一种数据解扰系统及方法与流程

本发明属于通信技术领域，尤其涉及一种数据解扰系统及方法。

背景技术：

目前卫星遥感技术在农业、地质探测、气象以及军事等领域有着广泛的应用，卫星在进行数据传输时会使用多种加密手段来保证数据的安全性，其中，扰码是众多加密手段中最常用的方法，地面卫星数据接收装设备在接收到卫星数据后需要对卫星数据进行解扰，由于扰码多项式根据阶数不同有多种变化，但是目前大多数的地面卫星数据接收装设备只提供一种加扰多项式的解扰方式，如果卫星更换了加扰多项式，地面卫星数据接收装设备就相应的需要更换解扰电路，由于更换电路周期长、成本高，这就导致了地面卫星数据接收装设备重复开发频率过高、解扰不灵活的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供了一种数据解扰系统及方法，以解决现有技术中地面卫星数据接收装设备重复开发频率过高、解扰不灵活的问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种数据解扰系统，包括：终端设备和fpga模块；

所述终端设备用于接收加扰数据；根据预先存储的解扰多项式信息计算出解扰码信息并将所述解扰码信息和加扰数据发送给fpga模块。

所述fpga模块用于将接收到的所述加扰数据和解扰码信息进行解扰运算得到解扰数据；并对所述解扰数据进行验证，若验证失败则发送验证失败信息给终端设备。

所述终端设备还用于接收所述验证失败信息，根据验证失败信息选择其他预先存储的解扰多项式信息重新计算出新的解扰码信息；将新的解扰码信息发送给fpga模块。

所述fpga模块还用于接收新的解扰码信息，将新的解扰码信息和所述加扰数据进行解扰运算得到新的解扰数据并对新的解扰数据进行验证，若验证成功则解扰完成。

进一步的，所述fpga模块还包括：第一存储器和第二存储器；

所述第一存储器用于存储所述终端设备发送的加扰数据；

所述第二存储器用于存储所述终端设备发送的解扰码信息。

进一步的，所述终端设备用于根据预先存储的解扰多项式信息计算出解扰码信息并将所述解扰码信息和加扰数据发送给fpga模块，包括：

所述终端设备用于根据预先存储的解扰多项式信息计算出解扰码流，将解扰码流转换成预设格式的解扰码数据后发送给fpga模块。

进一步的，所述fpga模块用于将接收到的所述加扰数据和解扰码信息进行解扰运算得到解扰数据，包括：

所述fpga模块用于每隔预设时长分别从第一存储器和第二存储器中读取出加扰数据和解扰码信息，将所述加扰数据和解扰码信息进行模2加运算得到解扰数据。

进一步的，所述终端设备和fpga模块通过pcie总线连接。

进一步的，所述第一存储器为ddr3sdram存储器。

进一步的，所述fpga模块型号为xc7k325tffg900。

一种数据解扰方法，应用于数据解扰系统，所述数据解扰系统包括终端设备和fpga模块，所述方法包括：

所述终端设备接收加扰数据；根据预先存储的解扰多项式信息计算出解扰码信息并将所述解扰码信息和加扰数据发送给fpga模块；

所述fpga模块将接收到的所述加扰数据和解扰码信息进行解扰运算得到解扰数据；并对所述解扰数据进行验证，若验证失败则发送验证失败信息给终端设备；

所述终端设备接收所述验证失败信息，根据验证失败信息选择其他预先存储的解扰多项式信息重新计算出新的解扰码信息；将新的解扰码信息发送给fpga模块；

所述fpga模块接收新的解扰码信息，将新的解扰码信息和所述加扰数据进行解扰运算得到新的解扰数据并对新的解扰数据进行验证，若验证成功则解扰完成。

进一步的，所述根据预先存储的解扰多项式信息计算出解扰码信息，包括：

根据预先存储的解扰多项式信息计算出解扰码流，将解扰码流转换成预设格式的解扰码数据。

进一步的，所述将接收到的所述加扰数据和所述解扰码信息进行解扰运算得到解扰数据，包括：

将接收到的所述所述加扰数据和解扰码信息进行模2加运算得到解扰数据。

本发明实施例支持多种加扰多项式的数据解扰，解决了以往地面卫星数据接收设备只能支持一种解扰多项式的缺点，当卫星更换了加扰多项式时无需更换解扰电路，避免了由于更换电路带来的周期长、成本高的问题，减少了地面卫星数据接收装设备的重复开发，使得设备解扰更加灵活。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种数据解扰系统的系统结构示意图；

图2是本发明实施例提供的另一种数据解扰系统的系统结构示意图；

图3是本发明实施例提供的终端设备的示意图。

图4是本发明实施例提供的一种数据解扰方法的流程示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

地面卫星数据接收装设备在接收到卫星数据后要对卫星数据进行解扰，而目前大多数地面卫星数据接收装设备只提供一种加扰多项式的解扰方式，传统的解扰方式，需要先将解扰多项式转换成fpga电路(需要通过迭代计算或矩阵运算得到，计算过程复杂)的形式下载到fpga模块中，下载时fpga模块无法工作，每次下载时间根据方式不同用时也不同，一般需要十几秒以上。另外，每次下载需要将fpga模块复位，这会使fpga丢失原工作状态，每次更换解扰多项式必须要重新下载到fpga模块。如果卫星更换了加扰多项式，地面卫星数据接收装设备就相应的需要更换解扰电路，这就导致了地面卫星数据接收装设备通用性不强，而且更换电路周期长、成本高。本发明使用终端设备生成随机码代替传统的解扰电路，使用终端设备可以存储并计算多种解扰多项式，当更换加扰多项式时，就无需对电路进行升级改造。因为终端设备对于比特运算处理速度较慢，需要解扰码的数据速率很快，一般在1.5gbps以上，是目前一般计算机无法实现的，而fpga对于比特运算处理较快，所以本发明还使用了fpga对数据进行解扰，fpga将随机码和加扰数据进行运算得到解扰数据。而且卫星数据通常都是加密数据，fpga还能用来对数据进行解密。为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

参考图1，图1是本发明实施例提供的一种数据解扰系统的示意图，该系统包括：终端设备10和现场可编程门阵列(field-programmablegatearray，fpga)模块20。

所述终端设备10用于接收加扰数据；根据预先存储的解扰多项式信息计算出解扰码信息并将所述解扰码信息和加扰数据发送给fpga模块20。

所述fpga模块20用于将接收到的所述加扰数据和解扰码信息进行解扰运算得到解扰数据。

所述fpga模块20还用于对所述解扰数据进行验证；若验证失败则发送验证失败信息给终端设备10。

所述终端设备10还用于接收所述验证失败信息，根据验证失败信息选择其他预先存储的解扰多项式信息重新计算出新的解扰码信息；将新的解扰码信息发送给fpga模块20。

所述fpga模块20还用于接收所述新的解扰码信息，将新的解扰码信息和所述加扰数据进行解扰运算得到新的解扰数据并对新的解扰数据进行验证，若验证成功则解扰完成。

在本发明实施例中，所述加扰数据主要为高级在轨系统(advancedorbitingsystem，aos)数据，aos是国际空间数据系统协商委员会提出的高级在轨系统协议，可以实现各种类型和特性的空间应用数据有效地通过空-地、地-空、空-空链路传输。aos数据指的是符合aos空间数据链路协议数据格式的数据流。

在本发明实施例中，所述终端设备10可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述终端设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器。例如，在本发明的一种实施例中，所述终端设备10为桌上型计算机。应理解，此处仅为示例性表述，并不能理解为对本发明的具体限制。所述终端设备接收到加扰数据后将加扰数据发送给fpga模块20。

加扰是数字信号的加工处理方法，就是用伪随机码序列与原始信号进行加扰运算，对信号进行加密。解扰是加扰的逆过程，将加扰的数字信号恢复为原有数字信号的操作。需要对加扰数据进行解扰就需要知道加扰数据中的伪随机码序列，在本发明实施例中，所述解扰码信息即为伪随机码序列，通过解扰多项式对加扰数据中的伪随机码序列进行计算。通常在卫星数字信号中，加解扰多项式都是由国际电信联盟电信标准分局定义的。在本发明实施例中，所述终端设备中存储有多种解扰多项式，终端设备根据技术人员设置的默认解扰多项式计算出解扰码信息并将所述解扰码信息发送给fpga模块20。

进一步的，所述终端设备具体用于根据预先存储的解扰多项式信息计算出解扰码流，将解扰码流转换成预设格式的解扰码数据后发送给fpga模块。在本发明实施例中，所述预设格式为与fpga模块20数据处理电路位宽一致的比特宽度。

在本发明的一种实施例中，所述fpga模块20具体型号为xc7k325tffg900。

如图2所示，所述fpga模块20还包括：第一存储器21和第二存储器22。

所述第一存储器21用于存储所述终端设备10发送的加扰数据。

所述第二存储器22用于存储所述终端设备10发送的解扰码信息。

进一步的，在本发明的一种实施例中，所述第一存储器21为ddr3sdram存储器。所述第二存储器22为fpga模块自身内部的ram存储器。

所述fpga模块20接收到终端设备10发送的加扰数据后将加扰数据存储在第一存储器21中，所述fpga模块20接收到终端设备10发送解扰码信息后将解扰码信息存储在第二存储器22中。

进一步的，所述fpga模块具体用于每隔预设时长分别从第一存储器21和第二存储器22中读取出加扰数据和解扰码信息，将所述加扰数据和解扰码信息进行模2加运算得到解扰数据。为了保证数据的连续性，所以每隔预设时长处理一次第一存储器中的加扰数据，所述预设时长由技术人员进行设置，例如，所预设时长为5纳秒。应理解，此处仅为示例性表述，并不能理解为对本发明的具体限制。

在本发明实施例中，解扰得到解扰数据后，所述fpga模块20还用于对所述解扰数据进行验证。例如，在卫星数据中，因为卫星数据解扰后，解扰数据的第一个字节为航天器标识符，所述fpga模块20可将解扰数据中的航天器标识符与正确的航天标识符进行比较，若与正确的航天标识符不同，则说明对解扰数据进行解扰的解扰码信息不是正确的，进一步说明所述终端设备10所用的解扰多项式错误。若验证失败则发送验证失败信息给终端设备10。

终端设备10接收到所述验证失败信息后，根据验证失败信息选择其他预先存储的解扰多项式信息重新计算出新的解扰码信息，将新的解扰码信息发送给fpga模块20。可选的，所述终端设备可通过优先级的方式选择其他预先存储的解扰多项式信息，所述其他预先存储的解扰多项式信息由技术人员根据优先级进行排列。本发明实施例配置解扰多项式信息到fpga模块仅需几微秒，fpga模块也无需复位。

所述fpga模块20接收所述新的解扰码信息，将新的解扰码信息和所述加扰数据进行解扰运算得到新的解扰数据并对新的解扰数据进行验证。直到验证成功，找到正确的解扰多项式信息。将正确的解扰多项式设置为默认解扰多项式信息。并将验证成功的解扰多项式信息的优先级设置为最高。

可选的，若终端设备10中存储的所有解扰多项式计算出的解扰码信息都无法使得解扰数据正确，则停止工作。终端设备通知技术人员将正确的解扰多项式写入终端设备10中，并将正确的解扰多项式设置为默认解扰多项式。

进一步的，在本发明的一种实施例中，所述终端设备10和fpga模块20通过pcie总线连接。所述终端设备10和fpga模块20各包括若干pcie接口。

本发明实施例通过终端设备根据预先存储的解扰多项式信息计算出解扰码信息并将所述解扰码信息和加扰数据发送给fpga模块，fpga模块将接收到的加扰数据和解扰码信息进行解扰运算得到解扰数据，对解扰数据进行验证，若验证失败则发送验证失败信息给终端设备，终端设备根据验证失败信息选择其他预先存储的解扰多项式信息重新计算出新的解扰码信息。fpga模块根据新的解扰码信息和加扰数据进行解扰运算得到新的解扰数据并对新的解扰数据进行验证，直到验证成功，找到正确的解扰多项式。本发明实施例解决了以往地面卫星数据接收设备只能支持一种解扰多项式的缺点，当卫星更换了加扰多项式时无需更换解扰电路，避免了由于更换电路带来的周期长、成本高的问题，减少了地面卫星数据接收装设备的重复开发，使得设备解扰更加灵活。

参考图3，图3是本发明一实施例提供的终端设备的示意图。如图3所示，该实施例的终端设备3包括：处理器30、存储器31以及存储在所述存储器31中并可在所述处理器30上运行的计算机程序32。

所述终端设备3可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述终端设备可包括，但不仅限于，处理器30、存储器31。本领域技术人员可以理解，图3仅仅是终端设备3的示例，并不构成对终端设备3的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器30可以是中央处理单元(centralprocessingunit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述存储器31可以是所述终端设备3的内部存储单元，例如终端设备3的硬盘或内存。所述存储器31也可以是所述终端设备3的外部存储设备，例如所述终端设备3上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smartmediacard，smc)，安全数字(securedigital，sd)卡，闪存卡(flashcard)等。进一步地，所述存储器31还可以既包括所述终端设备3的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器31用于存储所述计算机程序以及所述终端设备所需的其他程序和数据。所述存储器31还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

参考图4，图4是本发明实施例提供的一种数据解扰方法的实现流程示意图，所述方法应用于上述实施例所述的数据解扰系统，所述数据解扰系统包括终端设备和fpga模块，所述数据解扰系统执行如步骤s101至s104所述的方法，该方法包括：步骤s101至步骤s104。

步骤s101，所述终端设备接收加扰数据；根据预先存储的解扰多项式信息计算出解扰码信息并将所述解扰码信息和加扰数据发送给fpga模块。

步骤s102，所述fpga模块将接收到的所述加扰数据和解扰码信息进行解扰运算得到解扰数据；并对所述解扰数据进行验证，若验证失败则发送验证失败信息给终端设备。

步骤s103，所述终端设备接收所述验证失败信息，根据验证失败信息选择其他预先存储的解扰多项式信息重新计算出新的解扰码信息；将新的解扰码信息发送给fpga模块。

步骤s104，所述fpga模块接收新的解扰码信息，将新的解扰码信息和所述加扰数据进行解扰运算得到新的解扰数据并对新的解扰数据进行验证，若验证成功则解扰完成。

进一步的，所述根据预先存储的解扰多项式信息计算出解扰码信息，包括：

根据预先存储的解扰多项式信息计算出解扰码流，将解扰码流转换成预设格式的解扰码数据。

进一步的，所述将接收到的所述加扰数据和所述解扰码信息进行解扰运算得到解扰数据，包括：

将所述加扰数据和解扰码信息进行模2加运算得到解扰数据。

本发明实施例通过所述终端设备接收加扰数据；根据预先存储的解扰多项式信息计算出解扰码信息并将所述解扰码信息和加扰数据发送给fpga模块；所述fpga模块将接收到的所述加扰数据和解扰码信息进行解扰运算得到解扰数据；并对所述解扰数据进行验证，若验证失败则发送验证失败信息给终端设备；所述终端设备接收所述验证失败信息，根据验证失败信息选择其他预先存储的解扰多项式信息重新计算出新的解扰码信息；将新的解扰码信息发送给fpga模块；所述fpga模块接收新的解扰码信息，将新的解扰码信息和所述加扰数据进行解扰运算得到新的解扰数据并对新的解扰数据进行验证，若验证成功则解扰完成。本发明实施例支持多种加扰多项式的数据解扰，解决了以往地面卫星数据接收设备只能支持一种解扰多项式的缺点，当卫星更换了加扰多项式时无需更换解扰电路，避免了由于更换电路带来的周期长、成本高的问题，减少了地面卫星数据接收装设备的重复开发，使得设备解扰更加灵活。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。