專利名稱：對(duì)類ccsds標(biāo)準(zhǔn)的探測(cè)器下行數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)處理的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及航天探測(cè)器下行數(shù)據(jù)處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種對(duì)類CCSDS標(biāo)準(zhǔn) 的探測(cè)器下行數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)處理的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)咨詢委員會(huì) (Consultative Committee for Space Data Systems, CCSDS)成立于1982年，是由多國(guó)空間組織共同組成的國(guó)際性標(biāo)準(zhǔn)化組織，一直致力于空間 數(shù)據(jù)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化工作，其目的是使未來的空間任務(wù)能以標(biāo)準(zhǔn)化的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換與處 理，從而更經(jīng)濟(jì)和有效地滿足各類用戶的業(yè)務(wù)需求，也加速空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)的開發(fā)。目前，CCSDS標(biāo)準(zhǔn)已被國(guó)際航天界廣泛采用，并成為各參加國(guó)家和機(jī)構(gòu)制定與實(shí)施 其自身應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的基本文件，在我國(guó)CCSDS標(biāo)準(zhǔn)也被逐漸應(yīng)用在神舟飛船、雙星計(jì)劃以及 嫦娥工程等任務(wù)中。由于嫦娥一號(hào)(以下簡(jiǎn)稱CE-1)任務(wù)的特殊性，其采用的探測(cè)器下行數(shù)據(jù)格式與 CCSDS標(biāo)準(zhǔn)存在一些差異，本發(fā)明將CE-I探測(cè)器下行數(shù)據(jù)格式采用的標(biāo)準(zhǔn)稱為類CCSDS標(biāo) 準(zhǔn)。在該類CCSDS標(biāo)準(zhǔn)下，CE-I探測(cè)器下行數(shù)據(jù)以“CCSDS701. 0-B-3高級(jí)在軌系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)和 數(shù)據(jù)鏈路結(jié)構(gòu)說明”標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，按位流業(yè)務(wù)處理，采用空間鏈路子網(wǎng)第二級(jí)業(yè)務(wù)傳遞，即(1)無空間鏈路自動(dòng)重傳請(qǐng)求程序(Space link ARQ procedure, SLAP)；(2)無插入；(3)無導(dǎo)頭差錯(cuò)控制；(4)無VCDU差錯(cuò)控制；(5)有 Reed-Solomon(RS)編碼數(shù)據(jù)按六個(gè)虛擬信道設(shè)計(jì)，其中一個(gè)虛擬信道為空信道，專作填充用，選定后的幀 格式見下表。
權(quán)利要求
1.一種對(duì)類CCSDS標(biāo)準(zhǔn)的探測(cè)器下行數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)處理的系統(tǒng)，其特征在于，包括解調(diào)器，用于對(duì)接收自前端的兩路中頻模擬信號(hào)分別進(jìn)行中頻信道、分集合成、載波解調(diào)和碼同步處理，得到到I、Q兩路串行數(shù)據(jù)，并將該I、Q兩路串行數(shù)據(jù)和時(shí)鐘信號(hào)同時(shí)送入 CCSDS處理器；CCSDS處理器，用于對(duì)接收自解調(diào)器的I、Q兩路串行數(shù)據(jù)和時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行幀同步、解隨 機(jī)化、RS譯碼和虛擬信道數(shù)據(jù)單元提取，并給出譯碼質(zhì)量信息，然后進(jìn)行存盤和分發(fā)處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對(duì)類CCSDS標(biāo)準(zhǔn)的探測(cè)器下行數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)處理的系統(tǒng)，其 特征在于，所述解調(diào)器接收前端送來的兩路中頻模擬信號(hào)，對(duì)這兩路中頻模擬信號(hào)分別進(jìn) 行輸入匹配隔離、自動(dòng)增益控制放大和帶通濾波，得到兩路恒定電平的帶限信號(hào)，然后對(duì)這 兩路帶限信號(hào)進(jìn)行高速模擬/數(shù)字采樣，得到兩路中頻數(shù)字信號(hào)，接著將該兩路中頻數(shù)字 信號(hào)與本地?cái)?shù)字載波進(jìn)行正交混頻和低通濾波整形，得到I、Q兩路正交基帶信號(hào)，再對(duì)這 兩路基帶信號(hào)進(jìn)行碼同步后，得到I、Q兩路串行數(shù)據(jù)，送入CCSDS處理器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的對(duì)類CCSDS標(biāo)準(zhǔn)的探測(cè)器下行數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)處理的系 統(tǒng)，其特征在于，所述解調(diào)器包括依次連接的中頻信道裝置、分集合成裝置、載波解調(diào)裝置 和碼同步裝置，其中中頻信道裝置，用于對(duì)接收自前端的70MHz中頻信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)增益控制放大，然后進(jìn) 行模擬帶通濾波，濾除信號(hào)有效帶寬之外的頻率分量，避免采樣時(shí)發(fā)生頻譜混疊，然后依據(jù) 帶通采樣定理進(jìn)行模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，得到兩路數(shù)字中頻信號(hào) 送入分集合成裝置；分集合成裝置，用于對(duì)接收自中頻信道裝置的兩路數(shù)字中頻信號(hào)分別進(jìn)行正交下變 頻，變?yōu)榱阒蓄l信號(hào)，然后對(duì)這兩路零中頻信號(hào)進(jìn)行差模鑒相，得到兩路零中頻信號(hào)之間的 相位誤差，再將該相位誤差送入差模環(huán)路濾波器，得到兩路本地載波數(shù)字控制振蕩器的差 ?？刂屏?，再將該差?？刂屏颗c載波解調(diào)裝置送來的共?？刂屏亢铣桑瑫r(shí)將得到的兩路 合成后的I路和Q路信號(hào)輸出給載波解調(diào)裝置；載波解調(diào)裝置，用于對(duì)接收自分集合成裝置的兩路合成后的I路和Q路信號(hào)進(jìn)行載波 鑒相，鑒相結(jié)果經(jīng)過環(huán)路濾波后，得到共?？刂屏?，送至分集合成裝置，完成共模環(huán)閉環(huán)過 程；同寸，載波解調(diào)裝置將這兩路合成后的I路和Q路信號(hào)傳送給碼同步裝置；碼同步裝置，用于采用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換跟蹤環(huán)路，并結(jié)合重采樣方法，對(duì)接收自載波解調(diào)裝置 的兩路合成后的I路和Q路信號(hào)首先經(jīng)過重采樣，使數(shù)據(jù)樣點(diǎn)變?yōu)榇a率整數(shù)倍，再對(duì)信號(hào)進(jìn) 行同相積分和中相積分，經(jīng)過碼元判決或延遲得到I路和Q路兩路串行數(shù)據(jù)和時(shí)鐘，并將該 I路和Q路兩路串行數(shù)據(jù)和時(shí)鐘輸出給CCSDS處理器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的對(duì)類CCSDS標(biāo)準(zhǔn)的探測(cè)器下行數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)處理的系統(tǒng)， 其特征在于，所述中頻信道裝置進(jìn)一步根據(jù)分集合成裝置送來的反饋控制信號(hào)控制放大增 益，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增益控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的對(duì)類CCSDS標(biāo)準(zhǔn)的探測(cè)器下行數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)處理的系統(tǒng)，其 特征在于，所述分集合成裝置進(jìn)一步使用所述兩路合成后的I路和Q路信號(hào)控制本地載波 數(shù)字控制振蕩器，實(shí)現(xiàn)差模閉環(huán)過程。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的對(duì)類CCSDS標(biāo)準(zhǔn)的探測(cè)器下行數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)處理的系統(tǒng)，其 特征在于，所述分集合成裝置支持二重分集合成功能，具有一分集合成環(huán)路，該分集合成環(huán)路采用對(duì)稱分集鎖相環(huán)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的對(duì)類CCSDS標(biāo)準(zhǔn)的探測(cè)器下行數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)處理的系統(tǒng)，其 特征在于，所述對(duì)稱分集鎖相環(huán)由共模環(huán)和差模環(huán)組成，其中，共模環(huán)用于跟蹤輸入信號(hào)的 公共頻率和相位變化，實(shí)現(xiàn)在載波解調(diào)裝置；差模環(huán)用于跟蹤兩路輸入信號(hào)之間的頻率和 相位變化，并對(duì)稱控制兩路輸入信號(hào)的對(duì)應(yīng)的本振數(shù)字控制振蕩器頻率和相位，保證兩路 信號(hào)的合成。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的對(duì)類CCSDS標(biāo)準(zhǔn)的探測(cè)器下行數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)處理的系統(tǒng)，其 特征在于，所述解調(diào)器采用對(duì)稱分集鎖相環(huán)和自動(dòng)增益控制/調(diào)幅加權(quán)最大比合成器，利 用共模環(huán)跟蹤輸入信號(hào)的公共頻率和相位變化，差模環(huán)跟蹤兩路輸入信號(hào)之間的頻率和相 位變化，并對(duì)稱控制兩路輸入信號(hào)的對(duì)應(yīng)的本振數(shù)字控制振蕩器頻率和相位，保證跟蹤的 連續(xù)性；同時(shí)，所述解調(diào)器將共模環(huán)和差模環(huán)的輸出作為控制信號(hào)，輸出無相位階躍，實(shí)現(xiàn) 快衰落信號(hào)的分集合成，避免信號(hào)深衰落造成的數(shù)據(jù)丟失。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的對(duì)類CCSDS標(biāo)準(zhǔn)的探測(cè)器下行數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)處理的系統(tǒng)，其 特征在于，所述碼同步裝置采用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換跟蹤環(huán)來提取碼同步信息。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對(duì)類CCSDS標(biāo)準(zhǔn)的探測(cè)器下行數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)處理的系統(tǒng)，其 特征在于，所述CCSDS處理器包括幀同步器，用于按照CCSDS幀格式對(duì)所述解調(diào)器輸入的高速串行數(shù)據(jù)流和同步時(shí)鐘 信號(hào)完成數(shù)據(jù)幀同步，產(chǎn)生幀同步脈沖、字同步脈沖及幀鎖定狀態(tài)指示，輸出給解隨機(jī)化單 元；解隨機(jī)化單元，用于去掉疊加在CADU上的偽隨機(jī)化數(shù)據(jù)，將幀同步以后的數(shù)據(jù)恢復(fù)成 原始數(shù)據(jù)，并輸出給數(shù)據(jù)譯碼器；數(shù)據(jù)譯碼器，用于對(duì)接收自解隨機(jī)化單元的數(shù)據(jù)進(jìn)行RS譯碼，得到糾錯(cuò)后的數(shù)據(jù)，輸 出給VCDU的分路提取單元，同時(shí)送入數(shù)據(jù)緩存分發(fā)單元；VCDU分路提取單元，用于對(duì)接收自數(shù)據(jù)譯碼器的RS譯碼后數(shù)據(jù)，檢查VCDU主導(dǎo)頭中的 VCDU-ID,將VCDU按不同業(yè)務(wù)類型進(jìn)行分路，去除填充VCDU，進(jìn)行VCDU提取，并完成質(zhì)量信 息生成，然后將提取的經(jīng)過幀同步并加上時(shí)間標(biāo)記的成幀數(shù)據(jù)、用戶數(shù)據(jù)和質(zhì)量信息存儲(chǔ) 到數(shù)據(jù)緩存分發(fā)單元；數(shù)據(jù)緩存分發(fā)單元，用于存儲(chǔ)提取的經(jīng)過幀同步并加上時(shí)間標(biāo)記的成幀數(shù)據(jù)、用戶數(shù) 據(jù)和質(zhì)量信息，通過CPCI總線經(jīng)過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分發(fā)，或按照系統(tǒng)管理者設(shè)定的接口關(guān) 系，由數(shù)字輸入/輸出接口輸出。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的對(duì)類CCSDS標(biāo)準(zhǔn)的探測(cè)器下行數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)處理的系統(tǒng)， 其特征在于，所述幀同步器包括幀相關(guān)器、三態(tài)轉(zhuǎn)換器和字同步器，其中幀相關(guān)器，用于將串行數(shù)據(jù)與預(yù)先設(shè)置的幀同步碼組逐位實(shí)時(shí)進(jìn)行相關(guān)比較，得到誤 碼個(gè)數(shù)，進(jìn)而檢出串行信號(hào)中的幀同步碼組，得到搜索、校核、鎖定或極性指示信號(hào)，輸出給 三態(tài)轉(zhuǎn)換器；三態(tài)轉(zhuǎn)換器，用于對(duì)接收自幀相關(guān)器的搜索、校核、鎖定或極性指示信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，增 強(qiáng)幀同步器對(duì)錯(cuò)鎖和漏鎖的免疫能力；字同步器，用于利用幀同步脈沖將脈碼調(diào)制串行數(shù)據(jù)劃分成幀，在每幀的里面，根據(jù)設(shè) 置的字長(zhǎng)將比特流劃分成字，完成幀格式的提取，并送出字同步脈沖。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的對(duì)類CCSDS標(biāo)準(zhǔn)的探測(cè)器下行數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)處理的系統(tǒng)， 其特征在于，所述幀同步器中的工作參數(shù)為可編程控制，并具有反序同步的能力，保證對(duì)于 星載記錄器回放的需求；在幀碼組同步后，幀同步器對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行處理，將反序的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn) 換為正序的數(shù)據(jù)流。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的對(duì)類CCSDS標(biāo)準(zhǔn)的探測(cè)器下行數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)處理的系統(tǒng)， 其特征在于，所述幀同步器以搜索態(tài)、校核態(tài)和鎖定態(tài)三態(tài)方式工作，對(duì)應(yīng)于搜索、校核和 鎖定三種狀態(tài)，幀相關(guān)器分別設(shè)置有不同的容錯(cuò)數(shù)，用某一狀態(tài)下的容錯(cuò)數(shù)與誤碼個(gè)數(shù)作 比較，在誤碼個(gè)數(shù)小于等于容錯(cuò)數(shù)時(shí)，給出檢出幀同步碼的指示，反之給出未檢出幀同步碼 的指示。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的對(duì)類CCSDS標(biāo)準(zhǔn)的探測(cè)器下行數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)處理的系統(tǒng)， 其特征在于，所述幀相關(guān)器進(jìn)一步輸出一個(gè)極性指示信號(hào)，若該信號(hào)為高電平，則表示檢出 了正極性串碼信號(hào)的幀同步碼組；該信號(hào)為低電平，則表示檢出了反極性串碼信號(hào)的幀同 步碼組。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的對(duì)類CCSDS標(biāo)準(zhǔn)的探測(cè)器下行數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)處理的系統(tǒng)， 其特征在于，所述搜索、校核和鎖定三個(gè)狀態(tài)在一個(gè)時(shí)刻只有一種狀態(tài)出現(xiàn)，并由幀鎖定狀 態(tài)指示信號(hào)指示出來；所述三態(tài)轉(zhuǎn)換器在啟動(dòng)時(shí)處于搜索態(tài)，使搜索態(tài)判決指示信號(hào)有效； 一旦該信號(hào)指示檢出，則三態(tài)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)到校核態(tài)，在校核態(tài)下，校核態(tài)判決指示信號(hào)有效， 一旦該信號(hào)指示未檢出，則回到搜索態(tài)；若連續(xù)出現(xiàn)指示為檢出的次數(shù)達(dá)到預(yù)置的校核幀 數(shù)，則轉(zhuǎn)到鎖定態(tài)，送出幀同步脈沖；在鎖定態(tài)下，鎖定態(tài)判決指示信號(hào)有效，若連續(xù)出現(xiàn)該 信號(hào)指示為未檢出的次數(shù)達(dá)到預(yù)置的鎖定幀數(shù)，則回到搜索態(tài)，否則保持鎖定態(tài)。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的對(duì)類CCSDS標(biāo)準(zhǔn)的探測(cè)器下行數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)處理的系統(tǒng)， 其特征在于，所述解隨機(jī)化單元是按照高級(jí)在軌系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的多項(xiàng)式要求設(shè)計(jì)的一個(gè)隨 機(jī)序列發(fā)生器，產(chǎn)生的隨機(jī)序列與物理信道數(shù)據(jù)單元中除同步碼組外的每一位異或，可得 到解隨機(jī)化的V⑶U。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的對(duì)類CCSDS標(biāo)準(zhǔn)的探測(cè)器下行數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)處理的系統(tǒng)， 其特征在于，所述解隨機(jī)化單元采用的隨機(jī)序列的生成多項(xiàng)式為F(X) = x8+x7+x5+x3+l，其 周期為255。
18.根據(jù)權(quán)利要求10所述的對(duì)類CCSDS標(biāo)準(zhǔn)的探測(cè)器下行數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)處理的系統(tǒng)， 其特征在于，所述VCDU分路提取單元是按照業(yè)務(wù)類型提取用戶數(shù)據(jù)，完成位流業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的 提取，在進(jìn)行VCDU分離的同時(shí)，提取VCDU主導(dǎo)頭中虛擬信道計(jì)數(shù)單元內(nèi)容，統(tǒng)計(jì)虛擬信道 計(jì)數(shù)連續(xù)性，從而得到每個(gè)虛擬信道VCDU丟失情況，并將質(zhì)量信息存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)緩存分發(fā)單元。
19.根據(jù)權(quán)利要求10或18所述的對(duì)類CCSDS標(biāo)準(zhǔn)的探測(cè)器下行數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)處理的 系統(tǒng)，其特征在于，所述VCDU分路提取單元提取的質(zhì)量信息包括每幀同步狀態(tài)，以及每個(gè) 虛擬信道V⑶U丟失情況。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的對(duì)類CCSDS標(biāo)準(zhǔn)的探測(cè)器下行數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)處理的系統(tǒng)， 其特征在于，所述位流業(yè)務(wù)是將某些對(duì)CCSDS主網(wǎng)來說其字邊界未知的數(shù)據(jù)通過空間鏈路 子網(wǎng)傳送；位流業(yè)務(wù)將來自每個(gè)空間鏈路子網(wǎng)用戶的位流切短成若干數(shù)據(jù)塊，這些數(shù)據(jù)塊 的大小剛好是一個(gè)指定虛擬信道數(shù)據(jù)單元的固定長(zhǎng)度數(shù)據(jù)域；來自不同的空間鏈路子網(wǎng)用戶的位流不能用位流業(yè)務(wù)多路合并到一個(gè)虛擬信道上傳輸，一個(gè)虛擬信道只用于一個(gè)位流 數(shù)據(jù)源。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種對(duì)類CCSDS標(biāo)準(zhǔn)的探測(cè)器下行數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)處理的系統(tǒng)，包括解調(diào)器，用于對(duì)接收自前端的兩路中頻模擬信號(hào)分別進(jìn)行中頻信道、分集合成、載波解調(diào)和碼同步處理，得到到I、Q兩路串行數(shù)據(jù)，并將該I、Q兩路串行數(shù)據(jù)和時(shí)鐘信號(hào)同時(shí)送入CCSDS處理器；CCSDS處理器，用于對(duì)接收自解調(diào)器的I、Q兩路串行數(shù)據(jù)和時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行幀同步、解隨機(jī)化、RS譯碼和VCDU提取，并給出譯碼質(zhì)量信息，然后進(jìn)行存盤和分發(fā)處理。本發(fā)明是針對(duì)CE-1探測(cè)器下行數(shù)據(jù)的特殊格式，能夠滿足CE-1探測(cè)器下行數(shù)據(jù)的接收要求，并兼容CCSDS標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式的解調(diào)處理，使系統(tǒng)具有良好的兼容性。
文檔編號(hào)H04L27/26GK102065050SQ20101029736
公開日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2010年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月30日
發(fā)明者孔德慶, 張洪波, 朱新穎, 李俊鐸, 李春來, 蘇彥, 鄭磊 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)