本文件规定了运载火箭和航天器图像通信要求，包括图像质量要求、图像压缩编码要求、图像数据帧格式和纠错/纠删编码要求。 本文件适用于运载火箭和航天器工程图像(如监视图像)通信业务系统设计。

ICS49.140
CCS V 75
中华人民共和国国家标准
GB/T43424—2023
空间数据与信息传输系统
运载火箭/航天器图像通信要求
Space data and information transfer systemsRequirement for imagecommunication of launch vehicle/spacecraft2023-11-27发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会
2024-03-01实施
规范性引用文件
术语和定义
缩略语
运载火箭图像通信规范
图像质量要求
图像压缩编码要求
图像数据顿格式
纠错编码要求
航天器图像通信规范
图像质量
图像压缩编码要求
图像数据格式
纠错/纠删编码要求
GB/T43424—2023
GB/T43424—2023
本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则」第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由全国宇航技术及其应用标准化技术委员会（SAC/TC425)提出及归口。本文件起草单位：北京跟踪与通信技术研究所、北京宇航系统工程研究所、北京空间飞行器总体设计部、上海航天测控通信研究所、中国航天标准化研究所、北京数码视讯技术有限公司、北京航宇天穹科技有限公司、中国电子科技集团公司第五十四研究所。本文件主要起草人：韦蓉、刘岩、陈运军、付静、王娟、王黎明、陈胜哲、黄才、张震、周玉霞、李欣、张迪、胡宏华、王宇、龙吟、李帆、刘绍荣、陈晓、贾丙强，1范围
空间数据与信息传输系统
运载火箭/航天器图像通信要求
GB/T43424—2023
本文件规定了运载火箭和航天器图像通信要求，包括图像质量要求、图像压缩编码要求、图像数据顿格式和纠错/纠删编码要求。
本文件适用于运载火箭和航天器工程图像（如监视图像）通信业务系统设计。2规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T33475.2一2016信息技术高效多媒体编码第2部分：视频ISO/IEC10918-1：1994信息技术连续色调静止图像的数字压缩与编码：要求和导则（Information technologyDigital compression and coding of continuous-tone still images: Requirements andguidelines）
ISO/IEC14496-10：2022信息技术视听对象编码第10部分：高级视频编码（Informationtechnology—-Coding of audio-visual objects-Part 10:Advanced video coding)ISO/IEC15444-1：2019信息技术JPEG2000图像编码系统第1部分：核心编码系统（Information technology—JPEG 2ooo image coding system-Part 1:Core coding system)ISO/IEC23008-2：2020信息技术异构环境中的高效编码和媒体交付第2部分：高效视频编码(Information technology-High efficiency coding and media delivery in heterogeneous environments-Part2:High efficiency video coding)RFC3550实时应用传输协议（ATransportProtocolforReal-TimeApplications）RFC6184H.264视频的实时应用有效负载格式（RTPPayloadFormatforH.264Video）RFC7798高效视频编码（HEVC)的实时应用有效负载格式[RTPPayloadFormatforHighEfficiency Video Coding(HEVC)
3术语和定义
GB/T33475.2一2016界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1
B条带Bslice
对每个块，使用帧内预测或使用最多两个运动量和参考索引的顿间预测进行解码的条带。3.2
IDR图像IDRpicture
令H.264或H.265解码过程将其解码图像缓冲区中的所有图像标记为“不用于参考”的图像。GB/T43424—2023
I条带Islice
仅使用顿内预测进行解码的条带。3.4
Ipicture
仅使用顿内预测解码的图像。
P条带Pslice
对每个块，使用顿内预测或使用最多一个运动矢量和参考索引的帧间预测进行解码的条带。3.6
P图像Ppicture
只使用单前向间预测进行解码的图像。4缩略语
下列缩略语适用于本文件，
AVS：音视频编码标准（AudioVideocodingStandard）IDR：立即解码刷新（InstantaneousDecordingRefresh）JPEG：联合图像专家组（JointPhotographicExpertsGroup）NAL：网络提取层（NetworkAbstractionLayer）OSI：开放系统互联（OpenSystemInterconnect）PPS：图像参数集（PictureParameterSet）RS：里德-所罗门码（Reed-Solomoncodes）RTP：实时传输协议（Real-TimeTransportProtocol）SEI：补充增强信息（SupplementalEnhancementInformation）SPS：序列参数集（SequenceParameterSet）VPS：视频参数集（VideoParameterSet）5通则
在运载火箭发射、航天器在轨运行过程中，一般通过天地信道向地面指控中心传输各类数据参数和图像，用于指控中心对运载火箭和航天器的状态进行实时监控，其中，图像系统能够实现对目标的直观监视，在航天任务中具有重要作用。运载火箭图像主要用于对运载火箭发动机点火、助推器分离、一二级分离、整流罩分离、星箭分离等关键动作进行实时监视，由火箭上安装的监视相机获取，一般采用动态图像，可分为标清图像、高清图像和超高清图像。航天器图像通信主要用于空间站、飞船、探测器、卫星等航天器关键场景和在轨状态的直观监视、航天员飞行乘组活动情况的监视、重要弧段过程图像监视等，由航天器上安装的监视相机、航天员手持相机等获取。航天器图像按照图像类型可分为动态图像和静态图像，动态图像按图像质量又分为标清图像、高清图像和超高清图像。运载火箭和航天器天地传输信道均有带宽限制，因此传输图像时应对图像进行压缩编码，以减少带宽资源的占用。此外，运载火箭和航天器天地传输信道如果存在误码，会导致数据错误或丢包，对图像传输产生较大影响，因此应在发送端对图像数据进行纠错或纠删编码，在接收端应进行数据恢复。运载火箭和航天器图像通信业务属于OSI参考模型中应用层业务，需要其他数据传输协议或通信GB/T43424—2023
协议提供的业务完成图像数据的传输。运载火箭以及航天器图像数据一般需要其他数据帧传输协议提供字节流传输业务，航天器图像数据也可采用传输控制协议/网际协议（TCP/IP）协议进行传输。运载火箭/航天器图像通信要求在协议栈中的位置关系示意图如图1所示。图像源
图像源
图像通信应用层要求
数据帧传输协议
数据链路协议
图像应用
图像通信应用层要求
图像通信应用层要求
数据顿传输协议
数据链路协议
a）通过天地链路直接传输
用户数据报协议（UDP）
下层传输协议
图像应用
图像通信应用层要求
下层传输协议
b）通过天地IP网络传输
图1运载火箭/航天器图像通信要求在协议栈中的位置关系示意图6运载火箭图像通信规范
6.1图像质量要求
运载火箭图像质量应满足以下要求标清图像：
分辨率不低于352像素×288像素；1）
2）建议帧率不低于25f/s，特殊情况下可降低率。高清图像：
1）分辨率不低于1280像素×720像素；2）建议顿率不低于25f/s，特殊情况下可降低顿率。c）超高清图像：
1）分辨率不低于3840像素×2160像素；2）建议顿率不低于25f/s，特殊情况下可降低顿率。6.2
图像压缩编码要求
6.2.1压缩编码体制
运载火箭图像压缩编码一般采用H.264、H.265或AVS2，特殊需求情况下可另行约定。6.2.2
H.264压缩编码要求
采用H.264对图像压缩编码的要求如下：a)Www.bzxZ.net
语法、语义符合ISO/IEC14496-10：2022；编码档次采用基本档次、主档次或高级档次；b）
级别不高于level4.2；
图像色度采样采用4：2：0模式；d)
采样深度8bit；
采用I条带、P条带，不宜采用B条带；f）
应周期性使用IDR图像，间隔时间不超过1s，特殊情况下不超过2s；每个IDR图像前应有SPS和PPS；
GB/T43424—2023
编码采用速率优先模式，编码速率不应高于信道传输速率；使用SEI传输自定义信息，应遵循ISO/IEC14496-10：2022中附录D的规定；j）
采用字节流格式，应遵循ISO/IEC14496-10:2022中附录B的规定。k）
6.2.3H.265压缩编码要求
采用H.265对图像压缩编码的要求如下：语法、语义符合ISO/IEC23008-2：2020；a）
编码档次采用主档次；
级别不高于level4.1；
图像色度采样采用4：2：0模式；采样深度8bit；
采用I条带、P条带，不宜采用B条带；应周期性使用IDR图像，间隔时间不超过1s，特殊情况下不超过2s；每个IDR图像前应有VPS、SPS和PPS；h）
编码采用速率优先模式，编码速率不应高于信道传输速率；使用SEI传输自定义信息，应遵循ISO/IEC23008-2：2020中附录D的规定；j）
比特流采用字节流格式，应遵循ISO/IEC23008-2：2020中附录B的规定。k）
6.2.4AVS2压缩编码要求
采用AVS2对图像压缩编码的要求如下：语法、语义符合GB/T33475.2—2016；a
b）采用基准8位类；
级不高于6.2.30；
图像色度采样采用4：2：0模式；采样深度8bit；
采用I图像、P图像，不宜采用B图像；应周期性使用I图像，间隔时间不超过1S，特殊情况下不超过2S：每个I图像前应有序列头；
编码采用速率优先模式，编码速率不应高于信道传输速率。3图像数据顿格式
运载火箭监视相机获取的图像编码后输出图像压缩数据流，为图像压缩数据流中的每个编码图像数据添加图像数据帧头部，形成图像数据顿进行传输。为保证图像数据帧输出速率的稳定性，可在图像数据顿之间按需填充数据。
运载火箭图像数据顿格式如图2所示，各字段定义如下。头部标识：4Byte，用于标识图像数据顿的起始位置。a）
版本号：3bit，现阶段默认版本号为1，即“001”。b）月
图像通道标识：4bit，用于标识当前图像通道号，“0001”为通道1，“0010”为通道2，\0011”为通道3，以此类推。
起飞标识：1bit，置“1”表示图像数据顿对应的时刻火箭已起飞，置“o”表示图像数据帧对应的时刻火箭未起飞。
时标：4Byte，表示从起飞时刻起图像数据的产生时间，单位为毫秒；特殊应用场景下，可通过预留字段对该字段进行扩展。GB/T43424—2023
编码信息：1Byte，用于标识压缩编码类型等信息，其中低3bit为图像压缩编码算法标识，f）
“001”表示采用H.264压缩编码算法，“010”表示采用H.265压缩编码算法，“011”表示采用AVS2压缩编码算法。高5bit预留。帧计数：1Byte，表示图像数据顿为传输过程中第几顿，计数方法为从“o”开始循环计数。g）
帧长：4Byte，表示载荷域图像编码数据的总长度，用字节数表示。帧率：1Byte，表示载荷域图像编码数据对应图像的顿率。高6bit表示帧率的整数位，低2bit表示顿率的小数位，“00”“01”“10”“11”依次表示顿率小数位为0、0.25、0.5、0.75。预留：1Byte。
扩展域长度：1Byte，标识扩展域的长度，用字节数表示。扩展域：可变长度，扩展域长度字段为“0”则无扩展域，用于自定义应用需求。校验信息：4Byte，图像数据顿的校验信息，图像数据（不含校验字段）按字节累加和计算。m）
编码图像数据：长度由顿长字段值标明，含有且仅含有一幅完整编码图像，载荷域数据构成方式见表1。
头部标识
厂版本号
（4Byte）
（3bit)
编码方式
扩展域
图像通道
编码信息顿计数
(4byeiyesiBye（4ByeaiByejaByekte长度
(4bit)
图像类型
IDR图像
非IDR图像
IDR图像
非IDR图像
1图像
P图像
6.4纠错编码要求
图像数据顿-1
图像数据顿：
填充数据
（可选）
图2运载火箭图像数据顿格式
载荷域数据构成
载荷域
扩展域校验信息
(变长）
（4Byte）
图像数据顿+1
编码图像数据
(变长)
载荷域
依次为1个类型为SPS的NAL单元、1个类型为PPS的NAL单元、1个类型为SEI的NAL单元（如果有）、1个或多个类型为IDR图像编码条带的NAL单元。每个NAL单元之前均附加起始码前缀
1个或多个类型为非IDR图像编码条带的NAL单元，每个NAL单元之前均附加起始码前缀
依次为1个类型为VPS的NAL单元、1个类型为SPS的NAL单元、1个类型为PPS的NAL单元、1个类型为SEI的NAL单元（如果有）、1个或多个类型为IDR图像编码条带的NAL单元。每个NAL单元之前均附加起始码前缀1个或多个类型为非IDR图像编码条带的NAL单元，每个NAL单元之前均附加起始码前缀
依次为序列头、扩展和用户数据（如果有）、1幅完整的I图像1幅完整的P图像
当对地传输信道未进行纠错编码时，运载火箭图像在信道传输前应进行纠错编码。5
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