基于CCSDS标准的卫星数据地面实时测试系统的设计
本文选题:帧同步 切入点:数据解扰 出处:《中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心)》2017年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:随着航天技术的发展,航天电子设备的设计与研制所需要的成本不断提高,例如研发周期长,可靠性要求高等。因此,需要对各种航天产品进行各方面严格的测试。使用地面测试系统对航天电子设备等航天产品进行测试,在保证其功能的正确性、性能的可靠性等方面发挥重要作用;其中测试质量、测试速度等是地面测试系统中重要指标之一。卫星有效载荷数管分系统作为卫星的核心之一,一方面负责采集有效载荷的遥测数据,并进行组帧组包编码等处理,将处理后的数据发送至地面系统;另一方面,接收来自地面的遥控指令,指令解析后,控制各个星上系统作出相应的动作。因此,测试有效载荷数管分系统是十分重要的研究工作之一。针对以往的卫星载荷数据的地面测试系统设计的不足,诸如复用率低、模块化低,实时性差等缺点,本文设计了一种基于FPGA的卫星数据实时接收处理的地面测试系统。本文首先详细研究并分析了课题研究的背景、国内外研究现状、课题的目的与意义,并深入研究了卫星数传数据管理系统的组织结构与内容;针对系统数据处理、传输的可靠性要求高的特点,综合采用了LDPC编码、加扰等技术,同时采用CFDP文件可靠性传输协议,保证数据的可靠性传输。本系统能够完成有效载荷数管分系统的下行数传数据的实时解析功能,主要实现对CCSDS数据帧格式的实时解帧解包,包含了帧同步、去扰、解帧、解数据源包等模块功能,并实现了实时显示,生成相应的解帧报告。该系统充分利用了FPGA并行处理的特点,解决了地面软件先接收后处理方式实时性差的问题,提高了IP(Intellectual property)模块的复用率,提高了测试效率,有效地解决了CCSDS格式数据实时处理问题,为CFDP文件传输协议延时的可靠性传输奠定了基础。
[Abstract]:With the development of space technology, the cost of design and development of aerospace electronic equipment is increasing, for example, the research and development cycle is long, the reliability requirement is high and so on. All kinds of spaceflight products need to be tested strictly in all aspects. The use of ground test system to test aerospace electronic equipment plays an important role in ensuring the correctness of its function and the reliability of its performance. Test quality and test speed are one of the important indexes in ground test system. As one of the core of satellite, satellite payload digital subsystem is responsible for collecting telemetry data of payload. On the other hand, the remote control instructions from the ground are received, and the instructions are parsed to control the corresponding actions of each onboard system. It is one of the most important research work to test payload digital tube subsystem. The shortcomings of the ground test system for the former satellite load data, such as low reuse rate, low modularization, poor real-time performance, etc. In this paper, a ground test system for real-time receiving and processing of satellite data based on FPGA is designed. Firstly, the background of the research, the current research situation at home and abroad, the purpose and significance of the project are studied and analyzed in detail. The structure and content of the data management system of satellite data transmission are deeply studied, and the LDPC coding and scrambling techniques are adopted in order to improve the reliability of data processing and transmission, and the reliability transmission protocol of CFDP file is adopted. This system can realize the real-time analysis function of downlink data transmission of payload digital tube subsystem, mainly realize the real-time unwrapping of CCSDS data frame format, including frame synchronization, descrambling, unframe, and so on. The module functions such as data source packet and so on are realized, and the real-time display is realized, and the corresponding unframing report is generated. The system makes full use of the characteristics of FPGA parallel processing, and solves the problem of poor real-time performance of ground software receiving first and then processing. It improves the reuse rate of IP(Intellectual property module, improves the test efficiency, effectively solves the problem of real-time processing of CCSDS format data, and lays a foundation for the reliable transmission of CFDP file transfer protocol delay.
【学位授予单位】:中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN927.2
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,本文编号:1581609
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