由于目前開展臨近空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)所需的有效載荷涵蓋微波、光

電、通信等多種技術(shù)體制與類型，涉及到國內(nèi)多個(gè)平臺(tái)、載荷單位，在科學(xué)探測(cè)實(shí)驗(yàn)組織實(shí)

施環(huán)節(jié)，面臨接口要求不統(tǒng)一，平臺(tái)與載荷對(duì)接復(fù)雜，協(xié)調(diào)困難，給對(duì)接工作帶來諸多不便。

因此經(jīng)多方調(diào)研、研討，為積極推進(jìn)高空科學(xué)氣球平臺(tái)與有效載荷在總裝測(cè)試、飛行試

驗(yàn)期間的協(xié)調(diào)性、適配性，亟需開展高空科學(xué)氣球平臺(tái)與有效載荷的接口技術(shù)要求研究，形

成統(tǒng)一性的接口技術(shù)要求規(guī)范，以此來指導(dǎo)、規(guī)范高空科學(xué)氣球平臺(tái)與有效載荷的接口對(duì)接

工作。

同時(shí)為考慮標(biāo)準(zhǔn)的普適性，經(jīng)初步調(diào)研確定，該標(biāo)準(zhǔn)主要針對(duì)高空科學(xué)氣球平臺(tái)與有效

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載荷普遍存在的機(jī)械、供電、熱、通信等接口技術(shù)要求進(jìn)行規(guī)定；對(duì)于存在特殊需求的接口

技術(shù)要求由專用技術(shù)文件進(jìn)行確定，在該標(biāo)準(zhǔn)中予以說明，增強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)通用性，為高空科學(xué)氣

球平臺(tái)與應(yīng)用有效載荷系統(tǒng)性應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展提供支撐。

1.3.編制背景

高空科學(xué)氣球是飛行在臨近空間高度的飛行器，是人類最早使用的太空探測(cè)平臺(tái)，也是

目前廣泛應(yīng)用的臨近空間探測(cè)平臺(tái)。歐、美、日等國每年利用高空科學(xué)氣球開展數(shù)十次飛行

試驗(yàn)，獲得了大量科學(xué)觀測(cè)數(shù)據(jù)。由于高空科學(xué)氣球具有成本低、載荷能力大、能源消耗少、

發(fā)放靈活、效費(fèi)比高等優(yōu)勢(shì)，高空科學(xué)氣球的發(fā)展?jié)摿薮?，?yīng)用市場(chǎng)日益廣泛。

然而，雖然目前高空科學(xué)氣球的設(shè)計(jì)、制造和應(yīng)用技術(shù)得到了快速發(fā)展，臨近空間的開

發(fā)利用受到了高度重視，但是與高空科學(xué)氣球相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)卻十分匱乏，尤其是高空科學(xué)氣球

與有效載荷接口相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)更為稀缺，嚴(yán)重阻礙了高空科學(xué)氣球的應(yīng)用推廣。

為此，本標(biāo)準(zhǔn)本著實(shí)用性原則，對(duì)高空科學(xué)氣球與有效載荷接口中最為普遍的機(jī)械接口、

供電接口、熱接口、通信接口等內(nèi)容進(jìn)行規(guī)定，以滿足目前臨近空間開發(fā)利用的迫切需求，

促進(jìn)我國高空科學(xué)氣球及有效載荷技術(shù)發(fā)展，推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)升級(jí)。

1.4.主要工作過程

按照全國空間科學(xué)及其應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)要求，根據(jù)《國家標(biāo)準(zhǔn)管理辦法》，中國

科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院主導(dǎo)成立了標(biāo)準(zhǔn)編制工作組。該工作組成員包括中國科學(xué)院空天

信息創(chuàng)新研究院、中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院、中國科學(xué)院大氣物理研究所、中國科學(xué)

院地質(zhì)與地球物理研究所、中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心等多家單位人員。

在前期進(jìn)行了大量技術(shù)和調(diào)研的基礎(chǔ)上，工作組開始進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的編制工作。主要工作過

程如下。

1.4.1.草案階段

（1）成立標(biāo)準(zhǔn)編制組

本標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目下達(dá)后，由標(biāo)準(zhǔn)編制牽頭單位中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院組織成立了標(biāo)

準(zhǔn)編制組，其人員組成及分工見表1。

表1編制組人員及分工

序號(hào)姓名職稱單位任務(wù)分工

1馮慧高級(jí)工程師中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院負(fù)責(zé)人

2楊燕初研究員中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院技術(shù)顧問

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3祝榕辰高級(jí)工程師中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院高空科學(xué)氣球平臺(tái)設(shè)計(jì)

4曲藝高級(jí)工程師中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院標(biāo)準(zhǔn)編制說明及文獻(xiàn)調(diào)研

5王梓皓工程師中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院平臺(tái)結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)編制

6王旭巍工程師中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院平臺(tái)能源標(biāo)準(zhǔn)編制

7張強(qiáng)輝高級(jí)工程師中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院平臺(tái)航電標(biāo)準(zhǔn)編制

8李琛高級(jí)工程師中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院標(biāo)準(zhǔn)化管理

9羅海燕研究員中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院載荷標(biāo)準(zhǔn)編制

10李志偉副研究員中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院載荷標(biāo)準(zhǔn)編制

11張金強(qiáng)研究員中國科學(xué)院大氣物理研究所載荷標(biāo)準(zhǔn)編制

12何飛研究員中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所載荷標(biāo)準(zhǔn)編制

13宋亮副研究員中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心載荷標(biāo)準(zhǔn)編制

14高靜輝工程師中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院質(zhì)量管理

（2）制定標(biāo)準(zhǔn)編制計(jì)劃

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)編制周期以及與全國空間科學(xué)及其應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)的充分溝通，標(biāo)準(zhǔn)編

制組已經(jīng)制定了詳盡的國家標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃，主要時(shí)間節(jié)點(diǎn)安排初步如下：

2023年7月15日前，完成標(biāo)準(zhǔn)調(diào)研及草案編制；

2023年8月31日前，完成報(bào)送標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿；

2024年9月31日前，完成報(bào)送標(biāo)準(zhǔn)送審稿；

2024年5月31日前，完成報(bào)送標(biāo)準(zhǔn)報(bào)批稿。

（3）編寫標(biāo)準(zhǔn)草案

本標(biāo)準(zhǔn)的主要目的是明確并規(guī)范高空科學(xué)氣球平臺(tái)與有效載荷的機(jī)械接口、電接口、熱

接口、通信接口要求。因此編制組依據(jù)當(dāng)前技術(shù)基礎(chǔ)，并參照現(xiàn)有衛(wèi)星、航空等領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)的

有關(guān)內(nèi)容，結(jié)合高空科學(xué)氣球平臺(tái)與有效載荷的特點(diǎn)，對(duì)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行規(guī)范化要求。

在征求本標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)的單位后，包括業(yè)務(wù)主管單位、標(biāo)準(zhǔn)起草單位、標(biāo)準(zhǔn)使用單位等專家

的意見后，2023年7月，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)編制工作組一致同意，該標(biāo)準(zhǔn)由草案轉(zhuǎn)為征求意見稿。

1.4.2.征求意見階段

2023年7月，全國空間科學(xué)及其應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)通過國家標(biāo)準(zhǔn)化業(yè)務(wù)管理平臺(tái)向

社會(huì)公眾發(fā)起了征求意見，共收到了XX條修改意見，采納XX條，未采納XX條。

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2023年X月，全國空間科學(xué)及其應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)通過郵件向46位委員征求意見，

共收到了XX條修改意見，采納XX條，未采納XX條。

2023年7月，標(biāo)準(zhǔn)編制牽頭單位向與本標(biāo)準(zhǔn)密切相關(guān)的X家單位發(fā)起了征求意見。共收到

了XX條修改意見，采納XX條，未采納XX條。

經(jīng)過多次征求意見，共收到了XX條修改意見，采納XX條，未采納XX條。

1.4.3.審查階段

未開展。

1.4.4.報(bào)批階段

未開展。

2.標(biāo)準(zhǔn)編制原則與確定標(biāo)準(zhǔn)重要內(nèi)容的依據(jù)

2.1.編制原則

本標(biāo)準(zhǔn)以高空氣球、有效載荷研制經(jīng)驗(yàn)與主流技術(shù)現(xiàn)狀為基礎(chǔ)，參考相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)

范，本著“實(shí)用性、普適性、協(xié)調(diào)性、可擴(kuò)展性”的原則進(jìn)行編制。

實(shí)用性：從當(dāng)前高空科學(xué)氣球與有效載荷集成應(yīng)用的現(xiàn)實(shí)需求出發(fā)，借鑒以往的實(shí)踐經(jīng)

驗(yàn)和研究成果，逐項(xiàng)分解，簡(jiǎn)明扼要，給出具體技術(shù)要求，解決業(yè)內(nèi)緊迫需求。

普適性：由于高空科學(xué)氣球應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，搭載的有效載荷多種多樣，且有效載荷生產(chǎn)

廠家采用的標(biāo)準(zhǔn)不盡相同，因此，高空科學(xué)氣球與有效載荷的接口復(fù)雜多變。本標(biāo)準(zhǔn)主要針

對(duì)高空科學(xué)氣球平臺(tái)與有效載荷普遍存在的機(jī)械、供電、熱、通信等接口技術(shù)要求進(jìn)行規(guī)定，

對(duì)于存在特殊需求的接口建議采用專用技術(shù)文件描述。

協(xié)調(diào)性：標(biāo)準(zhǔn)在編制過程中嚴(yán)格遵循與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致的原則，在規(guī)定各項(xiàng)具體指標(biāo)

要求時(shí)，引用和參考相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，確保本標(biāo)準(zhǔn)與其他標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào)性。

可擴(kuò)展性：目前高空科學(xué)氣球與有效載荷的技術(shù)均處于快速發(fā)展當(dāng)中，新技術(shù)、新方法

層出不窮，本標(biāo)準(zhǔn)選擇當(dāng)前主流的技術(shù)手段，兼顧技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，支持快速迭代，以適應(yīng)未

來業(yè)務(wù)發(fā)展。

2.2.確定標(biāo)準(zhǔn)重要內(nèi)容的依據(jù)

目前，我國高空科學(xué)氣球與有效載荷的技術(shù)尚未完全定型，本標(biāo)準(zhǔn)主要依據(jù)高空氣球總

體單位以及載荷研制單位多年的研制實(shí)踐所確立的設(shè)計(jì)原則和飛行經(jīng)驗(yàn)，基于國內(nèi)目前主流

技術(shù)可達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)和生產(chǎn)配套能力，并參考了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，具體包括：

GB/T1184-1996形狀和位置公差未注公差值

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GB/T30114.1-2013空間科學(xué)及其應(yīng)用術(shù)語第1部分：基礎(chǔ)通用

GB3100國際單位制及其應(yīng)用

GB/T3101-1993有關(guān)量、單位和符號(hào)的一般要求

GB/T3102.1有關(guān)量、單位和符號(hào)的一般原則

GB/T38060-2019浮空器球體結(jié)構(gòu)工藝術(shù)語

GB/T38024-2019微納衛(wèi)星產(chǎn)品接口要求

GB/T41885-2022浮空器分類和分級(jí)

2.2.1.標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)象和范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了高空科學(xué)氣球平臺(tái)與有效載荷的機(jī)械接口、電接口、熱接口、通信接口要

求，適用于單一高空科學(xué)氣球平臺(tái)系統(tǒng)與有效載荷間的接口設(shè)計(jì)、研制和測(cè)試。

2.2.2.正文內(nèi)容確立的依據(jù)

本標(biāo)準(zhǔn)主要依據(jù)高空科學(xué)氣球平臺(tái)總體單位多年的研制實(shí)踐所確立的設(shè)計(jì)原則和飛行

經(jīng)驗(yàn)?？紤]到各載荷技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用要求，本標(biāo)準(zhǔn)按照目前高空科學(xué)氣球與有效載荷主要接

口的總體設(shè)計(jì)為主線展開。

第4章給出了高空科學(xué)氣球與有效載荷接口設(shè)計(jì)的一般要求，包括計(jì)量單位、接口控制

要求、互換性、可測(cè)試性、環(huán)境適應(yīng)性、可靠性與冗余度、安全性等。第5章至第8章分別

為高空科學(xué)氣球與有效載荷的四項(xiàng)主要接口：分別針對(duì)機(jī)械接口、供電接口、熱接口和通信

接口提出要求，其中第5章機(jī)械接口包括目前接口設(shè)計(jì)的幾個(gè)主要方面，包括接口布局、尺

寸和連接設(shè)計(jì)要求等；第6章供電接口包括供電電壓、啟動(dòng)電流和供電保護(hù)三方面內(nèi)容；第

7章熱接口要求首先給出了熱設(shè)計(jì)功能要求，然后給出了熱設(shè)計(jì)界面和熱接口數(shù)據(jù)；第8章

通信接口包括接口形式、通信協(xié)議和傳輸內(nèi)容。

第4章一般要求

本章內(nèi)容屬于接口設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和前提，參照了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，如GB/T38024-2019微納

衛(wèi)星產(chǎn)品接口要求等，同時(shí)也結(jié)合了高空科學(xué)氣球與有效載荷在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、飛行全過程中

的工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。

第5章機(jī)械設(shè)計(jì)與接口要求

5.1一般要求

有效載荷與氣球平臺(tái)吊艙之間的機(jī)械接口一般要求主要從外包絡(luò)、重量、安裝等通用要

求進(jìn)行提出，例如明確有效載荷包絡(luò)面不發(fā)生干涉的要求、承載重量滿足平臺(tái)能力的要求、

位置設(shè)計(jì)應(yīng)考慮有效載荷安裝和拆卸操作空間的要求以及防錯(cuò)插措施、有效載荷同平臺(tái)連接

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方式等幾個(gè)方面，用來指導(dǎo)高空科學(xué)氣球平臺(tái)與有效載荷接口設(shè)計(jì)的總體思路與原則，指導(dǎo)

機(jī)械接口設(shè)計(jì)。

5.2與5.3節(jié)分別針對(duì)有效載荷與高空科學(xué)氣球平臺(tái)不同的兩種連接形式——固定連接

與吊掛連接——提出了機(jī)械接口的要求。

對(duì)于固定連接的接口形式，考慮經(jīng)濟(jì)性以及拆裝方便，使用螺栓作為連接件。為避免有

效載荷與吊艙之間發(fā)生干涉或碰撞，規(guī)定接觸面為平面且有效載荷全部位于接觸面同一側(cè)。

根據(jù)吊艙的結(jié)構(gòu)以及有效載荷的實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，有效載荷可以水平安裝于吊艙上方或內(nèi)部，也可

以豎直安裝于吊艙側(cè)邊。在飛行試驗(yàn)過程中，豎直方向產(chǎn)生的最大過載為5g，考慮2倍安全

系數(shù)，規(guī)定機(jī)械接口至少應(yīng)承受豎直方向10g過載。吊艙與有效載荷著陸時(shí)可能發(fā)生傾倒導(dǎo)

致吊艙或載荷側(cè)面著陸，因此規(guī)定固定連接的機(jī)械接口至少承受5g水平方向過載。參照GB

50017-2017鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中的緊固件連接構(gòu)造要求，結(jié)合高空科學(xué)氣球試驗(yàn)的具體情況，

規(guī)定了連接螺栓的安裝孔尺寸。根據(jù)高空科學(xué)氣球試驗(yàn)的具體情況，規(guī)定了接觸面的平面度

公差。

對(duì)于吊掛連接的機(jī)械接口，為防止載荷與吊艙之間干涉，規(guī)定有效載荷與吊艙之間不接

觸，高空科學(xué)氣球飛行過程中，吊艙可能發(fā)生小幅度的晃動(dòng)（小于5°），因此規(guī)定有效載

荷發(fā)生5°以內(nèi)晃動(dòng)時(shí)不能與吊艙磕碰。由于吊掛連接的節(jié)點(diǎn)只受豎直方向的作用力，因此

只規(guī)定豎直方向承載能力為10g過載。根據(jù)高空科學(xué)氣球連接繩索的具體情況，對(duì)不同連接

繩索長度的極限偏差值進(jìn)行了規(guī)定，保證多跟繩索的情況下，不同繩索承力盡量一致。

5.4其他接口形式

考慮未來有效載荷的多樣性，為了使得本標(biāo)準(zhǔn)更具備普適性，因此對(duì)于固定連接與吊掛

連接兩種機(jī)械接口連接方式均不能滿足有效載荷需求的，在符合5.1節(jié)一般要求的前提下，

可以由有效載荷與高空科學(xué)氣球平臺(tái)雙方擬定新的機(jī)械接口形式。

第6章電氣設(shè)計(jì)與接口要求

本章給出了高空科學(xué)氣球與有效載荷電氣設(shè)計(jì)與接口的一般要求，包括供配電設(shè)計(jì)、供

電接口、接地與搭接、布纜與屏蔽、電連接器等，本章內(nèi)容屬于供電相關(guān)設(shè)計(jì)與接口內(nèi)容，

參照了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范與主要DC/DC產(chǎn)品用戶手冊(cè)中相關(guān)要求，如GJB3592-99衛(wèi)星電源控制

裝置通用規(guī)范、GJB181B-2012飛機(jī)供電特性、HB20326.1-2016機(jī)載用電設(shè)備的供電適應(yīng)性

試驗(yàn)方法等，同時(shí)也結(jié)合了相關(guān)電氣接口在設(shè)計(jì)、測(cè)試過程中的工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，對(duì)部分參數(shù)

進(jìn)行了一定的調(diào)整。

第7章熱設(shè)計(jì)與接口要求

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7.1功能要求

首先明確了熱設(shè)計(jì)的功能要求，由于高空科學(xué)氣球平臺(tái)飛行高度通常為18-40km的平流

層高度，該高度大氣環(huán)境復(fù)雜，具備低溫低氣壓特點(diǎn)，而且大氣最低溫度隨著緯度、季節(jié)的

變化而發(fā)生變化，最低溫可達(dá)-80℃到-90℃，低氣壓可達(dá)幾百帕。因此搭載于高空科學(xué)氣球

平臺(tái)上的有效載荷產(chǎn)品應(yīng)能經(jīng)受地面運(yùn)輸、儲(chǔ)存、試驗(yàn)及發(fā)放、升空、駐空、下降回收期間

的各種熱環(huán)境。

7.2與7.3分別規(guī)定了熱設(shè)計(jì)界面、熱接口數(shù)據(jù)。通常高空科學(xué)實(shí)驗(yàn)，有效載荷安裝于平

臺(tái)吊艙內(nèi)或者吊艙外，對(duì)于某些安裝在吊艙外的載荷設(shè)備需要載荷自身根據(jù)環(huán)境條件進(jìn)行溫

控設(shè)計(jì)。對(duì)于安裝在平臺(tái)吊艙內(nèi)的載荷，平臺(tái)吊艙通常采用被動(dòng)保溫的方式進(jìn)行熱控，需要

平臺(tái)與有效載荷明確熱設(shè)計(jì)界面、熱接口數(shù)據(jù)，因此這兩個(gè)章節(jié)主要明確這方面的要求。

第8章通信接口要求

8.1接口形式

有效載荷的功能各異，其對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)接口形式和規(guī)范也各不相同，若有效載荷需要通過

平臺(tái)的數(shù)據(jù)鏈路實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，面對(duì)不同規(guī)范的數(shù)據(jù)接口，平臺(tái)數(shù)據(jù)鏈路需要針對(duì)不同的接

口進(jìn)行適配，測(cè)試等，大量重復(fù)的工作增加了系統(tǒng)復(fù)雜度，降低可靠性，同時(shí)大量重復(fù)的測(cè)

試工作也極大程度的降低了系統(tǒng)集成與測(cè)試的效率。為盡可能避免上述問題，統(tǒng)一規(guī)范有效

載荷與平臺(tái)通信鏈路之間的數(shù)據(jù)接口是十分必要的，將二者之間的接口規(guī)范為遙控命令接口、

遙測(cè)命令接口和數(shù)據(jù)信息接口三個(gè)類型，不同類型的數(shù)據(jù)接口傳輸對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)

和測(cè)試過程中，僅需要集中資源針對(duì)這三類接口開展相應(yīng)工作，提升效率。

接口的規(guī)范又可細(xì)分為兩個(gè)范疇，硬件層面和協(xié)議層面，硬件層面主要規(guī)定了接口的種

類和電氣規(guī)格等，主要包括異步422接口，同步422接口，以太網(wǎng)接口，CAN總線接口等，

確定的接口類型和電氣規(guī)格，將避免載荷方及平臺(tái)方接口的硬件設(shè)計(jì)過程中產(chǎn)生不必要的理

解性錯(cuò)誤，提高接口對(duì)接的成功率。協(xié)議層面規(guī)定了數(shù)據(jù)的幀頭，幀尾，校驗(yàn)等內(nèi)容，這些

內(nèi)容是構(gòu)成數(shù)據(jù)包的關(guān)鍵要素，設(shè)計(jì)規(guī)范的通信協(xié)議，是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)有效傳輸?shù)那疤釛l件。

8.3傳輸內(nèi)容

有效載荷平臺(tái)之間為雙向數(shù)據(jù)傳輸，根據(jù)數(shù)據(jù)流的方向和數(shù)據(jù)量的大小，將傳輸內(nèi)容具

體細(xì)分為遙控命令，遙測(cè)信息和數(shù)傳信息三個(gè)部分。

其中遙控命令為小數(shù)據(jù)量傳輸，數(shù)據(jù)從平臺(tái)端流向載荷端，該遙控命令用于滿足有效載

荷對(duì)于開、關(guān)、切換及控制，以及指令注入功能的需求。

遙測(cè)信息為小數(shù)據(jù)量傳輸，數(shù)據(jù)從載荷端流向平臺(tái)端，主要用于對(duì)有效載荷狀態(tài)信息的

-7-

傳輸。

數(shù)傳信息為大數(shù)據(jù)量傳輸，數(shù)據(jù)從載荷端流向平臺(tái)端，主要用于傳輸有效載荷的應(yīng)用數(shù)

據(jù)。

將不同數(shù)據(jù)量及數(shù)據(jù)流分類規(guī)范管理，不同類型的數(shù)據(jù)通過各自的路徑進(jìn)行傳輸，可有

效提升數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行蛐?，避免?shù)據(jù)傳輸之間的串?dāng)_。

3.試驗(yàn)驗(yàn)證的分析、綜述報(bào)告，技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證，預(yù)期的經(jīng)濟(jì)效果

介于傳統(tǒng)航空空間和航天空間之間的臨近空間，是人類活動(dòng)的新空間，蘊(yùn)含著巨大的戰(zhàn)

略價(jià)值與經(jīng)濟(jì)價(jià)值，對(duì)國計(jì)民生有重要影響。高空科學(xué)氣球搭載有效載荷開發(fā)利用臨近空間，

面臨著廣闊的市場(chǎng)空間，而高空科學(xué)氣球與有效載荷的接口設(shè)計(jì)是其中不可或缺的環(huán)節(jié)。

本標(biāo)準(zhǔn)為高空科學(xué)氣球與有效載荷接口的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)提供了參考，其內(nèi)容已在多次飛行

試驗(yàn)中得到實(shí)際應(yīng)用和驗(yàn)證，可應(yīng)用于高空科學(xué)氣球與有效載荷的設(shè)計(jì)、研制、測(cè)試、飛行

試驗(yàn)、應(yīng)用等全生命周期。

本標(biāo)準(zhǔn)的貫徹實(shí)施，有助于降低高空科學(xué)氣球與有效載荷接口設(shè)計(jì)的難度，縮短高空科

學(xué)氣球與有效載荷的集成周期，提高高空科學(xué)氣球與有效載荷產(chǎn)品的可靠性，推動(dòng)相關(guān)技術(shù)

進(jìn)步，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)。

4.采用國際標(biāo)準(zhǔn)和國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)情況

無。

5.與有關(guān)的現(xiàn)行法律、法規(guī)和強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系

本標(biāo)準(zhǔn)與已經(jīng)貫徹的國家有關(guān)法律、法規(guī)，與相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)、國家軍用標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)

準(zhǔn)、專項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)是協(xié)調(diào)一致的。

6.重大分歧意見的處理和依據(jù)

無。

7.作為強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)或推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)的建議

建議本標(biāo)準(zhǔn)作為推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布。

8.貫徹國家標(biāo)準(zhǔn)的要求和措施建議

-8-

建議本標(biāo)準(zhǔn)自頒布之日起實(shí)施。

9.關(guān)于專利情況的說明

無。

10.其他應(yīng)予說明的事項(xiàng)

無。

11.編制組聯(lián)系人

姓名單位職務(wù)/職稱電話Email

中國科學(xué)院空天信

曲藝高級(jí)工程uyi@

息創(chuàng)新研究院

-9-

國家標(biāo)準(zhǔn)編制說明

（征求意見稿）

項(xiàng)目名稱：高空科學(xué)氣球平臺(tái)與有效載荷接口要求

計(jì)劃項(xiàng)目代號(hào)：20221616-T-491

負(fù)責(zé)起草單位：中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院

2023年7月

國家標(biāo)準(zhǔn)《高空科學(xué)氣球平臺(tái)與有效載荷接口要求》

編制說明

1.工作簡(jiǎn)況

1.1.任務(wù)來源

根據(jù)《國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)關(guān)于下達(dá)2023年第一批推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃的通知》(國

標(biāo)委發(fā)[2023]28號(hào))，由中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院負(fù)責(zé)牽頭制定國家標(biāo)準(zhǔn)《高空科學(xué)氣

球平臺(tái)與有效載荷接口要求》，該標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃號(hào)為20221616-T-491，由全國空間科學(xué)及其應(yīng)用

標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC312)作為其歸口單位。

1.2.目的和意義

針對(duì)目前存在高空科學(xué)氣球平臺(tái)與不同類型、多技術(shù)體制有效載荷接口對(duì)接存在要求不

統(tǒng)一、不規(guī)范的現(xiàn)狀與問題，研究高空科學(xué)氣球平臺(tái)與有效載荷間的機(jī)械、電、熱、通信等

接口技術(shù)要求，形成標(biāo)準(zhǔn)，以指導(dǎo)、規(guī)范高空科學(xué)氣球平臺(tái)與有效載荷在設(shè)計(jì)、研制、測(cè)試

與試驗(yàn)過程中的機(jī)械、供電、熱控、通信等接口對(duì)接工作。

高空科學(xué)氣球平臺(tái)是開展空間天文、空間物理等空間科學(xué)探測(cè)，以及臨近空間大氣環(huán)境、

電磁、生物等科學(xué)探測(cè)載荷技術(shù)驗(yàn)證及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)非常重要的平臺(tái)。中國科學(xué)院自上世紀(jì)70

年代末開始發(fā)展高空氣球，建成了我國的高空科學(xué)氣球系統(tǒng)并開始應(yīng)用于科學(xué)觀測(cè)和研究，

具有成熟的高空氣球系統(tǒng)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、發(fā)放和回收能力；多年來，利用科學(xué)氣球系統(tǒng)廣泛開

展多學(xué)科的實(shí)驗(yàn)研究。

高空科學(xué)氣球是臨近空間非常重要的低速實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，隨著國家在臨近空間技術(shù)領(lǐng)域的投

入支持，采用高空科學(xué)氣球平臺(tái)開展空間等各類探測(cè)載荷的科學(xué)探測(cè)實(shí)驗(yàn)越來越受到重視，

實(shí)驗(yàn)批次、規(guī)模等越來越大。由于目前開展臨近空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)所需的有效載荷涵蓋微波、光

電、通信等多種技術(shù)體制與類型，涉及到國內(nèi)多個(gè)平臺(tái)、載荷單位，在科學(xué)探測(cè)實(shí)驗(yàn)組織實(shí)

施環(huán)節(jié)，面臨接口要求不統(tǒng)一，平臺(tái)與載荷對(duì)接復(fù)雜，協(xié)調(diào)困難，給對(duì)接工作帶來諸多不便。

因此經(jīng)多方調(diào)研、研討，為積極推進(jìn)高空科學(xué)氣球平臺(tái)與有效載荷在總裝測(cè)試、飛行試

驗(yàn)期間的協(xié)調(diào)性、適配性，亟需開展高空科學(xué)氣球平臺(tái)與有效載荷的接口技術(shù)要求研究，形

成統(tǒng)一性的接口技術(shù)要求規(guī)范，以此來指導(dǎo)、規(guī)范高空科學(xué)氣球平臺(tái)與有效載荷的接口對(duì)接

工作。

同時(shí)為考慮標(biāo)準(zhǔn)的普適性，經(jīng)初步調(diào)研確定，該標(biāo)準(zhǔn)主要針對(duì)高空科學(xué)氣球平臺(tái)與有效

-1-

載荷普遍存在的機(jī)械、供電、熱、通信等接口技術(shù)要求進(jìn)行規(guī)定；對(duì)于存在特殊需求的接口

技術(shù)要求由專用技術(shù)文件進(jìn)行確定，在該標(biāo)準(zhǔn)中予以說明，增強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)通用性，為高空科學(xué)氣

球平臺(tái)與應(yīng)用有效載荷系統(tǒng)性應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展提供支撐。

1.3.編制背景

高空科學(xué)氣球是飛行在臨近空間高度的飛行器，是人類最早使用的太空探測(cè)平臺(tái)，也是

目前廣泛應(yīng)用的臨近空間探測(cè)平臺(tái)。歐、美、日等國每年利用高空科學(xué)氣球開展數(shù)十次飛行

試驗(yàn)，獲得了大量科學(xué)觀測(cè)數(shù)據(jù)。由于高空科學(xué)氣球具有成本低、載荷能力大、能源消耗少、

發(fā)放靈活、效費(fèi)比高等優(yōu)勢(shì)，高空科學(xué)氣球的發(fā)展?jié)摿薮?，?yīng)用市場(chǎng)日益廣泛。

然而，雖然目前高空科學(xué)氣球的設(shè)計(jì)、制造和應(yīng)用技術(shù)得到了快速發(fā)展，臨近空間的開

發(fā)利用受到了高度重視，但是與高空科學(xué)氣球相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)卻十分匱乏，尤其是高空科學(xué)氣球

與有效載荷接口相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)更為稀缺，嚴(yán)重阻礙了高空科學(xué)氣球的應(yīng)用推廣。

為此，本標(biāo)準(zhǔn)本著實(shí)用性原則，對(duì)高空科學(xué)氣球與有效載荷接口中最為普遍的機(jī)械接口、

供電接口、熱接口、通信接口等內(nèi)容進(jìn)行規(guī)定，以滿足目前臨近空間開發(fā)利用的迫切需求，

促進(jìn)我國高空科學(xué)氣球及有效載荷技術(shù)發(fā)展，推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)升級(jí)。

1.4.主要工作過程

按照全國空間科學(xué)及其應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)要求，根據(jù)《國家標(biāo)準(zhǔn)管理辦法》，中國

科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院主導(dǎo)成立了標(biāo)準(zhǔn)編制工作組。該工作組成員包括中國科學(xué)院空天

信息創(chuàng)新研究院、中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院、中國科學(xué)院大氣物理研究所、中國科學(xué)

院地質(zhì)與地球物理研究所、中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心等多家單位人員。

在前期進(jìn)行了大量技術(shù)和調(diào)研的基礎(chǔ)上，工作組開始進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的編制工作。主要工作過

程如下。

1.4.1.草案階段

（1）成立標(biāo)準(zhǔn)編制組

本標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目下達(dá)后，由標(biāo)準(zhǔn)編制牽頭單位中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院組織成立了標(biāo)

準(zhǔn)編制組，其人員組成及分工見表1。

表1編制組人員及分工

序號(hào)姓名職稱單位任務(wù)分工

1馮慧高級(jí)工程師中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院負(fù)責(zé)人

2楊燕初研究員中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院技術(shù)顧問

-2-

3祝榕辰高級(jí)工程師中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院高空科學(xué)氣球平臺(tái)設(shè)計(jì)

4曲藝高級(jí)工程師中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院標(biāo)準(zhǔn)編制說明及文獻(xiàn)調(diào)研

5王梓皓工程師中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院平臺(tái)結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)編制

6王旭巍工程師中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院平臺(tái)能源標(biāo)準(zhǔn)編制

7張強(qiáng)輝高級(jí)工程師中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院平臺(tái)航電標(biāo)準(zhǔn)編制

8李琛高級(jí)工程師中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院標(biāo)準(zhǔn)化管理

9羅海燕研究員中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院載荷標(biāo)準(zhǔn)編制

10李志偉副研究員中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院載荷標(biāo)準(zhǔn)編制

11張金強(qiáng)研究員中國科學(xué)院大氣物理研究所載荷標(biāo)準(zhǔn)編制

12何飛研究員中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所載荷標(biāo)準(zhǔn)編制

13宋亮副研究員中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心載荷標(biāo)準(zhǔn)編制

14高靜輝工程師中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院質(zhì)量管理

（2）制定標(biāo)準(zhǔn)編制計(jì)劃

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)編制周期以及與全國空間科學(xué)及其應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)的充分溝通，標(biāo)準(zhǔn)編

制組已經(jīng)制定了詳盡的國家標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃，主要時(shí)間節(jié)點(diǎn)安排初步如下：

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