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微小卫星通信系统下行链路帧结构设计与测试平台研制

2020-12-01阅读(256)

微小卫星通信系统下行链路帧结构设计与测试平台研制

论文摘要

微小卫星通信系统作为实现星地通信的唯一方式,是卫星最基本、最重要的系统之一,本文首先针对微小卫星体积小、重量轻、功耗低的设计要求和卫星飞行任务对通信系统的功能需求,给出了完整的通信系统设计方案。为满足星上CCD相机拍摄的图像数据下传,和配合地面测控网实现测距、测速功能的需要,本文分别设计了两种通信体制下的帧结构方案:其一是根据国际空间数据系统咨询委员会(CCSDS)标准,设计的通信机体制下的虚拟信道数据单元(VCDU)数据帧结构;其二是根据我国国家军用标准规定,设计的统一S波段应答机体制下的PCM遥测帧结构。[0]为了便于对微小卫星通信子系统进行测试,设计实现了通信链路仿真测试平台,并完成了两部分的软件硬件调试工作。该平台由测试信号源和接收端测试解码器组成,测试信号源用于仿真下行链路数据采编器,对信道和数据传感部分进行测试;测试解码器用于仿真下行链路数据解码器。所设计的测试信号源基于PC104嵌入式计算机平台,利用可定制的A/D扩展板和串口扩展板,实现对传感器数据和图像数据的采集及接收,在软件实现上将两种数据的装帧编码设置为两个任务,只有传感器数据装帧任务不执行时,才进行图像数据的装帧处理,并最终对外输出统一的VCDU数据流。下行链路数据解码器利用DM642开发板的丰富外围接口,完成了下行数据流的串口接收,并在CCS环境下实现对数据的帧同步及解码处理,同时结合TI公司推出的NDK软件开发包配置完成了DSP端的TCP/IP协议栈,实现与计算机间的网络通信。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 1.1 国内外小型卫星研究现状
  • 1.2 本课题研究的意义
  • 1.3 本文的主要工作
  • 1.4 本文的章节安排
  • 第二章 微小卫星通信系统方案设计
  • 2.1 微小卫星通信系统功能
  • 2.2 微小卫星通信系统设计
  • 2.2.1 通信系统主要技术指标
  • 2.2.2 通信机接收机设计
  • 2.2.3 通信机发射机设计
  • 2.2.4 信道编码设计
  • 2.3 通信系统工作原理
  • 第三章 通信下行链路数据帧结构设计
  • 3.1 卫星遥测基础
  • 3.1.1 PCM 遥测概述
  • 3.1.2 CCSDS 标准基础
  • 3.2 卫星下行链路数据帧结构设计
  • 3.2.1 统一S 波段应答机下行数据帧结构设计
  • 3.2.2 通信机下行数据帧结构设计
  • 3.3 通信下行链路数据量分析
  • 3.3.1 通信下行链路遥测数据量
  • 3.3.2 通信下行链路图像数据量
  • 第四章 微小卫星通信系统测试平台设计
  • 4.1 通信系统测试平台
  • 4.2 下行链路数据采编器
  • 4.3 下行链路数据解码器
  • 第五章 下行链路采编器的设计及实现
  • 5.1 下行链路数据采编器原理
  • 5.2 开发平台简介
  • 5.3 遥测数据的A/D 采样
  • 5.4 图像数据接收
  • 5.5 下行链路数据装帧编码
  • 5.5.1 下行链路数据装帧
  • 5.5.2 CRC 校验
  • 第六章 下行链路解码器的设计及实现
  • 6.1 下行链路数据解码器设计
  • 6.2 ICETEK-DM642-PCI 开发板
  • 6.3 RS-232 串口数据接收
  • 6.4 下行链路数据解码器软件实现
  • 6.4.1 CCS 环境下的软件开发
  • 6.4.2 解码器软件实现
  • 6.5 下行链路译码数据 UDP 发送
  • 6.5.1 TMS320DM642 的以太网接口
  • 6.5.2 TCP/IP 协议
  • 6.5.3 TCP/IP 协议栈的配置和启动
  • 6.5.4 原始下行数据的网络发送
  • 结束语
  • 参考文献
  • 致谢
  • 在学期间的研究成果

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