星載多載荷數(shù)據(jù)幀傳輸裝置及傳輸方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及星載多載荷數(shù)據(jù)幀傳輸設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種星載多載荷數(shù)據(jù)幀傳輸裝置及傳輸方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高光譜觀測(cè)衛(wèi)星(GF-5衛(wèi)星)是實(shí)現(xiàn)高分專項(xiàng)“形成高空間分辨率、高時(shí)間分辨率、高光譜分辨率和高精度觀測(cè)的時(shí)空協(xié)調(diào)、全天候、全天時(shí)的對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)”這一目標(biāo)的重要組成部分。該衛(wèi)星搭載了 6種載荷，單個(gè)載荷最高傳輸速率為2.04Gbps，載荷峰值速率合計(jì)為2.3Gbps，數(shù)傳分系統(tǒng)下傳速率為雙通道900MbpS(450MbpS/通道)，為了最大化利用固存和數(shù)傳通道，提高整星的工作效能，衛(wèi)星上采用一種新型的數(shù)據(jù)幀格式。
[0003]為了適應(yīng)空間技術(shù)的發(fā)展要求，由NASA、ESA等空間機(jī)構(gòu)發(fā)起，成立了空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)咨詢委員會(huì)(CCSDS)，制訂了適用于中、高數(shù)據(jù)率航天器的高級(jí)在軌系統(tǒng)(AOS)。隨后CCSDS推出了一整套技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，其中遙測(cè)和遙控技術(shù)建議定義了數(shù)據(jù)傳輸?shù)母袷胶头绞?，分包遙測(cè)建議定義了發(fā)送遙測(cè)信息的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)單元一一傳輸幀。在下傳時(shí)長(zhǎng)、速率、固存容量、數(shù)傳帶寬受限的約束下，為了最大化地利用固存和數(shù)傳通道，需要優(yōu)化CCSDS傳輸幀格式，采用新型的數(shù)據(jù)幀格式。由于輸入載荷數(shù)據(jù)速率高達(dá)2.3Gbps，下傳速率為900Mbps，因此依照每一幀數(shù)據(jù)最大限度的傳送載荷數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)思想保證數(shù)據(jù)區(qū)的最大長(zhǎng)度，從而最大限度的利用的數(shù)傳通道。該傳輸設(shè)計(jì)方法目前已經(jīng)在GF-5衛(wèi)星上得到了應(yīng)用。通過(guò)該數(shù)據(jù)幀格式，能夠保證衛(wèi)星載荷數(shù)據(jù)最大化的下傳地面，提高了整星的使用效能，從而在衛(wèi)星應(yīng)用中發(fā)揮了較大的效益。
[0004]在以往的衛(wèi)星型號(hào)中，數(shù)據(jù)幀中的數(shù)據(jù)區(qū)往往較短，這在一定程度上降低了信道的傳輸效率。為解決這一問(wèn)題，在GF-5衛(wèi)星數(shù)據(jù)幀格式設(shè)計(jì)中，去除了版本號(hào)、信號(hào)域、插入?yún)^(qū)、RS校驗(yàn)位等元素。該種設(shè)計(jì)方法合理、可靠，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男剩鰪?qiáng)了獲取信息的時(shí)效，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的復(fù)雜性，達(dá)到了很好的效果。
[0005]隨著衛(wèi)星型號(hào)任務(wù)的逐漸增多，載荷速率越來(lái)越高，而頻率資源日趨緊張，在低軌衛(wèi)星數(shù)傳系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，如何在有限的見(jiàn)站時(shí)間內(nèi)傳輸最大量的載荷數(shù)據(jù)成為亟待解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)數(shù)據(jù)幀格式中數(shù)據(jù)區(qū)較短的缺陷，解決高速載荷輸入時(shí)最大化信道傳輸效率問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提出一種星載多載荷數(shù)據(jù)幀傳輸裝置及傳輸方法，利用本發(fā)明，可實(shí)現(xiàn)低軌衛(wèi)星數(shù)傳系統(tǒng)高速率載荷輸入，低速率數(shù)據(jù)下傳，見(jiàn)站時(shí)間和星上固存有限的情況下，最大限度的利用信道，提高衛(wèi)星的使用效能。
[0007]為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種星載多載荷數(shù)據(jù)幀傳輸裝置，包括同步頭生成裝置、飛行器標(biāo)識(shí)生成裝置、數(shù)據(jù)種類生成裝置、幀計(jì)數(shù)生成裝置、數(shù)據(jù)區(qū)生成裝置以及數(shù)據(jù)幀收發(fā)裝置;其中:
[0009]所述同步頭生成裝置用于生成同步頭I，所述同步頭I用于星地之間載荷數(shù)據(jù)幀同步；
[0010]所述飛行器標(biāo)識(shí)生成裝置用于生成飛行器標(biāo)識(shí)2，所述飛行器標(biāo)識(shí)2用于標(biāo)識(shí)衛(wèi)星的編號(hào)；
[0011 ]所述數(shù)據(jù)種類生成裝置用于生成數(shù)據(jù)種類3，所述數(shù)據(jù)種類3用于標(biāo)識(shí)載荷數(shù)據(jù)種類；
[0012]所述幀計(jì)數(shù)生成裝置用于生成幀計(jì)數(shù)4，所述幀計(jì)數(shù)4用于每種載荷數(shù)據(jù)總數(shù)的順序計(jì)數(shù)；
[0013]所述數(shù)據(jù)區(qū)生成裝置用于生成數(shù)據(jù)區(qū)5，所述數(shù)據(jù)區(qū)5用于放置載荷數(shù)據(jù)；
[0014]所述數(shù)據(jù)幀收發(fā)裝置用于接收和發(fā)送組合后的同步頭1、飛行器標(biāo)識(shí)2、數(shù)據(jù)種類
3、幀計(jì)數(shù)4、數(shù)據(jù)區(qū)5。
[0015]優(yōu)選地，所述同步頭提供地面提取有效載荷數(shù)據(jù)之前進(jìn)行幀同步所需的固定碼，地面設(shè)備搜索此固定碼，進(jìn)行載荷數(shù)據(jù)幀格式鎖定。
[0016]優(yōu)選地，所述同步頭標(biāo)志為1ACFFC1D。
[0017]優(yōu)選地，所述衛(wèi)星編號(hào)設(shè)計(jì)為3bits。
[0018]優(yōu)選地，所述載荷數(shù)據(jù)種類設(shè)計(jì)為5bits。
[0019]優(yōu)選地，所述每種載荷數(shù)據(jù)總數(shù)的順序計(jì)數(shù)的初始位為O，每種載荷數(shù)據(jù)總數(shù)計(jì)滿后，重復(fù)從O開始。
[°02°] 優(yōu)選地，所述幀計(jì)數(shù)設(shè)計(jì)為24bits。
[0021 ]優(yōu)選地，同種類載荷連續(xù)的數(shù)據(jù)區(qū)按位連續(xù)。
[0022 ] 優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)區(qū)設(shè)計(jì)為8128b i t s。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種星載多載荷數(shù)據(jù)幀傳輸方法，包括如下步驟:
[0024]步驟SI，數(shù)傳系統(tǒng)接收多路載荷數(shù)據(jù)和經(jīng)1553B總線傳輸?shù)男l(wèi)星工程遙測(cè)數(shù)據(jù)，多路載荷數(shù)據(jù)分別對(duì)應(yīng)一片F(xiàn)IFO作為緩存，當(dāng)存滿FIFO設(shè)計(jì)要求的字節(jié)數(shù)后，即發(fā)出一狀態(tài)值至虛擬信道邏輯調(diào)度單元；
[0025]步驟S2，虛擬信道邏輯調(diào)度單元根據(jù)載荷數(shù)據(jù)的排序算法讀取某一載荷數(shù)據(jù)傳輸至格式匯編單元，所述格式匯編單元按照3bits飛行器標(biāo)識(shí)、5bits數(shù)據(jù)種類、24bits幀計(jì)數(shù)和8128bits數(shù)據(jù)區(qū)的順序?qū)⑤d荷數(shù)據(jù)格式化成CCSDS標(biāo)準(zhǔn)的AOS協(xié)議數(shù)據(jù)，再經(jīng)加擾，定界后形成帶有1ACFFC1D同步頭的載荷數(shù)據(jù)幀傳輸格式并行輸出，經(jīng)總線傳輸?shù)酱鎯?chǔ)單元記錄存儲(chǔ)。
[0026]優(yōu)選地，所述排序算法包括釋放速率、優(yōu)先權(quán)或同步計(jì)時(shí)。
[0027]與現(xiàn)有數(shù)據(jù)幀格式相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:
[0028]本發(fā)明解決了高速載荷輸入時(shí)最大化信道傳輸效率問(wèn)題，利用本發(fā)明，可實(shí)現(xiàn)低軌衛(wèi)星數(shù)傳系統(tǒng)高速率載荷輸入，低速率數(shù)據(jù)下傳，見(jiàn)站時(shí)間和星上固存有限的情況下，最大限度的利用信道，提高衛(wèi)星的使用效能。
[0029]本發(fā)明針對(duì)高速率載荷輸入，低速率數(shù)據(jù)下傳模式，增大了數(shù)據(jù)區(qū)在幀長(zhǎng)度中所占的比例，提高了信道的傳輸效率，增強(qiáng)了獲取載荷信息的時(shí)效，簡(jiǎn)化了數(shù)傳幀格式的復(fù)雜性，達(dá)到了很好的效果。
【附圖說(shuō)明】
[0030]通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:
[0031 ]圖1是本發(fā)明星載多載荷數(shù)據(jù)幀傳輸裝置原理框圖。
[0032]圖2是本發(fā)明星載多載荷數(shù)據(jù)幀傳輸方法原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明:本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0034]實(shí)施例
[0035]如圖1所示，本實(shí)施例提供了一種星載多載荷數(shù)據(jù)幀傳輸裝置，包括同步頭生成裝置、飛行器標(biāo)識(shí)生成裝置、數(shù)據(jù)種類生成裝置、幀計(jì)數(shù)生成裝置、數(shù)據(jù)區(qū)生成裝置以及數(shù)據(jù)幀收發(fā)裝