应用于交会对接的数据通信装置制造方法
【专利摘要】一种应用于交会对接的数据通信装置，包括：接口模块，用于连接外界送入的数据流和/或送到外界的数据流；所述数据流包括：GNSS数据流和/或工程遥测数据流；数据处理模块，用于接收来自所述第一通信机和/或第二通信机的信号，对所述信号进行解调、状态判别处理后，把遥控数据帧送出至所述遥控解调器；并同时接收来自所述GNSS接口的GNSS数据流和所述工程遥测接口的工程遥测数据流，对所述GNSS数据流和工程遥测数据流进行复接、扩频、调制后送出至所述第一通信机和/或第二通信机。本发明的技术方案提高了空间交会对接时数据通信的可靠性，适应了空间对接的需要。
【专利说明】应用于交会对接的数据通信装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及空间交会对接【技术领域】，，特别是一种应用于交会对接的数据通信装置。
【背景技术】
[0002]随着我国航天事业的发展，涉及空间交会对接技术的逐步深入，对空间数据通信需求的增长，信息传输的精确性要求越来越高。飞船和目标飞行器进入对接阶段后，双方需要进行大量的数据交互，在通信机和对应的各用户之间建立接口链路，完成用户与通信机之间数据的双向传送。
[0003]由于空间环境复杂，设备众多，信息传输量也极其巨大，因此如何提高空间交会对接时数据通信的可靠性，适应空间对接的需要成为目前亟待解决的问题之一。
[0004]
【发明内容】
本发明的技术方案要解决的技术问题是如何提高空间交会对接时数据通信的可靠性，适应空间对接的需要。
[0005]为解决上述问题本发明的技术方案提出了一种应用于交会对接的数据通信装置，包括:
接口模块，用于连接外界送入的数据流和/或送到外界的数据流，所述接口模块包括:第一通信机、第二通信机、GNSS接口、工程遥测接口、遥控解调器接口，遥控指令接口和遥测参数接口 ；所述数据流包括=GNSS数据流和/或工程遥测数据流；
数据处理模块，用于接收来自所述第一通信机和/或第二通信机的信号，对所述信号进行解调、状态判别处理后，把遥控数据帧送出至所述遥控解调器；并同时接收来自所述GNSS接口的GNSS数据流和所述工程遥测接口的工程遥测数据流，对所述GNSS数据流和工程遥测数据流进行复接、扩频、调制后送出至所述第一通信机和/或第二通信机。
[0006]可选的，所述数据处理模块包括两块FPGA模块。
[0007]可选的，所述FPGA模块采用双机热备份设计，所述数据处理模块采用自适应技术对所述第一通信机和第二通信机输入进行选择。
[0008]可选的，所述FPGA模块采用三模冗余设计，所述数据处理模块采用自主诊断技术进行自主选择输出通道切换；所述工程遥测数据流采用乒乓FIFO技术。
[0009]可选的，所述数据处理模块包括:GNSS数据接收模块和工程遥测数据接收模块。
[0010]可选的，所述数据处理模块采用智能调度设计，所述数据处理模块基于所述智能调度设计适应于多种不同速率的数据流双向传输。
[0011]可选的，所述数据处理模块基于所述智能调度设计适应于多种不同速率的数据流双向传输包括:所述数据处理模块接收、调度并轮流响应所述GNSS数据接收模块发出的中断信号和所述工程遥测数据接收模块发出的中断信号，所述数据处理模块还控制所述GNSS数据流FIFO输出数据或所述工程遥测数据流FIFO输出数据，所述数据处理模块控制所述GNSS数据流FIFO输出数据后，对所述GNSS数据接收模块进行清空操作。【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本发明实施例提供的应用于交会对接的数据通信装置的结构图；
图2是本发明实施例提供的应用于交会对接的数据通信装置的原理框图。
【具体实施方式】
[0013]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做详细的说明。
[0014]在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的【具体实施方式】的限制。
[0015]如图1所示，所述应用于交会对接的数据通信装置包括:
接口模块1，用于接收外界送入的数据流和/或向外界发送数据流，所述接口模块I包括:第一通信机接口、第二通信机接口、GNSS接口、工程遥测接口、遥控解调器接口，遥控指令接口和遥测参数接口 ；所述第一通信机接口用于连接外部第一通信机，所述第二通信机接口用于连接外部第二通信机；所述数据流包括=GNSS数据流、工程遥测数据流、第一通信机数据流、第二通信机数据流、遥控解调器数据流、遥控指令数据流和遥测参数数据流；数据处理模块2，用于接收来自所述第一通信机接口和/或第二通信机接口的第一通信机数据流和/或第二通信机数据流，对所述第一通信机数据流和/或第二通信机数据流进行解调、状态判别处理后，把遥控数据帧送出至所述遥控解调器接口；并同时接收来自所述GNSS接口的GNSS数据流和所述工程遥测接口的工程遥测数据流，对所述GNSS数据流和工程遥测数据流进行复接、扩频、调制后送出至所述第一通信机接口和/或第二通信机接□。
[0016]数据处理模块2采用双机热备份设计，包括两块FPGA模块。所述数据处理模块采用自适应技术对所述第一通信机和第二通信机输入进行选择。所述FPGA模块采用三模冗余设计，所述数据处理模块采用自主诊断技术进行自主选择输出通道切换；所述工程遥测数据流采用乒乓FIFO技术。
[0017]所述数据处理模块2包括:GNSS数据接收模块和工程遥测数据接收模块。所述数据处理模块2采用智能调度设计，所述数据处理模块基于所述智能调度设计适应于多种不同速率的数据流双向传输。所述数据处理模块2基于所述智能调度设计适应于多种不同速率的数据流双向传输包括:所述数据处理模块接收、调度并轮流响应所述GNSS数据接收模块发出的中断信号和所述工程遥测数据接收模块发出的中断信号，所述数据处理模块还控制所述GNSS数据流FIFO输出数据或所述工程遥测数据流FIFO输出数据，所述数据处理模块控制所述GNSS数据流FIFO输出数据后，对所述GNSS数据接收模块进行清空操作。
[0018]具体的，接口模块I负责双向传输数据流；数据处理模块2对第一通信机数据流、第二通信机数据流、GNSS数据流、工程遥测数据流、遥控解调器数据流，遥控指令数据流和遥测参数数据流进行判别、解调、复接、扩频处理，并不同的时序信号进行调度。数据处理模块2采用双机热备份设计，输出通道可以通过自主诊断技术进行自主选择切换；采用大规模FPGA实现处理功能，内部各设计模块采用三模冗余设计，防止空间辐射效应，实现高可靠性误码率。[0019]本发明采取上述的技术方案，结合了 FPGA器件来实现处理功能，内部设计采用了乒乓FIFO、三模冗余、自主判别等技术，解决了在空间交会对接时数据链路传输的误码率问题，满足了交会对接数据双向通信的可靠性要求，并取得了如下有益效果:
1.首次应用于交会对接并取得成功；
2.可以适应多种数据流速率和方向的变换；
3.为将来和空间站对接数据通信具有指导性。
[0020]图2本发明实施例提供的应用于交会对接的数据通信装置的原理框图，下面结合图1和图2详细说明。
[0021]数据通信装置包括:接口模块I和数据处理模块2(如图1所示)。数据处理模块2由两片大规模FPGA(图2中所示的FPGA A和FPGA B)组成双机热备份工作。两路通信机数据(第一通信机和第二通信机)通过接口模块I输入，数据处理模块2获取通信机数据后，通过判别包头判断是否有效帧，并在组帧后传出。通过接口模块I接收遥测数据时，采取了乒乓FIFO技术处理，每个FIFO容量为1Kbyte。FIFO可以为多个，例如，FIF01，FIF02…FIFON等。当FIFOl写满后，数据处理模块2控制调度信号进行翻转，控制写入另一个FIF02中，若FIFOl写满而下一帧信号未来，则数据处理模块2停止对FIFOl进行写操作直到下一个帧同步信号到来，不会有多余数据。接口模块I接收GNSS的信号通过FLAG进行判别，同时启动计数器，保证长度和数据有效性。数据处理模块2输出通信机的信号先经过两个FPGA模块数据预处理，然后通过数据状态判决进行选择输出一路；由于数据流的速率都不一样，数据处理模块2同时使用了智能调度进行控制。具体的，智能调度设计包括以下功能:
a)接收GNSS数据接收模块发出的中断信号；
b)接收遥测数据接收模块发出的中断信号；
c)调度两路中断信号，控制轮流响应；
d)控制GNSS数据FIFO或者遥测数据FIFO输出数据；
e)GNSS数据FIFO输出一整帧后对其进行清空操作；
f)遥测数据FIFO输出一整帧后对其进行清空操作；
g)对FIFO中输出的数据进行组帧。
[0022]本发明的技术方案同时还采用了以下技术进一步提高数据可靠性:在FPGA设计里加入了自主诊断技术和三模冗余设计。自主诊断用于检测组帧模块是否工作正常，FPGA在送出信号的同时，也对自身送出的信号进行检测，并实时送出表征工作状态的遥测值，使本发明具备故障自诊断功能。同时在数据处理模块设计中加入三模冗余设计。
[0023]综上所述，本发明采用大规模FPGA器件，使用了自主诊断、三模冗余乒乓FIF0，智能调度等设计，解决了空间交会对接时对接双方大量数据流交互的误码率问题。本发明具有电路简单、可靠性高的特点，软件可以用VHDL语言实现，具有一定的通用性，可以应用于空间交会对接数据通信领域中。
[0024]本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
【权利要求】
1.一种应用于交会对接的数据通信装置，其特征在于，包括: 接口模块，用于接收外界送入的数据流和/或向外界发送数据流，所述接口模块包括:第一通信机、第二通信机、GNSS接口、工程遥测接口、遥控解调器接口，遥控指令接口和遥测参数接口 ；所述数据流包括=GNSS数据流和/或工程遥测数据流； 数据处理模块，用于接收来自所述第一通信机接口和/或第二通信机接口的第一通信机数据流和/或第二通信机数据流，对所述第一通信机数据流和/或第二通信机数据流进行解调、状态判别处理后，把遥控数据帧送出至所述遥控解调器接口；并同时接收来自所述GNSS接口的GNSS数据流和所述工程遥测接口的工程遥测数据流，对所述GNSS数据流和工程遥测数据流进行复接、扩频、调制后送出至所述第一通信机接口和/或第二通信机接口。
2.如权利要求1所述的数据通信装置，其特征在于，所述数据处理模块包括两块FPGA模块。
3.如权利要求2所述的数据通信装置，其特征在于，所述FPGA模块采用双机热备份设计，所述数据处理模块采用自适应技术对所述第一通信机和第二通信机输入进行选择。
4.如权利要求2所述的数据通信装置，其特征在于，所述FPGA模块采用三模冗余设计，所述数据处理模块采用自主诊断技术进行自主选择输出通道切换；所述工程遥测数据流采用乒乓FIFO技术。
5.如权利要求1所述的数据通信装置，其特征在于，所述数据处理模块包括:GNSS数据接收模块和工程遥测数据接收模块。
6.如权利要求5所述的数据通信装置，其特征在于，所述数据处理模块采用智能调度设计，所述数据处理模块基于所述智能调度设计适应于多种不同速率的数据流双向传输。
7.如权利要求6所述的数据通信装置，其特征在于，所述数据处理模块基于所述智能调度设计适应于多种不同速率的数据流双向传输包括:所述数据处理模块接收、调度并轮流响应所述GNSS数据接收模块发出的中断信号和所述工程遥测数据接收模块发出的中断信号，所述数据处理模块还控制所述GNSS数据流FIFO输出数据或所述工程遥测数据流FIFO输出数据，所述数据处理模块控制所述GNSS数据流FIFO输出数据后，对所述GNSS数据接收模块进行清空操作。
8.如权利要求1所述的数据通信装置，其特征在于，所述数据流还包括:第一通信机数据流，第二通信机数据流、遥控解调器数据流、遥控指令数据流和遥测参数数据流。
【文档编号】G05B9/03GK103676640SQ201210319850
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月3日 优先权日:2012年9月3日
【发明者】吴维林, 左丽丽, 史琴 申请人:上海航天测控通信研究所