基于spacewire的星载智能化数据处理器

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1、4．2星载智能化数据处理器总体设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．394．2．1组成及工作原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯404．2．2工作模式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯414．3星载智能化数据处理器各模块设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯424．3．1SDC设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯424．3．2下位机设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．434．3．3路由模块设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯444．3．4RMAP协议处理模块设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．454．3．5配置模块设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．504．3．6遥测遥控接口模块⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

2、⋯⋯⋯⋯⋯．504．3．7AOS编码模块设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．504．4星载智能化数据处理器测试结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯504．5本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯50第五章结束语⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．50致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．50参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．。．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．50研究成果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯50第一章绪论本章首先介绍了课题的背景和需求，说明了在星上应用总线的必要性。随后介绍了数据总线技术和它的发展历史，以及目前国

3、内外数据总线的发展现状。然后阐明了课题研究的目的和意义。最后介绍了本课题研究的主要内容和整篇论文的结构安排。1．1课题背景本课题讨论的星载总线主要是用于传输卫星上遥感器产生的高速数据。遥感卫星的数据传输就是将遥感器获取的信息转换成电信号，经过一系列的处理后以电磁波的形式发到地面，地面再经过处理后还原目标信息。如图1．1所示：图1．1遥感卫星获取信息流程图随着卫星及遥感技术的发展，新型的卫星遥感器不断涌现，微波遥感、高光谱遥感技术日趋成熟，遥感卫星正向多分辨率、多遥感平台并存的方向发展，其空间分辨率、时间分辨率以及光谱分辨率都普遍提高，使得星上遥感器产生的数据剧增，从而给卫星星

4、上数据传输与处理提出了挑斟¨。随着星上电子系统(如星上数据处理器)功能的增加，设备复杂度相应增加，星上电子设备的内部信息处理越来越困难，设备测试和故障定位越来越困难。由于星上电子设备种类繁多，设备之间互联的接口目前没有进行统一规定，并且设备之间的互联均是简单的点对点的互联，无法实现系统内设备之间的自由互通。这制约了星载系统朝标准化、智能化方向的发展。本文正是在这种背景下，对基于SpaceWire的星载智能化数据处理器进行研究。1．2课题研究的目的和意义本课题研究的对象是基于SpaceWire的星载智能数据处理器。基于SpaceWire的星载智能化数据处理器通过在遥感卫星数据处

5、理系统中引入SpaceWire高速数据传输总线，简化整个电子系统的互联接口和结构，以适应高数据处理速率的要求；引入智能化处理的概念，提升现行星载数据处理器数据处理能力和故障自主诊断的能力。本课题的研究为星上数据处理设备的标准化和智能化提供参考。1．3国内外发展现状及趋势航天器上使用的总线种类繁多【2J，这里主要是对SpaceWire、SFODB、IEEEl394和PCI这几种总线进行研究，重点是研究它们的数据复接器，也即这些总线是如何控制总线的进行数据传输的。SpaceWire和SFODB是专门为航天器制定的总线标准，在空间任务中都有不同程度的应用；IEEE1394是一种商用

6、总线标准，到目前为止在航天器上还没有具体应用。这里对它进行研究主要是因为它支持非常高的速率(从100Mbps到3．2Gbps)，而且它采用LVDS(低压差分信号发送)技术和DS(数据选通)编码。前者可以使总线在很低的功率上工作，后者能很轻易地从接收数据中恢复时钟信息。另外IEEE1394也是一种NASA推荐未来空间应用的总线【2】；PCI总线作为一种本地总线，在航天任务中已有应用，而且它在很多方面与本课题比较接近。比如它的协议比较简单，没有进行多层协议，因此它对于本文有较强的参考性。1．3．1SFODB总线SFODB(SpaceborneFiberOpticalDataBus

7、)是由美国国防部(DOD)和美国国家航空航天局(NASA)联合资助研究的一种新型总线技术。发展这种技术主要原因是基于以下7点考虑【43】：(1)航天数据总线网络采用物理上的闭合结构；(2)必须能够传输同步和异步信号；(3)必须能提供吉比特量级(Gbit／s)的通信带宽；(4)必须有能够满足航天器收发条件和外太空环境；(6)必须保证可靠性在99％以上且工作寿命至少为10年；(7)在满足上述条件的前提下还必须具有体积小，质量轻，功耗低等特点。目前卫星上使用的光纤总线还有MILSTD1773，这种总线的基本速