[发明专利]一种基于SpaceWire总线实现的在轨高速注入系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于SpaceWire总线实现的在轨高速注入系统及方法，系统包括数据上注链路模块、中继星、用户星。本发明系统延时小，且上注时间大幅缩短，对用户好用易用；数据可靠性高，完成基于上注数据帧和上注数据包的逐级校验，确保上注数据传输的可靠性；可实现断点续传、指定数据帧上注，便于用户上注任务的灵活安排；上注数据类型可变，确保满足不同星载设备在轨数据的维护需求。

技术领域

本发明涉及卫星数据传输技术领域，适用于具备中继卫星KSA数据通道和星载SpaceWire总线网络设计的卫星系统设计。

背景技术

随着星载软件功能需求的复杂性增强，势必引发软件规模大幅提升，相应地软件配置数据的大小也大幅增加。卫星系统传统上注链路设计，采用S测控信道设计方式，上注时间动辄几个月，不便于上注任务规划和实施的同时，也降低了上注数据的可靠性。该项缺点使得实际工程应用中，卫星在轨后实际极少有型号真正实施在轨注入操作，卫星可重构性能下降。

发明内容

本发明解决的技术问题为：克服使用S测控信道为上注链路的不足，集中解决以下四方面问题：①、解决上注时效低问题；②、解决上注数据可靠性低问题；③、解决不能支持断点续传、指定数据帧上注的问题；④、解决上注数据类型单一问题，可支持多终端需求。

本发明的技术方案为：一种通过Ka前向链路基于SpaceWire总线实现的在轨高速注入系统，包括数据上注链路模块、中继星、用户星；

数据上注链路模块：地面按照约定协议对上注业务数据块进行组帧加工后，完成加密可选、加扰、码型变换、卷积编码、SQPSK调制，及功率放大后，上行发送至中继星；

中继星：中继卫星大型跟踪天线接收来自数据上注链路的射频信号，并通过中继卫星KSA通道向用户星转发；

用户星：负责接收来自中继卫星的信标信号和前向信号，在用户星跟踪接收机锁定状态下，完成中继星KSA通道数据的解调接收、存储转发、路由传输管理、接收判读及分发，确保上注数据被各星载目标终端可靠存储；

所述用户星包括Ka前向接收机、系统管理单元、1553B总线终端用户端、高速总线路由单元、高速上行数据用户端、星载各设备终端；

Ka前向接收机：对接收到来自中继卫星的KSA信号进行SQPSK解调、解卷积编码、并串转换、码型变换，负责接收并解调由地面通过中继卫星星间链路传送来的前向Ka频段信号，通过LVDS接口将数据传送给系统管理单元；

系统管理单元：通过LVDS接口接收Ka前向接收机转发的上行注入数据，数据管理单元对当前上注帧进行正确性判断后，对判读正确的数据在系统管理单元暂存后，在地面指令控制下，将高速上行数据用户的数据通过Spacewire总线网络转发给高速数据路由单元；对校验和错误的帧号或VCDU计数器不连续的帧号通过测控信道向地面提供必要的遥测，用于地面重注决策；系统管理单元同时实现通过1553B总线与各RT终端数据的交换；

1553B总线终端用户端:各终端用户按照卫星1553B总线通信协议对各终端的技术要求，完成对总线数据的接收，采用双冗余热备份，数据传输速率1MHz，半双工；

高速总线路由单元:SpaceWire总线网络以高速总线路由单元为核心，完成卫星中高速业务数据和控制数据的传输与交互；冷热备份方式，符合ECSS-E-ST-50-12C标准，链路速率100Mbps，全双工；

高速上行数据用户端:支持多类型目标结点的高速上行数据用户；目标结点从高速总线路由单元Spacewire总线网络上接收数据包后协议解析；星载控制器按VCDU帧格式中信号域区域参数进行识别，对本机用上注数据完成本地存储，对分系统内后端的各终端设备数据进行协议转发；