CN102833132B - 一种星载数据复接器检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种星载数据复接器检测方法，是一种利用虚拟信道、对分时复用的不连续数据的CRC校验的方法，根据数据格式中的虚拟信道标识符、虚拟信道计数器、BPDU导头信息等，实时计算每路数据每一个数据包的CRC校验和，并与发送端预存的CRC校验和相比较，完成对各路有效数据的实时判断，能够快速，高效的检测数据复接器功能的正确性，可以验证数据复接过程、信道编码过程和通道传输过程。该检测方法简单、易于实现自动化，可实现快速、实时地对星载数据复接器进行检测，尤其适用在宇航产品的环境试验阶段。
Description
技术领域
本发明涉及一种星载数据复接器检测方法，尤其涉及一种基于虚拟信道的星载数据复接器检测方法，属于航天检测技术领域。
背景技术
星载数据复接器为遥感卫星数传分系统的一个关键设备，一般功能为：接收多路信源数据(可见光压缩数据、光谱数据、其它载荷数据、卫星平台数据等)，采用“虚拟信道”和“分包”的概念，对输入数据进行组织，按照CCSDS协议形成统一的数据格式；之后进行复接，将不同信源的数据装配成统一的传输帧，经同一物理信道在星一星或星一地间传输。
每路信源数据的输出一般包括门控、时钟、数据等3个信号，如图1所示，此处门控(FLAG)高电平表示有效数据(需要处理及传输)，门控低电平表示无效数据，根据实际情况，也可以相反。一个有效门控(一个t1时间段)对应的数据称为一包数据，一般长度在几K字节到几十兆字节不等。为便于在空间链路中传输，根据CCSD AOS建议，需要将一包数据分为若干段数据，并且在每段数据前添加同步字、虚拟信道标识符、帧计数器、BPDU导头等，在每段数据后添加RS或LDPC校验符，形成若干段数据传输帧。图2所示为“分包”示意图，一包原始数据即为一个有效门控对应的数据。数据复接器根据传输数据域长度将每一包数据进行“分包”，封装成统一格式的传输帧，当一包数据不能分成整数帧时，用约定好的数据将数据域补齐够一帧完整的传输帧，并在该帧的格式区内的BPDU导头位进行标识，如图3所示，标识其有效数据个数，以区分该帧数据是满帧数据还是半帧补齐的数据。
数据复接器接收多路如上所述的信源数据，对于每路数据，按照CCSDS协议进行分包封装，之后在多路分包封装数据之间，采用动态调度的策略进行复接，为保持下行数据的完整性和连续性，在多路信源都不满足下传条件时，填充空帧数据进行下传，空帧在传输帧格式的虚拟信道标识符中进行标识，如图3所示。
对星载数据复接器的检测，工程中常用的方法是采用基于采集判读的检测方法，检测框图如图4所示。检测过程为：数据模拟源用于模拟多路信源数据(可见光压缩数据、光谱数据、其它载荷数据、卫星平台数据等)，星载数据复接器完成输入多路数据的复接后输出到数据采集设备；数据采集设备采集数据复接器输出的数据转存入计算机硬盘，通过测试软件和人工操作分析数据的正确性。基于采集判读的检测方法无法实现实时检测，而上述测试指标均需通过编写相应的测试软件并结合人工计算分析来实现，耗时耗力。随着新一代星载数据复接器的研制，基于采集判读的检测方法表现出明显的局限性。一方面，数据复接器输出的数据速率高达5Gbps，已经超出了目前数据采集设备的接收处理能力，传统的采集设备最大采集30分钟，转存入计算机时通常的硬盘存储量已经不够，只能实现短时数据采集；另一方面，采集判读效率低下，且无法进行实时检测。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出一种星载数据复接器检测方法，该检测方法使用设备简单、测试直观、易于实现自动化，可实现快速、实时地对星载数据复接器进行检测。
本发明的技术解决方案是：一种星载数据复接器检测方法，步骤如下：
(1)模拟数据源根据星上有效载荷数据的格式模拟输出多路信源数据，同时模拟数据源对每路信源数据的每一个数据包进行CRC校验编码，并将每个数据包的CRC校验结果放在每包数据的最后两个字节，得到每路信源数据的原始CRC校验结果；
(2)模拟输出的多路信源数据输入数据复接器后，数据复接器按照CCSDS协议将各路信源数据进行分包、复接封装形成统一的帧格式数据并输出；
(3)对数据复接器输出的帧格式数据进行帧同步头检测，当帧同步头正确时根据帧格式数据中的虚拟信道标识符分解出复接后的各路信源数据；
(4)对复接后的各路信源数据进行有效数据区提取，对每路信源数据提取出的有效数据区中每个数据包进行CRC校验，得到复接后的各路信源数据CRC校验结果；
(5)对复接后的各路信源数据CRC校验结果与对应路信源数据的原始CRC校验结果进行比较，如果所有路信源数据的比较结果均相同，则数据复接器工作正常，否则数据复接器工作异常；
(6)完成星载数据复接器的检测。
所述步骤(4)中对每路信源数据提取出的有效数据区中每个数据包进行CRC校验的方法为：对其中一路信源数据有效数据区中任意一个数据包的第一帧有效数据进行CRC校验计算；将第一帧有效数据的CRC校验结果作为该数据包第二帧有效数据的初始值，再对第二帧有效数据进行CRC校验计算，依此类推，直到完成该数据包最后一帧有效数据的CRC校验计算；将该数据包最后一帧有效数据的CRC校验结果作为该路信源数据该数据包的CRC校验结果。
本发明与现有技术相比的有益效果在于：本发明提出的星载数据复接器检测方法，是一种利用虚拟信道、对分时复用的不连续数据的CRC校验的方法，根据数据格式中的虚拟信道标识符、虚拟信道计数器、BPDU导头信息等，实时计算每路数据每一个数据包的CRC校验和，并与发送端预存的CRC校验和相比较，完成对各路有效数据的实时判断，能够快速，高效的检测数据复接器功能的正确性，可以验证数据复接过程、信道编码过程和通道传输过程。该检测方法简单、易于实现自动化，可实现快速、实时地对星载数据复接器进行检测，尤其适用在宇航产品的环境试验阶段。
附图说明
图1为每路信源数据的输出组成示意图；
图2为数据分包示意图；
图3为数据复接器输出的帧格式数据组成图；
图4为现有基于采集判读的检测原理图；
图5为本发明的检测原理图；
图6为本发明检测方法的硬件实现框图；
图7为数据复接器与检测设备连接框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明：
根据数据复接器CCSDS(符合空间数据系统咨询委员会)AOS(高级在轨系统)协议和格式“分包”特点，本发明提出一种利用虚拟信道对数据复接后的多路原始数据进行CRC计算，从而实现对数据正确性快速有效地检测。传统的CRC校验检测数据的方法主要针对信道的误码进行检错，应用于物理信道的一段连续的码流，如何对多路不同信源的数据在经过数据复接、数据处理后的正确性进行检测，本发明提出了利用虚拟信道计算CRC的方法，如图5所示，具体实现如下：
(1)模拟数据源根据星上有效载荷数据的格式模拟输出多路信源数据，同时模拟数据源对每路信源数据的每一个数据包进行CRC校验编码，并将每个数据包的CRC校验结果放在每包数据的最后两个字节，得到每路信源数据的原始CRC校验结果；
例如：A路数据、B路数据和C路数据分别代表多路不同信源数据的一个数据包(信源数据通常以包的形式输出，一包数据指的是该路一个有效门控对应的数据)，在数据输出之前先对每路数据的每个数据包进行CRC校验，并将校验结果填在这包数据的最后两个字节；
(2)模拟输出的多路信源数据输入数据复接器后，数据复接器按照CCSDS协议将各路信源数据进行分包、复接封装形成统一的帧格式数据并输出；
多路信源数据经过数据复接器，根据格式要求的数据域宽度，将每包数据分割填在传输数据帧的数据域内，不够整帧的补齐数据并在格式区内的BPDU导头部分标识该帧的有效数据个数。
(3)对数据复接器输出的帧格式数据进行帧同步头检测，当帧同步头正确时根据帧格式数据中的虚拟信道标识符分解出复接后的各路信源数据；
(4)对复接后的各路信源数据进行有效数据区提取，对每路信源数据提取出的有效数据区中每个数据包进行CRC校验，得到复接后的各路信源数据CRC校验结果；
如何对分包复接后信源数据的正确性进行检测，以A路信源数据为例，如图6所示，在数据复接器输出的帧格式数据中根据虚拟信道标识符提取出A路信源数据有效数据区中任意数据包的第一帧有效数据，并计算其CRC校验和，将计算的CRC校验结果作为A路信源数据有效数据区中该数据包第二帧有效数据的初始值，继续计算CRC校验和，依此类推直到完成A路信源数据该数据包的最后一帧有效数据的CRC校验计算，最后将该数据包最后一帧有效数据的CRC校验结果作为A路信源数据该数据包的CRC校验结果。
在计算最后一帧有效数据的CRC校验和时，由帧格式中的BPDU导头可以判断此帧是否为该数据包的最后一帧，并且知道该帧的数据域内包含的有效数据个数，CRC校验只计算到该帧有效数据的最后一个字节，填充的补齐数据不计算。
(5)对复接后的各路信源数据CRC校验结果与对应路信源数据的原始CRC校验结果进行比较，如果所有路信源数据的比较结果均相同，则数据复接器工作正常，否则数据复接器工作异常；
(6)完成星载数据复接器的检测。
该检测方法已在硬件设备中得到验证，在实际工程中得到的使用，硬件检测框图如图7所示。其中检测设备为本文所提出的检测方法的硬件实现平台。在硬件实现中，为方便使用，增加了同步头锁定和界面显示单元，具体的执行流程为：检测设备根据星上有效载荷数据的格式模拟输出多路信源数据(可见光压缩数据、光谱数据、其它载荷数据、卫星平台数据等)，在输出的同时对于每路信源数据的每一个数据包进行CRC校验编码，并将CRC校验结果放在每包数据的最后两个字节；模拟数据输入数据复接器后，数据复接器按照CCSDS协议将各路数据分包、复接封装形成统一的数据帧格式。检测设备接收数据复接器输出的格式数据，首先检测帧同步头，同步头锁定的结果在显示单元显示，其次根据数据格式中的虚拟信道标识符将连续的数据帧中各路信源数据进行分解，在分解后的各路信源数据中搜索虚拟信道计数器、BPDU导头，分析计数器是否连续，无丢帧，将分析结果在显示单元显示，最后提取各路载荷的有效数据区部分，根据步骤(4)介绍的方法计算复接后每路信源每个有效数据区每包数据的校验和，并与模拟源发送的每包原始数据的最后两个字节的CRC校验结果相比较，完成对各路有效数据区数据内容正确性的实时判断，根据虚拟信道标识符对应的将比对结果在显示单元显示。
在实际应用中，检测设备的检测功能灵活，可以通过使用者的需求设置检测功能，由当前使用检测设备的时机和使用人意愿决定，如果数据复接器处于设备调试阶段，使用人员可以通过开关设置选择接收到的数据错一次显示灯闪一次，实时显示错误以便调试人员及时采取措施；如果数据复接器处于调试完成、环境试验阶段，需要数据复接器一天24小时开机，使用者可以通过开关设置选择接收数据错一次则该路数据的灯常亮，从而实现无需人员值守，24小时后观察结果即可清楚单机老练试验是否通过。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
Claims (1)
1.一种星载数据复接器检测方法，其特征在于步骤如下：
(1)模拟数据源根据星上有效载荷数据的格式模拟输出多路信源数据，同时模拟数据源对每路信源数据的每一个数据包进行CRC校验编码，并将每个数据包的CRC校验结果放在每包数据的最后两个字节，得到每路信源数据的原始CRC校验结果；
(2)模拟输出的多路信源数据输入数据复接器后，数据复接器按照CCSDS协议将各路信源数据进行分包、复接封装形成统一的帧格式数据并输出；
(3)对数据复接器输出的帧格式数据进行帧同步头检测，当帧同步头正确时根据帧格式数据中的虚拟信道标识符分解出复接后的各路信源数据；
(4)对复接后的各路信源数据进行有效数据区提取，对每路信源数据提取出的有效数据区中每个数据包进行CRC校验，得到复接后的各路信源数据CRC校验结果；
(5)对复接后的各路信源数据CRC校验结果与对应路信源数据的原始CRC校验结果进行比较，如果所有路信源数据的比较结果均相同，则数据复接器工作正常，否则数据复接器工作异常；
(6)完成星载数据复接器的检测；
所述步骤(4)中对每路信源数据提取出的有效数据区中每个数据包进行CRC校验的方法为：对其中一路信源数据有效数据区中任意一个数据包的第一帧有效数据进行CRC校验计算；将第一帧有效数据的CRC校验结果作为该数据包第二帧有效数据的初始值，再对第二帧有效数据进行CRC校验计算，依此类推，直到完成该数据包最后一帧有效数据的CRC校验计算；将最后一帧有效数据的CRC校验结果作为该路信源数据有效数据区中该数据包的CRC校验结果。
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