星载AOS数据处理器的设计与实现

论文摘要

本文以遥感卫星的需求为背景,在国际空间数据系统咨询委员会(CCSDS)对高级在轨系统(AOS)建议的基础上,对AOS在空间高速数据传输链路中的应用进行了研究。根据有效数据、无效数据长度动态变化的遥感卫星数据特点,提出了数据帧格式中“有效数据区动态变化”的处理方法,使得长度动态变化的数据仍能够嵌入统一的数据格式,并完成了AOS数据处理FPGA的设计、仿真和硬件的设计。由于受系统方案的限制,本任务中数据流的CRC和加扰处理只能并行实现。本文通过对加扰、CRC的原理进行研究,推导并完成了并行处理的设计和实现。为方便设备的调试、测试和监视,设计并实现了测试验证系统。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 CCSDS-AOS 的提出及研究现状
• 1.2 课题背景与研究意义
• 1.3 所做的工作和论文内容
• 2 CCSDS-AOS 标准概述
• 2.1 AOS 概述
• 2.2 AOS 的网络组成及业务类型、业务等级
• 2.2.1 网络组成
• 2.2.2 业务类型
• 2.2.3 业务等级
• 2.3 虚拟信道
• 2.4 AOS 的虚拟信道多路复用技术
• 2.5 本章小结
• 3 数据处理器的功能
• 3.1 遥感卫星的功能和组成
• 3.1.1 遥感卫星的功能
• 3.1.2 遥感卫星的组成
• 3.2 数传系统的功能和组成
• 3.2.1 数传系统的功能
• 3.2.2 数传系统的组成
• 3.3 数据处理器的功能
• 3.4 本章小结
• 4 几种常用的数据处理方法
• 4.1 数传帧格式设计的基本原则
• 4.1.1 遥感器数据格式
• 4.1.2 数传链路数据格式
• 4.1.3 数传帧格式设计基本原则
• 4.2 几种常见的数传帧格式设计方法
• 4.2.1 单路数据中t1、t2 均恒定不变
• 4.2.2 单路数据中t2 不变、t1 变化
• 4.2.3 多路数据，t1、t2 均恒定不变
• 4.2.4 多路数据，t2 不变，t1 变化
• 4.2.5 单路数据中t1、t2 均变化
• 4.3 本章小结
• 5 AOS 数据处理器的设计与验证
• 5.1 设计输入条件和功能要求
• 5.2 设计约束条件分析
• 5.3 数据处理方法的选择
• 5.3.1 最长格式的处理方法
• 5.3.2 最短格式的处理方法
• 5.3.3 最高效率格式的处理方法
• 5.3.4 有效数据区动态变化的处理方法
• 5.4 AOS 数据处理的设计
• 5.4.1 wfifo 模块的设计和仿真
• 5.4.2 rfifo 模块的设计和仿真
• 5.4.3 vcdu 模块的设计和仿真
• 5.4.4 整个FPGA 的设计和仿真
• 5.5 并行CRC 和并行加扰设计
• 5.5.1 并行加扰模块设计和仿真
• 5.5.2 并行CRC 模块设计和仿真
• 5.5.3 整个FPGA 的设计和仿真
• 5.6 AOS 数据处理器硬件设计
• 5.6.1 接口电平和电路选择
• 5.6.2 印制板设计
• 5.7 测试验证系统设计
• 5.7.1 测试验证系统组成
• 5.7.2 数据模拟源设计
• 5.7.3 并串变换器设计
• 5.7.4 帧同步器设计
• 5.7.5 去格式器设计
• 5.7.6 测试验证系统测试结果
• 5.8 本章小结
• 6 结论与展望
• 参考文献
• 附录主要符号表
• 作者简历
• 学位论文数据集