星載多載荷數據幀傳輸系統的製作方法
2023-07-03 09:32:51 1
星載多載荷數據幀傳輸系統的製作方法
【專利摘要】根據本發明提供的一種星載多載荷數據幀傳輸系統，包括裝置：第一接口模塊(1)，用於向數據處理模塊(2)傳輸多路不均衡碼速率的載荷數據；數據處理模塊(2)，用於對接收到的載荷數據進行格式編排、數據組幀、數據存儲、數據加擾、數據輸出處理；數據緩存模塊(3)，用於對數據處理模塊(2)輸出的數據進行高速緩存；第二接口模塊(4)，用於對所述輸出的數據按照規定的速率讀出。本發明可實現低軌衛星數傳系統高速率載荷輸入，低速率數據下傳，見站時間和星上固存有限的情況下，最大限度的利用信道，提高衛星的使用效能。
【專利說明】星載多載荷數據幀傳輸系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及衛星數據幀傳輸領域，具體地，涉及星載多載荷數據幀傳輸系統。
【背景技術】
[0002]高光譜觀測衛星是實現高分專項「形成高空間解析度、高時間解析度、高光譜解析度和高精度觀測的時空協調、全天候、全天時的對地觀測系統」這一目標的重要組成部分。該衛星搭載了 6種載荷，主要具備以下四個特點:(I)載荷多，碼速率差異大，其中單個載荷最高傳輸速率為1.8Gbps，最低為10Mbps，載荷速率極不平衡，載荷峰值速率合計為2.3Gbps ； (2)載荷的工作模式多，不同模式間碼速率變化大；(3)載荷的工作時段不一致；(4)載荷的工作時長不一致，同時數傳分系統下傳速率為雙通道900Mbps (450Mbps/通道)，為了最大化利用固存和數傳通道，提高整星的工作效能，衛星上採用一種新型的多載荷數據傳輸設計方法。
[0003]在下傳時長、速率、固存容量、數傳帶寬受限的約束下，為了最大化地利用固存和數傳通道，需要採用新型的數據幀傳輸設計方法。該種星載多載荷數據幀傳輸設計方法對接收的載荷緩存處理後，依據載荷的傳輸速率的不同將載荷數據完成調度、復接，然後依據CCSDS AOS協議將緩存的載荷數據包封裝成標準的AOS數傳幀，對AOS數傳幀進行加擾後存儲在非易失性存儲介質中，根據見站情況，將AOS數傳幀從存儲介質中讀出，經過2級數據緩存，根據先入先出的原則將AOS數傳幀依整幀的形式分別送往兩個通道緩存進行下傳。由於輸入載荷數據速率高達2.3Gbps，下傳速率為900Mbps，因此內部處理採用寬總線、多緩存的設計手段，依照先輸入先輸出的設計思想保證雙通道全速下傳，最大限度的利用的數傳通道。該傳輸設計方法目前已經在某衛星上得到了應用。通過該傳輸設計方法，能夠保證衛星載荷數據最大化的下傳地面，提高了整星的使用效能，從而在衛星應用中發揮了較大的效益。
[0004]隨著衛星型號任務的逐漸增多，載荷速率越來越高，而頻率資源日趨緊張，在低軌衛星數傳系統的設計中，如何在有限的見站時間內傳輸最大量的載荷數據成為亟待解決的問題。本發明提供了一種星載多載荷數據幀傳輸設計方法，將為上述問題的解決提供了一種途徑。
【發明內容】
[0005]針對現有技術中的缺陷，為了解決載荷輸入速率不平衡，最大化信道傳輸效率問題，本發明的目的在於提出一種星載多載荷數據幀傳輸設計的方法，利用本發明，可實現低軌衛星數傳系統高速率載荷輸入，低速率數據下傳，見站時間和星上固存有限的情況下，最大限度的利用信道，提高衛星的使用效能。
[0006]為了達到上述發明目的，本發明為解決其技術問題所採用的設計方法是利用軟體實現的方式來實現，其中處理模塊完成多載荷數據的接收緩存、調度、復接、AOS組幀、數據加擾以及存儲功能；再通過內總線將封裝好的AOS幀送往緩存模塊依據進入的先後順序進行分路傳輸，詳細的實現過程如下:
[0007]根據本發明提供的一種星載多載荷數據幀傳輸系統，包括如下裝置:
[0008]第一接口模塊1，用於向數據處理模塊2傳輸多路不均衡碼速率的載荷數據；
[0009]數據處理模塊2，用於對接收到的載荷數據進行格式編排、數據組幀、數據存儲、數據加擾、數據輸出處理；
[0010]數據緩存模塊3，用於對數據處理模塊2輸出的數據進行高速緩存；
[0011 ] 第二接口模塊4，用於對所述輸出的數據按照規定的速率讀出。
[0012]優選地，接口模塊I，通過LVDS接口或TLK2711接口高速接口獲取載荷數據，然後通過總線的方式將數據流傳輸給後端的數據處理模塊2。
[0013]優選地，數據處理模塊2包括如下裝置:
[0014]接收緩存裝置201，用於完成第一接口模塊I的不同載荷數據流的數據緩存；
[0015]調度復接裝置202，用於根據載荷數據流的速率的不同對各載荷數據緩存進行調度、復接；
[0016]AOS組幀裝置203，用於將已經存滿的載荷緩存數據依據CCSDS AOS標準封裝成標準的AOS幀，幀長為1024Bytes ；
[0017]加擾裝置204，用於對標準的AOS幀除同步頭之外的數據進行按照指定的偽隨機序列進行加擾；
[0018]存儲裝置205，用於對已經完成加擾的AOS幀進行數據存儲。
[0019]優選地，數據緩存模塊3包括:一級緩存裝置301、二級緩存裝置302、第一通道緩存裝置303和第二通道緩存裝置304 ；
[0020]一級緩存裝置301，用於從存儲裝置205中將CCSDS AOS幀數據讀入作為一級緩存數據，然後將一級緩存數據傳送到二級緩存裝置302 ；
[0021]二級緩存裝置302，用於根據輸入到二級緩存的先後順序，將CCSDS AOS幀按照整幀的形式交替傳輸給第一通道緩存裝置303和第二通道緩存304。
[0022]優選地，所述第二接口模塊4，通過LVDS高速接口將第一輸出通道303和第二輸出通道304緩存的數據發送給後端的發射機。
[0023]與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果:
[0024]本發明解決了載荷輸入速率不平衡和最大化信道傳輸效率問題，利用本發明，可實現低軌衛星數傳系統高速率載荷輸入，低速率數據下傳，見站時間和星上固存有限的情況下，最大限度的利用信道，提高衛星的使用效能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特徵、目的和優點將會變得更明顯:
[0026]圖1是本發明的原理框圖。
[0027]圖2是本發明的詳細設計框圖。
【具體實施方式】
[0028]下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助於本領域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬於本發明的保護範圍。
[0029]本發明提供的星載多載荷數據幀傳輸系統，包括第一接口模塊1、數據處理模塊2、數據緩存模塊3、第二接口模塊4。
[0030]第一接口模塊I，通過LVDS接口、TLK2711接口等高速接口獲取載荷數據，然後通過總線的方式將數據流傳輸給後端的處理模塊。
[0031]數據處理模塊2主要由接收緩存裝置201、調度復接裝置202、AOS組幀裝置203、加擾裝置204和存儲裝置205組成，主要完成多載荷數據流的接收緩存、調度、復接、AOS組幀以及數傳幀的加擾以及數據存儲。其中接收緩存裝置201主要完成第一接口模塊I的不同載荷數據流的數據緩存；調度復接裝置202根據載荷數據流的速率的不同對各載荷數據緩存進行調度、復接；A0S組幀裝置203將已經存滿的載荷緩存數據依據CCSDS AOS標準封裝成標準的AOS幀，幀長為1024Bytes ;加擾裝置204對標準的AOS幀除同步頭之外的數據進行按照指定的偽隨機序列進行加擾；存儲裝置205對已經完成加擾的AOS幀進行數據存儲。
[0032]緩存模塊3是多載荷數據幀傳輸的核心單元，主要由一級緩存裝置301、二級緩存裝置302、第一通道緩存裝置303和第二通道緩存裝置304組成，完成將存儲的CCSDS AOS幀數據讀入到一級緩存裝置301，然後將一級緩存數據送到二級緩存裝置302，根據輸入到二級緩存的先後順序，將CCSDS AOS數傳幀按照整幀的形式交替傳輸給第一通道緩存裝置303和第二通道緩存裝置304。其中一級緩存裝置301主要緩存從存儲裝置205讀出的數據，該緩存容量大，為2Gbits，採用SDRAM的形式，不能同時讀寫，採用80MHz時鐘，64bits總線並行操作，讀寫速率可達5.12Gbps,按照頁寫和頁讀的模式進行操作，每頁的容量為1024*64bits (8幀AOS幀)；二級緩存裝置302為高速緩存，是FPGA晶片中自帶的RAM組，操作方式為FIFO的方式，同時讀寫，容量為8Kbytes，採用80MHz時鐘，64bits同時操作，讀寫速率為5.12Gbps ;第一通道緩存裝置303主要功能作為通道高速通道發送緩存，其為高速緩存，是FPGA晶片中自帶的RAM組，操作方式為FIFO方式，同時讀寫，容量為2Kbytes2幀AOS幀，寫操作為80MHz時鐘，64bits同時操作，速率為5.12Gbps，讀操作為112.5MHz時鐘，4bits同時操作，速率為450Mbps ;第二通道緩存裝置304的主要功能、組成和讀寫速率與第一通道緩存裝置303 —致。
[0033]第二接口模塊4，通過LVDS等高速接口將輸出通道緩存的數據發送給後端的發射機。
[0034]以上對本發明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發明並不局限於上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的範圍內做出各種變形或修改，這並不影響本發明的實質內容。
【權利要求】
1.一種星載多載荷數據幀傳輸系統，其特徵在於，包括如下裝置: 第一接口模塊(I)，用於向數據處理模塊(2)傳輸多路不均衡碼速率的載荷數據； 數據處理模塊(2)，用於對接收到的載荷數據進行格式編排、數據組幀、數據存儲、數據加擾、數據輸出處理； 數據緩存模塊(3)，用於對數據處理模塊(2)輸出的數據進行高速緩存； 第二接口模塊(4)，用於對所述輸出的數據按照規定的速率讀出。
2.根據權利要求1所述的星載多載荷數據幀傳輸系統，其特徵在於，接口模塊(1)，通過LVDS接口或TLK2711接口高速接口獲取載荷數據，然後通過總線的方式將數據流傳輸給後端的數據處理模塊(2)。
3.根據權利要求1所述的星載多載荷數據幀傳輸系統，其特徵在於，數據處理模塊(2)包括如下裝置: 接收緩存裝置(201)，用於完成第一接口模塊(I)的不同載荷數據流的數據緩存； 調度復接裝置(202)，用於根據載荷數據流的速率的不同對各載荷數據緩存進行調度、復接； AOS組幀裝置(203)，用於將已經存滿的載荷緩存數據依據CCSDS AOS標準封裝成標準的AOS幀，幀長為1024Bytes ； 加擾裝置(204)，用於對標準的AOS幀除同步頭之外的數據進行按照指定的偽隨機序列進行加擾； 存儲裝置(205)，用於對已經完成加擾的AOS幀進行數據存儲。
4.根據權利要求3所述的星載多載荷數據幀傳輸系統，其特徵在於，數據緩存模塊(3)包括:一級緩存裝置(301)、二級緩存裝置(302)、第一通道緩存裝置(303)和第二通道緩存裝置(304)； 一級緩存裝置(301)，用於從存儲裝置(205)中將CCSDS AOS幀數據讀入作為一級緩存數據，然後將一級緩存數據傳送到二級緩存裝置(302)； 二級緩存裝置(302)，用於根據輸入到二級緩存的先後順序，將CCSDS AOS幀按照整幀的形式交替傳輸給第一通道緩存裝置(303)和第二通道緩存(304)。
5.根據權利要求4所述的星載多載荷數據幀傳輸系統，其特徵在於，所述第二接口模塊(4)，通過LVDS高速接口將第一輸出通道(303)和第二輸出通道(304)緩存的數據發送給後端的發射機。
【文檔編號】H04B7/185GK104301024SQ201410466486
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年9月12日 優先權日:2014年9月12日
【發明者】劉波, 劉輝, 張恆 申請人:上海衛星工程研究所