CN102142189B - 多通道遥测传输系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多通道遥测传输系统，包括：星载测控(1)；星载计算机(2)；星载数传(3)；1553B总线(4)。本发明借用高速传输遥感数据的数传通道(L频段和X频段)下传，缓解了测控S频段的下传压力，解决现有中低轨遥测系统无法解决大容量遥测数据全球1∶1记录传输的问题。利用本发明，可充分的利用现有射频链路资源，满足对大容量遥测数据全球1∶1记录传输的需求。

Description

多通道遥测传输系统
技术领域
本发明涉及遥测传输。更具体地说，是一种适用于中低轨道的，通过多通道传输以满足大容量遥测信号全球1:1采集、存储及传输的多通道遥测传输系统。
背景技术
信息通过传感器或变换器将各种物理量的信息变换为可传输和能加工处理的电信号，再由遥测设备采集、获取和量化成数字信号；遥测设备通过串行或并行数字量接口将各分系统已经数字化的信息采集汇总，进行加工处理、传输，通过调制送发射机下行传送，这些数字化的信息即为遥测。从遥测传输的实时性来划分，遥测又可以分为实时遥测和延时遥测。
在轨飞行过程中，通过遥测来监测的环境工程参数和各分系统仪器设备的工程参数与工作状态，为完成在轨测控任务和故障分析、处理提供数据和判断依据。记录的遥测数据越详细越密集，对于地面监测的各种状态就越有利。以某型号太阳同步轨道为例，遥测参数数量众多，按字节统计有5800多个遥测参数，如果将某些数字遥测量按照实际的物理意义按比特展开，总的参数量可达15000个之多，因此如何动态采集、下传和处理大容量的遥测参数成为亟待解决的问题。
目前中低轨道遥测子系统一般采用的通行的设计如图2所示。这种设计方案存在的问题是制约于中低轨采用的S波段发射机的下传速率(4096bps)，如果要实现全球遥测数据记录传输，只能对在境外产生的遥测数据进行较低速率采样记录，或对某些重要参数采用较高速率采样，对其余参数采用更低速率采样，无法实现全球1:1遥测记录。如果某遥测参数在实时情况下的采样周期为16s，那么，在境外延时采样周期为16×32.95＝527.2s，约9min，如此低的采样频率已远不能满足监视大容量遥测的需求。
发明内容
为了解决现有中低轨遥测系统无法解决大容量遥测数据全球1:1记录传输的问题，本发明的目的在于提出一种全新的采用多通道下传大容量遥测数据至地面站的设计方案。利用本发明，可充分的利用现有射频链路资源，满足对大容量遥测数据全球1:1记录传输的需求。为了达到上述发明目的，本发明提供一种多通道遥测传输系统，该系统包括：
星载测控(1)：
包括星载遥测采集设备(1-1)，采集整星遥测信号；星载遥控设备(1-2)，接收来自地面的遥控指令，并对遥测程序(2-2)及固态记录器(3-3)进行控制；
星载计算机(2)：
包括生成实时遥测帧、延时遥测帧、组合遥测帧，送S波段应答机(1-3、1-4)传输至地面；遥测缓存器(2-3)用于存放延时遥测帧；将实时遥测帧，转换成符合CCSDS格式的遥测包，再通过1553B总线(4)发送给数传信息处理器(3-1)；
星载数传(3)：
包括数传信息处理器(3-1)接收实时遥测包，通过L波段发射机(3-2)实时传输给地面；固态记录器(3-3)，1:1记录实时遥测包，并通过X波段发射机(3-4)传输给地面；
1553B总线(4)：
向数传信息处理器(3-1)发送由星载计算机(2)生成的实时遥测包。
所述的星载计算机(2)，处理卫星遥测信号按下列步骤进行：
1)遥测采样组帧(2-1)对由星载遥测采集设备(1-1)送来的卫星遥测信号，进行采样、组帧，生成每0.5s的实时遥测帧；
2)遥测程序(2-2)将实时遥测帧调制后送S波段应答机(1-3、1-4)传输至地面；
3)遥测程序(2-2)根据遥控指令将实时遥测帧，按一定采样比例转换成延时遥测帧记录至遥测缓存器(2-3)，在境内根据遥控指令，将实时遥测帧与延时遥测帧按1∶2比例编排形成组合遥测帧，调制后送S波段应答机(1-3、1-4)传输至地面；
4)遥测程序(2-2)在每0.5s的实时遥测帧生成后，通过改变遥测帧的头部格式，转换成符合CCSDS格式的遥测包，再通过1553B总线(4)发送给数传信息处理器(3-1)。
所述的星载数传(3)对于由星载计算机(2)通过1553B总线(4)送来的遥测数据包处理按以下步骤进行：
1)数传信息处理器(3-1)接收由星载计算机(2)通过1553B总线(4)送来的实时遥测包，并通过L波段发射机(3-2)实时传输给地面；
2)数传信息处理器(3-1)将实时遥测包送至固态记录器(3-3)，按照1:1记录；
3)在境内，固态记录器(3-3)接收由星载遥控设备(1-2)送来的遥控指令，不再记录由数传信息处理器(3-1)送来的实时遥测包，并将记录在固态记录器(3-3)内的全球延时遥测包通过X波段发射机(3-4)传输给地面。
所述的多通道遥测传输系统，在可靠性设计上，还可以形成以下组合工作模式：
1)星载计算机与S波段发射机的卫星实时遥测传输模式；
2)星载计算机与S波段发射机的卫星组合遥测传输模式，即实时遥测帧和延时遥测帧按1:2编排成组合遥测帧；
3)星载计算机与数传信息处理器加L波段发射机的卫星实时遥测传输模式；
4)星载计算机、数传信息处理器与固态记录器加X波段发射机的卫星延时遥测传输模式。
由于全球范围内的遥测数据借用了高速传输遥感数据的数传通道(L频段和X频段)下传，以某型号太阳同步轨道为例，该型号的遥测帧生成速率为4096bps，一天内所产生的337.5Mbits遥测数据完全可以在境内传输完毕，且不会给数传增加过多负担，缓解了测控S频段的下传压力，实现了全球1:1遥测数据传输。按照传统的遥测子系统设计方案，一天内所能下传的遥测量约为5.27Mbits。采用多通道遥测传输方案后，所下传的遥测数据量是传统方案的64倍。
由于数传通道传输的遥测数据是在计算机组成的实时遥测帧生成后，通过改变遥测帧的头部格式，转换成的符合CCSDS格式的遥测包，因此数传通道与测控通道传输的遥测数据为同源数据。并且L波段和X波段传输的遥测数据通过纠错编码和卷积编码保证了较低的误码率，经过地面数据处理，结果表明不同波段通道下传的遥测数据同一时刻的数据具有完全一致性。
附图说明
图1是本发明多通道遥测传输系统的结构框图；
图2是目前使用的遥测子系统的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步解释。
图1所示为本发明提供的一种多通道遥测传输系统，是一种大容量、全球1:1记录的遥测采集、存储及传输设计方案。全球遥测采用了多通道多波段下传至地面站，境内S波段下传速率为4096bps，内容包括实时和延时遥测数据；L波段传输速率为4.2Mbps，内容为实时遥测；X波段传输速率为93Mbps，内容为全球延时遥测。系统包括：
1)遥测采集设备(1-1)：用于采集遥测信号，送至计算机(2)；
2)遥控设备(1-2)：用于接收来自地面的遥控指令，送至计算机(2)；
3)计算机(2)：
可用于对由遥测采集设备(1-1)送来的遥测信号，进行采样、组帧，生成每0.5s的实时遥测帧。遥测程序(2-2)根据遥控设备(1-2)送来的不同遥控指令完成以下功能：将实时遥测帧调制后送S波段应答机(1-3、1-4)传输至地面；将实时遥测帧，按一定采样比例转换成延时遥测帧记录至遥测缓存器(2-3)，在境内根据遥控指令，将实时遥测帧与延时遥测帧按1∶2比例编排形成组合遥测帧，调制后送S波段应答机(1-3、1-4)传输至地面；在每0.5s的实时遥测帧生成后，通过改变遥测帧的头部格式，转换成符合CCSDS格式的遥测包，再通过1553B总线(4)发送给数传信息处理器(3-1)。
4)数传(3)：
数传信息处理器(3-1)接收由计算机(2)通过1553B总线(4)送来的实时遥测包，一路通过L波段发射机(3-2)实时传输给地面，同时一路送至固态记录器(3-3)，按照1:1记录。在境内，固态记录器(3-3)接收由遥控设备(1-2)送来的遥控指令，不再记录由数传信息处理器(3-1)送来的实时遥测包，而是将记录在固态记录器(3-3)内的全球延时遥测包通过X波段发射机(3-4)传输给地面。
5)1553B总线(4)：
用于向数传信息处理器(3-1)发送由计算机(2)生成的实时遥测包；
在可靠性设计上，大容量、多通道、全球1:1遥测采集、存储及传输技术方案，可以形成以下组合工作模式：
1)计算机与S波段发射机的实时遥测传输模式；
2)计算机与S波段发射机的组合遥测传输模式(实时遥测帧和延时遥测帧按1:2编排成组合遥测帧)；
3)计算机与数传信息处理器加L波段发射机的实时遥测传输模式；
4)计算机、数传信息处理器与固态记录器加X波段发射机的延时遥测传输模式。
显然，本领域的技术人员可以实施对本发明的大容量、多通道、全球1:1遥测采集、存储及传输技术方案的遥测传输系统，进行各种改动和变形而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若这些修改和变形属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变形在内。

Claims (4)

1.一种多通道遥测传输系统，其特征在于，该系统包括：
星上测控(1)：
包括星载遥测采集设备(1-1)，采集整星遥测信号；星载遥控设备(1-2)，接收来自地面的遥控指令，并对遥测程序(2-2)及固态记录器(3-3)进行控制；
星载计算机(2)：
包括生成实时遥测帧、延时遥测帧、组合遥测帧，送S波段应答机(1-3、1-4)传输至地面；遥测缓存器(2-3)用于存放延时遥测帧；将实时遥测帧，转换成符合CCSDS格式的遥测包，再通过1553B总线(4)发送给数传信息处理器(3-1)；
星载数传(3)：
包括数传信息处理器(3-1)接收实时遥测包，通过L波段发射机(3-2)实时传输给地面；固态记录器(3-3)，1∶1记录实时遥测包，并通过X波段发射机(3-4)传输给地面；
1553B总线(4)：
向数传信息处理器(3-1)发送由星载计算机(2)生成的实时遥测包。
2.如权利要求1所述的多通道遥测传输系统，其特征在于：所述的星载计算机(2)，处理卫星遥测信号按下列步骤进行：
1)遥测采样组帧(2-1)对由星载遥测采集设备(1-1)送来的卫星遥
测信号，进行采样、组帧，生成每0.5s的实时遥测帧；
2)遥测程序(2-2)将实时遥测帧调制后送S波段应答机(1-3、1-4)传输至地面；
3)遥测程序(2-2)根据遥控指令将实时遥测帧，按一定采样比例转换成延时遥测帧记录至遥测缓存器(2-3)，在境内根据遥控指令，将实时遥测帧与延时遥测帧按1∶2比例编排形成组合遥测帧，调制后送S波段应答机(1-3、1-4)传输至地面；
4)遥测程序(2-2)在每0.5s的实时遥测帧生成后，通过改变遥测帧的头部格式，转换成符合CCSDS格式的遥测包，再通过1553B总线(4)发送给数传信息处理器(3-1)。
3.如权利要求1所述的多通道遥测传输系统，其特征在于：所述的星载数传(3)对于星载计算机(2)通过1553B总线(4)送来的实时遥测包处理按以下步骤进行：
1)数传信息处理器(3-1)接收由星载计算机(2)通过1553B总线(4)送来的实时遥测包，并通过L波段发射机(3-2)实时传输给地面；
2)数传信息处理器(3-1)将实时遥测包送至固态记录器(3-3)，按照1：1记录；
3)在境内，固态记录器(3-3)接收由星载遥控设备(1-2)送来的遥控指令，不再记录由数传信息处理器(3-1)送来的实时遥测包，并将记录在固态记录器(3-3)内的全球延时遥测包通过X波段发射机(3-4)传输给地面。
4.如权利要求1所述的多通道遥测传输系统，其特征在于，形成以下组合工作模式：
1)星载计算机与S波段发射机的卫星实时遥测传输模式；
2)星载计算机与S波段发射机的卫星组合遥测传输模式，即实时遥测帧和延时遥测帧按1∶2编排成组合遥测帧；
3)星载计算机与数传信息处理器加L波段发射机的卫星实时遥测传输模式；
4)星载计算机、数传信息处理器与固态记录器加X波段发射机的卫星延时遥测传输模式。
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Assignee: Shanghai Lizheng Satellite Application Technology Co., Ltd.

Assignor: Shanghai Satellite Engineering Research Institute

Contract record no.: 2014310000037

Denomination of invention: Multi-channel telemetry transmission system

Granted publication date: 20130327

License type: Exclusive License

Record date: 20140227

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