應(yīng)用于交會(huì)對(duì)接的數(shù)據(jù)通信裝置制造方法
【專利摘要】一種應(yīng)用于交會(huì)對(duì)接的數(shù)據(jù)通信裝置，包括：接口模塊，用于連接外界送入的數(shù)據(jù)流和/或送到外界的數(shù)據(jù)流；所述數(shù)據(jù)流包括：GNSS數(shù)據(jù)流和/或工程遙測(cè)數(shù)據(jù)流；數(shù)據(jù)處理模塊，用于接收來自所述第一通信機(jī)和/或第二通信機(jī)的信號(hào)，對(duì)所述信號(hào)進(jìn)行解調(diào)、狀態(tài)判別處理后，把遙控?cái)?shù)據(jù)幀送出至所述遙控解調(diào)器；并同時(shí)接收來自所述GNSS接口的GNSS數(shù)據(jù)流和所述工程遙測(cè)接口的工程遙測(cè)數(shù)據(jù)流，對(duì)所述GNSS數(shù)據(jù)流和工程遙測(cè)數(shù)據(jù)流進(jìn)行復(fù)接、擴(kuò)頻、調(diào)制后送出至所述第一通信機(jī)和/或第二通信機(jī)。本發(fā)明的技術(shù)方案提高了空間交會(huì)對(duì)接時(shí)數(shù)據(jù)通信的可靠性，適應(yīng)了空間對(duì)接的需要。
【專利說明】應(yīng)用于交會(huì)對(duì)接的數(shù)據(jù)通信裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及空間交會(huì)對(duì)接【技術(shù)領(lǐng)域】，，特別是一種應(yīng)用于交會(huì)對(duì)接的數(shù)據(jù)通信裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)航天事業(yè)的發(fā)展，涉及空間交會(huì)對(duì)接技術(shù)的逐步深入，對(duì)空間數(shù)據(jù)通信需求的增長(zhǎng)，信息傳輸?shù)木_性要求越來越高。飛船和目標(biāo)飛行器進(jìn)入對(duì)接階段后，雙方需要進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)交互，在通信機(jī)和對(duì)應(yīng)的各用戶之間建立接口鏈路，完成用戶與通信機(jī)之間數(shù)據(jù)的雙向傳送。
[0003]由于空間環(huán)境復(fù)雜，設(shè)備眾多，信息傳輸量也極其巨大，因此如何提高空間交會(huì)對(duì)接時(shí)數(shù)據(jù)通信的可靠性，適應(yīng)空間對(duì)接的需要成為目前亟待解決的問題之一。
[0004]
【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明的技術(shù)方案要解決的技術(shù)問題是如何提高空間交會(huì)對(duì)接時(shí)數(shù)據(jù)通信的可靠性，適應(yīng)空間對(duì)接的需要。
[0005]為解決上述問題本發(fā)明的技術(shù)方案提出了一種應(yīng)用于交會(huì)對(duì)接的數(shù)據(jù)通信裝置，包括:
接口模塊，用于連接外界送入的數(shù)據(jù)流和/或送到外界的數(shù)據(jù)流，所述接口模塊包括:第一通信機(jī)、第二通信機(jī)、GNSS接口、工程遙測(cè)接口、遙控解調(diào)器接口，遙控指令接口和遙測(cè)參數(shù)接口 ；所述數(shù)據(jù)流包括=GNSS數(shù)據(jù)流和/或工程遙測(cè)數(shù)據(jù)流；
數(shù)據(jù)處理模塊，用于接收來自所述第一通信機(jī)和/或第二通信機(jī)的信號(hào)，對(duì)所述信號(hào)進(jìn)行解調(diào)、狀態(tài)判別處理后，把遙控?cái)?shù)據(jù)幀送出至所述遙控解調(diào)器；并同時(shí)接收來自所述GNSS接口的GNSS數(shù)據(jù)流和所述工程遙測(cè)接口的工程遙測(cè)數(shù)據(jù)流，對(duì)所述GNSS數(shù)據(jù)流和工程遙測(cè)數(shù)據(jù)流進(jìn)行復(fù)接、擴(kuò)頻、調(diào)制后送出至所述第一通信機(jī)和/或第二通信機(jī)。
[0006]可選的，所述數(shù)據(jù)處理模塊包括兩塊FPGA模塊。
[0007]可選的，所述FPGA模塊采用雙機(jī)熱備份設(shè)計(jì)，所述數(shù)據(jù)處理模塊采用自適應(yīng)技術(shù)對(duì)所述第一通信機(jī)和第二通信機(jī)輸入進(jìn)行選擇。
[0008]可選的，所述FPGA模塊采用三模冗余設(shè)計(jì)，所述數(shù)據(jù)處理模塊采用自主診斷技術(shù)進(jìn)行自主選擇輸出通道切換；所述工程遙測(cè)數(shù)據(jù)流采用乒乓FIFO技術(shù)。
[0009]可選的，所述數(shù)據(jù)處理模塊包括:GNSS數(shù)據(jù)接收模塊和工程遙測(cè)數(shù)據(jù)接收模塊。
[0010]可選的，所述數(shù)據(jù)處理模塊采用智能調(diào)度設(shè)計(jì)，所述數(shù)據(jù)處理模塊基于所述智能調(diào)度設(shè)計(jì)適應(yīng)于多種不同速率的數(shù)據(jù)流雙向傳輸。
[0011]可選的，所述數(shù)據(jù)處理模塊基于所述智能調(diào)度設(shè)計(jì)適應(yīng)于多種不同速率的數(shù)據(jù)流雙向傳輸包括:所述數(shù)據(jù)處理模塊接收、調(diào)度并輪流響應(yīng)所述GNSS數(shù)據(jù)接收模塊發(fā)出的中斷信號(hào)和所述工程遙測(cè)數(shù)據(jù)接收模塊發(fā)出的中斷信號(hào)，所述數(shù)據(jù)處理模塊還控制所述GNSS數(shù)據(jù)流FIFO輸出數(shù)據(jù)或所述工程遙測(cè)數(shù)據(jù)流FIFO輸出數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)處理模塊控制所述GNSS數(shù)據(jù)流FIFO輸出數(shù)據(jù)后，對(duì)所述GNSS數(shù)據(jù)接收模塊進(jìn)行清空操作。【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的應(yīng)用于交會(huì)對(duì)接的數(shù)據(jù)通信裝置的結(jié)構(gòu)圖；
圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的應(yīng)用于交會(huì)對(duì)接的數(shù)據(jù)通信裝置的原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)的說明。
[0014]在以下描述中闡述了具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以多種不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣。因此本發(fā)明不受下面公開的【具體實(shí)施方式】的限制。
[0015]如圖1所示，所述應(yīng)用于交會(huì)對(duì)接的數(shù)據(jù)通信裝置包括:
接口模塊1，用于接收外界送入的數(shù)據(jù)流和/或向外界發(fā)送數(shù)據(jù)流，所述接口模塊I包括:第一通信機(jī)接口、第二通信機(jī)接口、GNSS接口、工程遙測(cè)接口、遙控解調(diào)器接口，遙控指令接口和遙測(cè)參數(shù)接口 ；所述第一通信機(jī)接口用于連接外部第一通信機(jī)，所述第二通信機(jī)接口用于連接外部第二通信機(jī)；所述數(shù)據(jù)流包括=GNSS數(shù)據(jù)流、工程遙測(cè)數(shù)據(jù)流、第一通信機(jī)數(shù)據(jù)流、第二通信機(jī)數(shù)據(jù)流、遙控解調(diào)器數(shù)據(jù)流、遙控指令數(shù)據(jù)流和遙測(cè)參數(shù)數(shù)據(jù)流；數(shù)據(jù)處理模塊2，用于接收來自所述第一通信機(jī)接口和/或第二通信機(jī)接口的第一通信機(jī)數(shù)據(jù)流和/或第二通信機(jī)數(shù)據(jù)流，對(duì)所述第一通信機(jī)數(shù)據(jù)流和/或第二通信機(jī)數(shù)據(jù)流進(jìn)行解調(diào)、狀態(tài)判別處理后，把遙控?cái)?shù)據(jù)幀送出至所述遙控解調(diào)器接口；并同時(shí)接收來自所述GNSS接口的GNSS數(shù)據(jù)流和所述工程遙測(cè)接口的工程遙測(cè)數(shù)據(jù)流，對(duì)所述GNSS數(shù)據(jù)流和工程遙測(cè)數(shù)據(jù)流進(jìn)行復(fù)接、擴(kuò)頻、調(diào)制后送出至所述第一通信機(jī)接口和/或第二通信機(jī)接□。
[0016]數(shù)據(jù)處理模塊2采用雙機(jī)熱備份設(shè)計(jì)，包括兩塊FPGA模塊。所述數(shù)據(jù)處理模塊采用自適應(yīng)技術(shù)對(duì)所述第一通信機(jī)和第二通信機(jī)輸入進(jìn)行選擇。所述FPGA模塊采用三模冗余設(shè)計(jì)，所述數(shù)據(jù)處理模塊采用自主診斷技術(shù)進(jìn)行自主選擇輸出通道切換；所述工程遙測(cè)數(shù)據(jù)流采用乒乓FIFO技術(shù)。
[0017]所述數(shù)據(jù)處理模塊2包括:GNSS數(shù)據(jù)接收模塊和工程遙測(cè)數(shù)據(jù)接收模塊。所述數(shù)據(jù)處理模塊2采用智能調(diào)度設(shè)計(jì)，所述數(shù)據(jù)處理模塊基于所述智能調(diào)度設(shè)計(jì)適應(yīng)于多種不同速率的數(shù)據(jù)流雙向傳輸。所述數(shù)據(jù)處理模塊2基于所述智能調(diào)度設(shè)計(jì)適應(yīng)于多種不同速率的數(shù)據(jù)流雙向傳輸包括:所述數(shù)據(jù)處理模塊接收、調(diào)度并輪流響應(yīng)所述GNSS數(shù)據(jù)接收模塊發(fā)出的中斷信號(hào)和所述工程遙測(cè)數(shù)據(jù)接收模塊發(fā)出的中斷信號(hào)，所述數(shù)據(jù)處理模塊還控制所述GNSS數(shù)據(jù)流FIFO輸出數(shù)據(jù)或所述工程遙測(cè)數(shù)據(jù)流FIFO輸出數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)處理模塊控制所述GNSS數(shù)據(jù)流FIFO輸出數(shù)據(jù)后，對(duì)所述GNSS數(shù)據(jù)接收模塊進(jìn)行清空操作。
[0018]具體的，接口模塊I負(fù)責(zé)雙向傳輸數(shù)據(jù)流；數(shù)據(jù)處理模塊2對(duì)第一通信機(jī)數(shù)據(jù)流、第二通信機(jī)數(shù)據(jù)流、GNSS數(shù)據(jù)流、工程遙測(cè)數(shù)據(jù)流、遙控解調(diào)器數(shù)據(jù)流，遙控指令數(shù)據(jù)流和遙測(cè)參數(shù)數(shù)據(jù)流進(jìn)行判別、解調(diào)、復(fù)接、擴(kuò)頻處理，并不同的時(shí)序信號(hào)進(jìn)行調(diào)度。數(shù)據(jù)處理模塊2采用雙機(jī)熱備份設(shè)計(jì)，輸出通道可以通過自主診斷技術(shù)進(jìn)行自主選擇切換；采用大規(guī)模FPGA實(shí)現(xiàn)處理功能，內(nèi)部各設(shè)計(jì)模塊采用三模冗余設(shè)計(jì)，防止空間輻射效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)高可靠性誤碼率。[0019]本發(fā)明采取上述的技術(shù)方案，結(jié)合了 FPGA器件來實(shí)現(xiàn)處理功能，內(nèi)部設(shè)計(jì)采用了乒乓FIFO、三模冗余、自主判別等技術(shù)，解決了在空間交會(huì)對(duì)接時(shí)數(shù)據(jù)鏈路傳輸?shù)恼`碼率問題，滿足了交會(huì)對(duì)接數(shù)據(jù)雙向通信的可靠性要求，并取得了如下有益效果:
1.首次應(yīng)用于交會(huì)對(duì)接并取得成功；
2.可以適應(yīng)多種數(shù)據(jù)流速率和方向的變換；
3.為將來和空間站對(duì)接數(shù)據(jù)通信具有指導(dǎo)性。
[0020]圖2本發(fā)明實(shí)施例提供的應(yīng)用于交會(huì)對(duì)接的數(shù)據(jù)通信裝置的原理框圖，下面結(jié)合圖1和圖2詳細(xì)說明。
[0021]數(shù)據(jù)通信裝置包括:接口模塊I和數(shù)據(jù)處理模塊2(如圖1所示)。數(shù)據(jù)處理模塊2由兩片大規(guī)模FPGA(圖2中所示的FPGA A和FPGA B)組成雙機(jī)熱備份工作。兩路通信機(jī)數(shù)據(jù)(第一通信機(jī)和第二通信機(jī))通過接口模塊I輸入，數(shù)據(jù)處理模塊2獲取通信機(jī)數(shù)據(jù)后，通過判別包頭判斷是否有效幀，并在組幀后傳出。通過接口模塊I接收遙測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)，采取了乒乓FIFO技術(shù)處理，每個(gè)FIFO容量為1Kbyte。FIFO可以為多個(gè)，例如，F(xiàn)IF01，F(xiàn)IF02…FIFON等。當(dāng)FIFOl寫滿后，數(shù)據(jù)處理模塊2控制調(diào)度信號(hào)進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，控制寫入另一個(gè)FIF02中，若FIFOl寫滿而下一幀信號(hào)未來，則數(shù)據(jù)處理模塊2停止對(duì)FIFOl進(jìn)行寫操作直到下一個(gè)幀同步信號(hào)到來，不會(huì)有多余數(shù)據(jù)。接口模塊I接收GNSS的信號(hào)通過FLAG進(jìn)行判別，同時(shí)啟動(dòng)計(jì)數(shù)器，保證長(zhǎng)度和數(shù)據(jù)有效性。數(shù)據(jù)處理模塊2輸出通信機(jī)的信號(hào)先經(jīng)過兩個(gè)FPGA模塊數(shù)據(jù)預(yù)處理，然后通過數(shù)據(jù)狀態(tài)判決進(jìn)行選擇輸出一路；由于數(shù)據(jù)流的速率都不一樣，數(shù)據(jù)處理模塊2同時(shí)使用了智能調(diào)度進(jìn)行控制。具體的，智能調(diào)度設(shè)計(jì)包括以下功能:
a)接收GNSS數(shù)據(jù)接收模塊發(fā)出的中斷信號(hào)；
b)接收遙測(cè)數(shù)據(jù)接收模塊發(fā)出的中斷信號(hào)；
c)調(diào)度兩路中斷信號(hào)，控制輪流響應(yīng)；
d)控制GNSS數(shù)據(jù)FIFO或者遙測(cè)數(shù)據(jù)FIFO輸出數(shù)據(jù)；
e)GNSS數(shù)據(jù)FIFO輸出一整幀后對(duì)其進(jìn)行清空操作；
f)遙測(cè)數(shù)據(jù)FIFO輸出一整幀后對(duì)其進(jìn)行清空操作；
g)對(duì)FIFO中輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行組幀。
[0022]本發(fā)明的技術(shù)方案同時(shí)還采用了以下技術(shù)進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)可靠性:在FPGA設(shè)計(jì)里加入了自主診斷技術(shù)和三模冗余設(shè)計(jì)。自主診斷用于檢測(cè)組幀模塊是否工作正常，F(xiàn)PGA在送出信號(hào)的同時(shí)，也對(duì)自身送出的信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，并實(shí)時(shí)送出表征工作狀態(tài)的遙測(cè)值，使本發(fā)明具備故障自診斷功能。同時(shí)在數(shù)據(jù)處理模塊設(shè)計(jì)中加入三模冗余設(shè)計(jì)。
[0023]綜上所述，本發(fā)明采用大規(guī)模FPGA器件，使用了自主診斷、三模冗余乒乓FIF0，智能調(diào)度等設(shè)計(jì)，解決了空間交會(huì)對(duì)接時(shí)對(duì)接雙方大量數(shù)據(jù)流交互的誤碼率問題。本發(fā)明具有電路簡(jiǎn)單、可靠性高的特點(diǎn)，軟件可以用VHDL語言實(shí)現(xiàn)，具有一定的通用性，可以應(yīng)用于空間交會(huì)對(duì)接數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域中。
[0024]本發(fā)明雖然已以較佳實(shí)施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出可能的變動(dòng)和修改，因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種應(yīng)用于交會(huì)對(duì)接的數(shù)據(jù)通信裝置，其特征在于，包括: 接口模塊，用于接收外界送入的數(shù)據(jù)流和/或向外界發(fā)送數(shù)據(jù)流，所述接口模塊包括:第一通信機(jī)、第二通信機(jī)、GNSS接口、工程遙測(cè)接口、遙控解調(diào)器接口，遙控指令接口和遙測(cè)參數(shù)接口 ；所述數(shù)據(jù)流包括=GNSS數(shù)據(jù)流和/或工程遙測(cè)數(shù)據(jù)流； 數(shù)據(jù)處理模塊，用于接收來自所述第一通信機(jī)接口和/或第二通信機(jī)接口的第一通信機(jī)數(shù)據(jù)流和/或第二通信機(jī)數(shù)據(jù)流，對(duì)所述第一通信機(jī)數(shù)據(jù)流和/或第二通信機(jī)數(shù)據(jù)流進(jìn)行解調(diào)、狀態(tài)判別處理后，把遙控?cái)?shù)據(jù)幀送出至所述遙控解調(diào)器接口；并同時(shí)接收來自所述GNSS接口的GNSS數(shù)據(jù)流和所述工程遙測(cè)接口的工程遙測(cè)數(shù)據(jù)流，對(duì)所述GNSS數(shù)據(jù)流和工程遙測(cè)數(shù)據(jù)流進(jìn)行復(fù)接、擴(kuò)頻、調(diào)制后送出至所述第一通信機(jī)接口和/或第二通信機(jī)接口。
2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)通信裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理模塊包括兩塊FPGA模塊。
3.如權(quán)利要求2所述的數(shù)據(jù)通信裝置，其特征在于，所述FPGA模塊采用雙機(jī)熱備份設(shè)計(jì)，所述數(shù)據(jù)處理模塊采用自適應(yīng)技術(shù)對(duì)所述第一通信機(jī)和第二通信機(jī)輸入進(jìn)行選擇。
4.如權(quán)利要求2所述的數(shù)據(jù)通信裝置，其特征在于，所述FPGA模塊采用三模冗余設(shè)計(jì)，所述數(shù)據(jù)處理模塊采用自主診斷技術(shù)進(jìn)行自主選擇輸出通道切換；所述工程遙測(cè)數(shù)據(jù)流采用乒乓FIFO技術(shù)。
5.如權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)通信裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理模塊包括:GNSS數(shù)據(jù)接收模塊和工程遙測(cè)數(shù)據(jù)接收模塊。
6.如權(quán)利要求5所述的數(shù)據(jù)通信裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理模塊采用智能調(diào)度設(shè)計(jì)，所述數(shù)據(jù)處理模塊基于所述智能調(diào)度設(shè)計(jì)適應(yīng)于多種不同速率的數(shù)據(jù)流雙向傳輸。
7.如權(quán)利要求6所述的數(shù)據(jù)通信裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理模塊基于所述智能調(diào)度設(shè)計(jì)適應(yīng)于多種不同速率的數(shù)據(jù)流雙向傳輸包括:所述數(shù)據(jù)處理模塊接收、調(diào)度并輪流響應(yīng)所述GNSS數(shù)據(jù)接收模塊發(fā)出的中斷信號(hào)和所述工程遙測(cè)數(shù)據(jù)接收模塊發(fā)出的中斷信號(hào)，所述數(shù)據(jù)處理模塊還控制所述GNSS數(shù)據(jù)流FIFO輸出數(shù)據(jù)或所述工程遙測(cè)數(shù)據(jù)流FIFO輸出數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)處理模塊控制所述GNSS數(shù)據(jù)流FIFO輸出數(shù)據(jù)后，對(duì)所述GNSS數(shù)據(jù)接收模塊進(jìn)行清空操作。
8.如權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)通信裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)流還包括:第一通信機(jī)數(shù)據(jù)流，第二通信機(jī)數(shù)據(jù)流、遙控解調(diào)器數(shù)據(jù)流、遙控指令數(shù)據(jù)流和遙測(cè)參數(shù)數(shù)據(jù)流。
【文檔編號(hào)】G05B9/03GK103676640SQ201210319850
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2012年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月3日
【發(fā)明者】吳維林, 左麗麗, 史琴 申請(qǐng)人:上海航天測(cè)控通信研究所