基于CCSDS的可配置高速数据分接技术研究

论文摘要

随着空间科学的不断发展,空间数据传输系统中音、视频数据以及大量科学实验数据的传输变得越来越重要。在空间飞行器采用CCSDS AOS标准对多路语音、图像、实验数据进行信道复用传输的情况下,本课题中开展了对高速CADU复帧数据进行处理以达到按照所属信道分路输出的工作,解决了在不同业务级别数据的信道复用传输中,接收端可以对CADU复帧进行分接输出的问题。本文根据飞行器高速通信处理器地面检测仪下行检测设备的设计任务要求,开展了对帧同步、解扰、数据分路等技术的研究,设计了可配置高速数据分接器,将高速通信处理器下行输出的CADU复帧数据进行分接输出,进而通过将各路输出数据与高速通信处理器所复接的源数据进行比较以达到对高速通信处理器下行复接功能进行验证的目的。分接器达到了对144Mbps速率的CADU格式的复帧数据进行分接输出的性能指标,满足了飞行器高速通信处理器地面检测仪下行检测设备的设计要求。通过论文的研究,提出并实现了面对不同级别业务的可配置分接器的设计方法,可以通过外部输入的指令灵活配置分接器中的帧同步、解扰、输出信道、输出时钟等信息。本课题工作是面向地面检测设备开展的,但经过分析可知课题中设计的可配置高速分接器完全可以应用于空-地数据传输中接收端的实时数据分接工作,对今后实际应用中实现面向多级别业务的通用帧数据分接器的设计具有重要的参考和借鉴意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 课题的目的和意义
• 1.2 国内外研究进展
• 1.3 课题的主要内容和关键技术
• 第二章 相关理论基础
• 2.1 CCSDS AOS 建议
• 2.2 CCSDS主网模型
• 2.3 空间链路子网
• 2.3.1 虚拟信道和虚拟信道数据单元简介
• 2.3.2 位流业务
• 2.3.3 SLS的业务等级
• 2.3.4 SLS的具体功能
• 2.3.5 空间链路子层
• 第三章 分接器的可配置设计
• 3.1 可配置的含义
• 3.2 分接器的配置方案设计
• 3.2.1 可配置分接器的组成结构
• 3.2.2 可配置模块的配置指令信息
• 3.2.3 配置指令的传输与拼接
• 3.3 可配置分接器的模块化FPGA设计
• 3.3.1 配置指令接收模块的设计
• 3.3.2 帧同步模块设计
• 3.3.3 可配置解扰模块设计
• 3.3.4 串并转换模块与RS译码模块介绍
• 3.3.5 数据分路输出模块
• 第四章 可配置高速分接器的硬件平台设计
• 4.1 关键芯片的选型与应用分析
• 4.1.1 FPGA芯片的选型与功能特点分析
• 4.1.2 电源芯片的选型与应用方案
• 4.1.3 PCI接口芯片的选型与应用方案
• 4.2 PCB板卡设计
• 4.2.1 主要元器件的选取与EDA工具介绍
• 4.2.2 PCB板卡的制作与调试
• 第五章 可配置高速分接器的整体性能测试及验证
• 5.1 调试环境和流程
• 5.2 测试数据分析
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢