星载多载荷数据帧传输系统的制作方法
【专利摘要】根据本发明提供的一种星载多载荷数据帧传输系统，包括装置：第一接口模块(1)，用于向数据处理模块(2)传输多路不均衡码速率的载荷数据；数据处理模块(2)，用于对接收到的载荷数据进行格式编排、数据组帧、数据存储、数据加扰、数据输出处理；数据缓存模块(3)，用于对数据处理模块(2)输出的数据进行高速缓存；第二接口模块(4)，用于对所述输出的数据按照规定的速率读出。本发明可实现低轨卫星数传系统高速率载荷输入，低速率数据下传，见站时间和星上固存有限的情况下，最大限度的利用信道，提高卫星的使用效能。
【专利说明】星载多载荷数据帧传输系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及卫星数据帧传输领域，具体地，涉及星载多载荷数据帧传输系统。
【背景技术】
[0002]高光谱观测卫星是实现高分专项“形成高空间分辨率、高时间分辨率、高光谱分辨率和高精度观测的时空协调、全天候、全天时的对地观测系统”这一目标的重要组成部分。该卫星搭载了 6种载荷，主要具备以下四个特点:(I)载荷多，码速率差异大，其中单个载荷最高传输速率为1.8Gbps，最低为10Mbps，载荷速率极不平衡，载荷峰值速率合计为2.3Gbps ； (2)载荷的工作模式多，不同模式间码速率变化大；(3)载荷的工作时段不一致；(4)载荷的工作时长不一致，同时数传分系统下传速率为双通道900Mbps (450Mbps/通道)，为了最大化利用固存和数传通道，提高整星的工作效能，卫星上采用一种新型的多载荷数据传输设计方法。
[0003]在下传时长、速率、固存容量、数传带宽受限的约束下，为了最大化地利用固存和数传通道，需要采用新型的数据帧传输设计方法。该种星载多载荷数据帧传输设计方法对接收的载荷缓存处理后，依据载荷的传输速率的不同将载荷数据完成调度、复接，然后依据CCSDS AOS协议将缓存的载荷数据包封装成标准的AOS数传帧，对AOS数传帧进行加扰后存储在非易失性存储介质中，根据见站情况，将AOS数传帧从存储介质中读出，经过2级数据缓存，根据先入先出的原则将AOS数传帧依整帧的形式分别送往两个通道缓存进行下传。由于输入载荷数据速率高达2.3Gbps，下传速率为900Mbps，因此内部处理采用宽总线、多缓存的设计手段，依照先输入先输出的设计思想保证双通道全速下传，最大限度的利用的数传通道。该传输设计方法目前已经在某卫星上得到了应用。通过该传输设计方法，能够保证卫星载荷数据最大化的下传地面，提高了整星的使用效能，从而在卫星应用中发挥了较大的效益。
[0004]随着卫星型号任务的逐渐增多，载荷速率越来越高，而频率资源日趋紧张，在低轨卫星数传系统的设计中，如何在有限的见站时间内传输最大量的载荷数据成为亟待解决的问题。本发明提供了一种星载多载荷数据帧传输设计方法，将为上述问题的解决提供了一种途径。
【发明内容】
[0005]针对现有技术中的缺陷，为了解决载荷输入速率不平衡，最大化信道传输效率问题，本发明的目的在于提出一种星载多载荷数据帧传输设计的方法，利用本发明，可实现低轨卫星数传系统高速率载荷输入，低速率数据下传，见站时间和星上固存有限的情况下，最大限度的利用信道，提高卫星的使用效能。
[0006]为了达到上述发明目的，本发明为解决其技术问题所采用的设计方法是利用软件实现的方式来实现，其中处理模块完成多载荷数据的接收缓存、调度、复接、AOS组帧、数据加扰以及存储功能；再通过内总线将封装好的AOS帧送往缓存模块依据进入的先后顺序进行分路传输，详细的实现过程如下:
[0007]根据本发明提供的一种星载多载荷数据帧传输系统，包括如下装置:
[0008]第一接口模块1，用于向数据处理模块2传输多路不均衡码速率的载荷数据；
[0009]数据处理模块2，用于对接收到的载荷数据进行格式编排、数据组帧、数据存储、数据加扰、数据输出处理；
[0010]数据缓存模块3，用于对数据处理模块2输出的数据进行高速缓存；
[0011 ] 第二接口模块4，用于对所述输出的数据按照规定的速率读出。
[0012]优选地，接口模块I，通过LVDS接口或TLK2711接口高速接口获取载荷数据，然后通过总线的方式将数据流传输给后端的数据处理模块2。
[0013]优选地，数据处理模块2包括如下装置:
[0014]接收缓存装置201，用于完成第一接口模块I的不同载荷数据流的数据缓存；
[0015]调度复接装置202，用于根据载荷数据流的速率的不同对各载荷数据缓存进行调度、复接；
[0016]AOS组帧装置203，用于将已经存满的载荷缓存数据依据CCSDS AOS标准封装成标准的AOS帧，帧长为1024Bytes ；
[0017]加扰装置204，用于对标准的AOS帧除同步头之外的数据进行按照指定的伪随机序列进行加扰；
[0018]存储装置205，用于对已经完成加扰的AOS帧进行数据存储。
[0019]优选地，数据缓存模块3包括:一级缓存装置301、二级缓存装置302、第一通道缓存装置303和第二通道缓存装置304 ；
[0020]一级缓存装置301，用于从存储装置205中将CCSDS AOS帧数据读入作为一级缓存数据，然后将一级缓存数据传送到二级缓存装置302 ；
[0021]二级缓存装置302，用于根据输入到二级缓存的先后顺序，将CCSDS AOS帧按照整帧的形式交替传输给第一通道缓存装置303和第二通道缓存304。
[0022]优选地，所述第二接口模块4，通过LVDS高速接口将第一输出通道303和第二输出通道304缓存的数据发送给后端的发射机。
[0023]与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果:
[0024]本发明解决了载荷输入速率不平衡和最大化信道传输效率问题，利用本发明，可实现低轨卫星数传系统高速率载荷输入，低速率数据下传，见站时间和星上固存有限的情况下，最大限度的利用信道，提高卫星的使用效能。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0026]图1是本发明的原理框图。
[0027]图2是本发明的详细设计框图。
【具体实施方式】
[0028]下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0029]本发明提供的星载多载荷数据帧传输系统，包括第一接口模块1、数据处理模块2、数据缓存模块3、第二接口模块4。
[0030]第一接口模块I，通过LVDS接口、TLK2711接口等高速接口获取载荷数据，然后通过总线的方式将数据流传输给后端的处理模块。
[0031]数据处理模块2主要由接收缓存装置201、调度复接装置202、AOS组帧装置203、加扰装置204和存储装置205组成，主要完成多载荷数据流的接收缓存、调度、复接、AOS组帧以及数传帧的加扰以及数据存储。其中接收缓存装置201主要完成第一接口模块I的不同载荷数据流的数据缓存；调度复接装置202根据载荷数据流的速率的不同对各载荷数据缓存进行调度、复接；A0S组帧装置203将已经存满的载荷缓存数据依据CCSDS AOS标准封装成标准的AOS帧，帧长为1024Bytes ;加扰装置204对标准的AOS帧除同步头之外的数据进行按照指定的伪随机序列进行加扰；存储装置205对已经完成加扰的AOS帧进行数据存储。
[0032]缓存模块3是多载荷数据帧传输的核心单元，主要由一级缓存装置301、二级缓存装置302、第一通道缓存装置303和第二通道缓存装置304组成，完成将存储的CCSDS AOS帧数据读入到一级缓存装置301，然后将一级缓存数据送到二级缓存装置302，根据输入到二级缓存的先后顺序，将CCSDS AOS数传帧按照整帧的形式交替传输给第一通道缓存装置303和第二通道缓存装置304。其中一级缓存装置301主要缓存从存储装置205读出的数据，该缓存容量大，为2Gbits，采用SDRAM的形式，不能同时读写，采用80MHz时钟，64bits总线并行操作，读写速率可达5.12Gbps,按照页写和页读的模式进行操作，每页的容量为1024*64bits (8帧AOS帧)；二级缓存装置302为高速缓存，是FPGA芯片中自带的RAM组，操作方式为FIFO的方式，同时读写，容量为8Kbytes，采用80MHz时钟，64bits同时操作，读写速率为5.12Gbps ;第一通道缓存装置303主要功能作为通道高速通道发送缓存，其为高速缓存，是FPGA芯片中自带的RAM组，操作方式为FIFO方式，同时读写，容量为2Kbytes2帧AOS帧，写操作为80MHz时钟，64bits同时操作，速率为5.12Gbps，读操作为112.5MHz时钟，4bits同时操作，速率为450Mbps ;第二通道缓存装置304的主要功能、组成和读写速率与第一通道缓存装置303 —致。
[0033]第二接口模块4，通过LVDS等高速接口将输出通道缓存的数据发送给后端的发射机。
[0034]以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
【权利要求】
1.一种星载多载荷数据帧传输系统，其特征在于，包括如下装置: 第一接口模块(I)，用于向数据处理模块(2)传输多路不均衡码速率的载荷数据； 数据处理模块(2)，用于对接收到的载荷数据进行格式编排、数据组帧、数据存储、数据加扰、数据输出处理； 数据缓存模块(3)，用于对数据处理模块(2)输出的数据进行高速缓存； 第二接口模块(4)，用于对所述输出的数据按照规定的速率读出。
2.根据权利要求1所述的星载多载荷数据帧传输系统，其特征在于，接口模块(1)，通过LVDS接口或TLK2711接口高速接口获取载荷数据，然后通过总线的方式将数据流传输给后端的数据处理模块(2)。
3.根据权利要求1所述的星载多载荷数据帧传输系统，其特征在于，数据处理模块(2)包括如下装置: 接收缓存装置(201)，用于完成第一接口模块(I)的不同载荷数据流的数据缓存； 调度复接装置(202)，用于根据载荷数据流的速率的不同对各载荷数据缓存进行调度、复接； AOS组帧装置(203)，用于将已经存满的载荷缓存数据依据CCSDS AOS标准封装成标准的AOS帧，帧长为1024Bytes ； 加扰装置(204)，用于对标准的AOS帧除同步头之外的数据进行按照指定的伪随机序列进行加扰； 存储装置(205)，用于对已经完成加扰的AOS帧进行数据存储。
4.根据权利要求3所述的星载多载荷数据帧传输系统，其特征在于，数据缓存模块(3)包括:一级缓存装置(301)、二级缓存装置(302)、第一通道缓存装置(303)和第二通道缓存装置(304)； 一级缓存装置(301)，用于从存储装置(205)中将CCSDS AOS帧数据读入作为一级缓存数据，然后将一级缓存数据传送到二级缓存装置(302)； 二级缓存装置(302)，用于根据输入到二级缓存的先后顺序，将CCSDS AOS帧按照整帧的形式交替传输给第一通道缓存装置(303)和第二通道缓存(304)。
5.根据权利要求4所述的星载多载荷数据帧传输系统，其特征在于，所述第二接口模块(4)，通过LVDS高速接口将第一输出通道(303)和第二输出通道(304)缓存的数据发送给后端的发射机。
【文档编号】H04B7/185GK104301024SQ201410466486
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年9月12日 优先权日:2014年9月12日
【发明者】刘波, 刘辉, 张恒 申请人:上海卫星工程研究所