CN106502934A

CN106502934A - 高速一体化星载数据管理系统

Info

Publication number: CN106502934A
Application number: CN201610982941.9A
Authority: CN
Inventors: 李�杰; 周伟; 杨胜波; 刘东旭; 冯晓雪; 谭竹慧; 陈根久
Original assignee: Shanghai Engineering Center for Microsatellites
Current assignee: Shanghai Engineering Center for Microsatellites
Priority date: 2016-11-09
Filing date: 2016-11-09
Publication date: 2017-03-15

Abstract

本发明提供一种高速一体化星载数据管理系统，包括：载荷数据接收通道，用于接收载荷单机发送的载荷数据；实时数据接收通道，用于接收卫星平台发送的实时遥测数据；存储区域管理单元，与载荷数据接收通道连接，用于对不同的载荷数据分配不同地址区段的存储空间进行存储；存储阵列，与所述存储区域管理单元连接，用于存储载荷数据；组复接帧单元，与所述存储区域管理单元对应连接，用于对从所述存储阵列中读取的载荷数据进行组合复接以形成复接帧；信道复接单元，用于对复接帧和实时遥测数据进行复接，以形成数据传输帧；信道编码单元，用于对所述数据传输帧进行编码处理，通过数传/遥测发射一体机，将所述编码后数据进行发送。本发明解决了星载数据管理系统体积、功耗、质量和成本的问题。

Description

高速一体化星载数据管理系统

技术领域

本发明涉及卫星数据管理领域，特别是涉及一种高速一体化星载数据管理系统。

背景技术

对卫星而言，数据管理系统在整星电子系统中占据重要地位，直接关系到卫星任务的成败。目前主流的卫星数据管理系统采用“复接器+存储器”的设计架构，将卫星的数据管理系统设计成单独的两大模块。如此架构设计的卫星数据管理系统普遍用于较大型的卫星；而对于微纳卫星而言，这个架构存在明显的缺点，比如系统体积较大，质量较大，功耗较高，成本大等。不适用于对功耗、成本、体积、质量都较为敏感的微纳卫星。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种高速一体化星载数据管理系统，用于解决现有卫星数据管理系统设计架构存在的系统体积大、质量大、功耗高、以及成本大不能适用于微纳卫星的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种高速一体化星载数据管理系统，包括：

载荷数据接收通道，与对应的载荷单机连接，用于接收所述载荷单机发送的载荷数据；

实时数据接收通道，与卫星平台连接，用于接收所述卫星平台发送的实时遥测数据；

存储区域管理单元，与所述载荷数据接收通道连接，用于对不同的载荷数据分配不同地址区段的存储空间进行存储；

存储阵列，与所述存储区域管理单元连接，用于存储所述存储管理单元分配的载荷数据；

组复接帧单元，与所述存储区域管理单元对应连接，用于对所述存储区域管理单元从所述存储阵列中读取的载荷数据进行组合复接以形成复接帧；

信道复接单元，与所述组复接帧单元和所述实时数据接收通道连接，用于对所述组复接帧单元形成的复接帧和所述实时数据接收通道接收的实时遥测数据进行复接，以形成数据传输帧；

信道编码单元，与所述信道复接单元连接，将信道复接单元生成的传输帧进行信道编码，通过数传发射机，将所述编码后的数据传输帧进行发送。

优选地，还包括与所述存储阵列对应连接的存储控制单元，所述存储控制单元与所述存储区域管理单元连接，所述存储控制单元包括接口模块、写入校验模块、读取校验模块、以及控制模块；

所述接口模块用于生成对应所述存储阵列的操作时序，所述操作时序包括复位、读ID、写数据、读数据、以及擦除；

所述写入校验模块用于对写入所述存储阵列的载荷数据进行ECC校验以生成校验码并存储；

所述读取校验模块用于对从所述存储阵列中读取的载荷数据进行ECC校验生成校核码；

所述控制模块与所述接口模块、所述写入校验模块、以及所述读取校验模块控制连接，用于对所述存储阵列进行初始化、数据写入、数据读出、擦除、坏块标记操作，在数据读出时，所述控制模块比对对应读出的数据的所述读取校验模块生成的校核码和所述写入校验模块生成的校验码，若比对成功，则输出数据，若比对发生错误，则纠正错误或标记坏块，并输出数据。

优选地，还包括连接于所述存储区域管理单元和所述存储控制单元之间的通道复接与仲裁单元和存储使用仲裁单元；

通道复接与仲裁单元用于为所述载荷数据通道配置固定的优先级，在进行存储时以所配置的优先级进行仲裁；

所述存储使用仲裁单元用于仲裁不同区域对FLASH阵列的使用权。获得使用权的存储区域，可以对FLASH阵列进行写入、读出、擦除的操作。

所述存储控制单元使用并行FLASH擦除、流水线写入的方式管理FLASH阵列。

优选地，还包括连接于所述信道复接单元和所述数传发射机之间的信道编码单元，所述信道编码单元用于对所述数据传输帧进行编码、加扰、并串转换、分路、以及卷积编码处理，以输出CLK信号、I路信号、以及Q路信号发送给所述数传发射机。

优选地，还包括指令控制单元，所述指令控制单元通过CAN总线连接微纳卫星平台总线，用于接收所述微纳卫星平台总线发送的控制指令和获取系统状态并通过所述微纳卫星平台总线发送状态数据。

优选地，所述存储区域管理单元包括坏块管理模块、写指针管理模块、读指针管理模块、以及擦除指针管理模块；

所述坏块管理模块内存储有坏块表，所述坏块表内存储有被标记为坏块的所述存储阵列中的存储块编号，所述坏块管理模块用于在所述存储区域管理单元结束当前操作后跳转到获得的所述存储阵列中的下一个存储块；

所述写指针管理模块，用于在向所述存储区域管理单元获得使用权限后向所述坏块管理模块所获得的存储块写入载荷数据；

所述读指针管理模块，用于根据所述存储区域管理单元的继续读指令，从当前读指针开始继续读出数据，直至数据读空为止，还用于根据所述存储区域管理单元的指定块读指令读出指定的存储块中的数据；

所述擦除指针管理模块用于擦除所述存储阵列中的存储块内的数据。

优选地，所述存储区域管理单元中还设有区域缓存区，所述区域缓存区用于存储所述读指针管理模块读出的数据，且所述区域缓存区与所述组复接帧单元连接，在所述区域缓存区内存储的数据长度满足设定帧长时，所述区域缓存区将所存储的数据发送给所述组复接帧单元进行组合复接。

优选地，还包括连接于所述组复接帧单元和所述信道复接单元之间的复接帧缓存单元，所述复接帧缓存单元用于存储所述组复接帧单元形成的复接帧，所述复接帧的结构包括虚拟信道标识符、地址信息、以及有效数据，所述虚拟信道标识符用于标识数据类型，所述地址信息用于标识所述有效数据所在存储序列中存储块的地址编号。

优选地，所述信道复接单元对所述实时遥测数据采用全同步方式进行复接，将所述实时遥测数据封装于所述数据传输帧的预设时隙予以发送；所述信道复接单元对所述复接帧采用非同步方式进行复接，将根据不同复接帧的不同情况按非固定时隙进行数据发送。

优选地，所述信道复接单元将所述复接帧封装于所述数据传输帧的预设时隙之间时，当所述复接帧缓存单元中存在完整的复接帧时，将完整的复接帧取出并封装于所述数据传输帧的预设时隙之间；当所述复接帧缓存单元中不存在完整的复接帧时，于所述数据传输帧的预设时隙之间封装填充帧。

如上所述，本发明的一种高速一体化星载数据管理系统，具有以下有益效果：

本发明的高速一体化星载数据管理系统，是可与微纳卫星计算机电子学模块集成的数据管理系统，提供卫星载荷数据的存储和回放，实时遥测数据转发等功能；具有高速数据接收、存储能力；具备多路数据复接能力；具备数传信道编码功能；还具备数据点播回放和实时回放功能。

附图说明

图1显示为本发明高速一体化星载数据管理系统外部接口示意图。

图2显示为本发明高速一体化星载数据管理系统的系统框图。

图3显示为本发明高速一体化星载数据管理系统中载荷数据采样方法的结构示意图。

图4显示为本发明高速一体化星载数据管理系统中存储阵列的组织方式示意图。

图5显示为本发明高速一体化星载数据管理系统中存储阵列的流水线写入的结构示意图。

图6显示为本发明高速一体化星载数据管理系统中复接帧的结构示意图。

图7显示为本发明高速一体化星载数据管理系统中实时遥测数据复接帧进行复接的结构示意图。

图8显示为本发明高速一体化星载数据管理系统中信道编码单元的处理流程图。

元件标号说明

11～13 载荷单机

14 卫星平台

15 微纳卫星平台总线

16 测控数传一体机

20 高速一体化星载数据管理系统

201a～201c 载荷数据接收通道1～3

202a～202c 存储区域管理单元1～3

203 通道复接与仲裁单元

204 存储使用仲裁单元

205a～205b 存储控制单元1～2

206a～206b 存储阵列1～2

207a～207c 组复接帧单元

208a～208b 实时数据接收通道1～2

209 复接帧缓存单元

210 信道复接单元

211 组数传发送帧

212 信道编码单元

213 指令控制单元

31 串并转换后的数据

32 采样使能信号

33 数据采样器A

34 数据采样器B

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

请参阅图1，本发明提供一种高速一体化星载数据管理系统，可与微纳卫星计算机电子学模块集成的数据管理系统，提供卫星载荷数据存储、回放，实时遥测数据转发等功能；具备高速数据接收、存储能力；具备多路数据复接能力；具备数传信道编码功能；具备数据点播回放和实时回放功能。充分满足微纳卫星对功耗、成本、体积和质量的要求，解决了现有技术中的架构不适用于微纳卫星的问题。下面结合附图对本发明高速一体化星载数据管理系统进行说明。

如图1所示，本发明的一种高速一体化星载数据管理系统20，通过载荷数据通道与载荷单机通信连接，连接载荷单机的数量可以根据需要进行选择，在图1所示的实施例中，高速一体化星载数据管理系统20通过载荷数据通道1与载荷单机11通信连接，通过载荷数据通道2与载荷单机12通信连接，通过载荷数据通道3与载荷单机13通信连接。高速一体化星载数据管理系统20通过独立的载荷数据通道与对应的载荷单机通信连接，用于存储载荷单机发送的载荷数据。高速一体化星载数据管理系统20通过实时数据通道与卫星平台14连接，用于传输卫星平台14的实时遥测数据。高速一体化星载数据管理系统20通过CAN总线与微纳卫星平台总线15连接，用于接收控制指令和发送状态数据。高速一体化星载数据管理系统20通过数传通道与数传发射机16连接，用于将载荷数据和实时遥测数据发送至地面。

结合图2所示，本发明高速一体化星载数据管理系统20包括载荷数据接收通道、实时数据接收单元、存储区域管理单元、通道复接与仲裁单元203、存储使用仲裁单元204、存储控制单元、存储阵列、组复接帧单元、复接帧缓存单元209、信道复接单元210、组数传发送帧211、信道编码单元212、指令控制单元213、以及数传发射机16。其中载荷数据接收通道与载荷单机对应连接，该高速一体化星载数据管理系统20连接几个载荷单机就会设置几个载荷数据接收通道。存储区域管理单元与载荷数据接收通道对应设置。组复接帧单元与存储区域管理单元对应连接。在图2所示的实施例中，该高速一体化星载数据管理系统20包括有3个载荷数据接收通道，分别是载荷数据接收通道201a，载荷数据接收通道201b，和载荷数据接收通道201c，分别用于接收对应的载荷单机发送的载荷数据。相应的，存储区域管理单元202a与载荷数据接收通道201a连接，用于管理载荷数据接收通道201a接收的载荷数据，主要是写指针、读指针、擦除指针的管理。存储区域管理单元202b与载荷数据接收通道201b连接，存储区域管理单元202c与载荷数据接收通道201c连接。存储区域管理单元201a、201b、201c均与通道复接与仲裁单元203连接，通道复接与仲裁单元203与存储使用仲裁单元204连接，存储使用仲裁单元204连接存储控制单元205a和存储控制单元205b，存储控制单元205a与存储阵列206a对应连接，存储控制单元205b与存储阵列206b对应连接，其中的存储控制单元与存储阵列对应设置，该高速一体化星载数据管理系统20可以根据需要对存储阵列进行扩展或裁剪。组复接帧单元207a与存储区域管理单元202a对应连接，组复接帧单元207b与存储区域管理单元202b对应连接，组复接帧单元207c与存储区域管理单元202c对应连接。组复接帧单元207a、207b、207c与信道复接单元210连接，实时数据接收通道208a、208b与信道复接单元210连接，信道复接单元210与组数传发送帧211连接，组数传发送帧211与信道编码单元212连接，信道编码单元212与数传发射机16连接。

载荷数据接收通道201a，201b，201c与对应的载荷单机连接，用于接收载荷单机发送的载荷数据。载荷数据接收通道所接收的载荷数据一般为串行数据，结合图3所示，该高速一体化星载数据管理系统20使用载荷数据时钟对载荷数据进行帧同步，然后进行串并转换，产生串并转换后的数据31和采样使能信号32。转换后的并行数据再使用系统时钟对其进行采样，并将采样后的数据存储到先入先出队列(FIFO，First Input First Output)。高速一体化星载数据管理系统20使用数据采样器33和数据采样器34对转换后的数据进行交替采样，以达到最大采样能力。另外，将载荷数据随入时钟分频后被系统时钟进行采样，检测随入时钟跳变。在载荷加电时钟常有的情况下，由此可以判断载荷加电情况。以此可以实现载荷通道自动打开的功能。高速一体化星载数据管理系统20可以通过设置串并转换单元来实现上述载荷数据的转换。

实时数据接收通道208a，208b与卫星平台14连接，用于接收卫星平台14发送的实时遥测数据。

存储区域管理单元与载荷数据接收通道对应连接，用于对不同的载荷数据分配不同地址区段的存储空间进行存储。存储区域管理单元202a对载荷数据接收通道201a接收的载荷数据进行存储空间的分配，并对该载荷数据进行管理，存储区域管理单元202b，202c的工作原理与存储区域管理单元202a相同。存储区域管理单元主要是写指针、读指针、擦除指针的管理。考虑到存储阵列中的存储块耗损控制要求和载荷数据流连续性的特点，存储区域管理单元采用存储区域循环使用，日志型记录的方法对载荷数据进行存储。另外，存储阵列还需要进行坏块管理。本发明中的存储区域管理单元包括坏块管理模块、写指针管理模块、读指针管理模块、以及擦除指针管理模块。

存储区域管理单元中的坏块管理模块内存储有坏块表，坏块表内存储有被标记为坏块的存储阵列中的存储块编号。坏块表用于表示存储阵列中所有存储块的好坏情况。当读、写、擦除进行时，都需要查询坏块表以获得下一个好块，即好的存储块。当本存储块操作完毕后，坏块管理模块将自动跳转到获得的下一个好块(存储块)，继续操作。坏块管理模块用于在存储区域管理单元结束当前操作后跳转到获得的存储阵列中的下一个存储块，对获得的存储块需要查询坏块表，以确保所获得存储块为好块。该坏块管理模块的主要功能是当写、读、擦除的下一个存储块被使用时，立即查询坏块表，获取新的下一个块。

存储区域管理单元中的写指针管理模块，用于在向存储区域管理单元获得使用权限后向坏块管理模块所获得的存储块写入载荷数据。该写指针管理模块的管理类似于循环缓冲区。在载荷FIFO半满或者载荷通道已关闭但载荷FIFO不空的情况下，写指针管理模块向存储区域管理单元申请存储块的使用权限，获取使用权后，将数据写入存储块中。

存储区域管理单元中的读指针管理模块，用于根据存储区域管理单元的继续读指令，从当前读指针开始继续读出数据，直至数据读空为止，还用于根据存储区域管理单元的指定块读指令读出指定的存储块中的数据。存储区域管理单元中设置了两种读模式，一种是继续读，另一种是指定块读。在继续读模式下，存储区域管理单元生成继续读指令给读指针管理模块，以令其从当前读指针开始，继续读出数据，直到数据读空为止。在指定块读模式下，存储区域管理单元生成指定块读指令给读指针管理模块，以令其根据控制指令参数，读出指定的存储块的数据。

在存储区域管理单元中还设有区域缓存区(FIFO)，该区域缓存区用于存储读指针管理模块读出的数据，且区域缓存区与组复接帧单元连接，在区域缓存区内存储的数据长度满足设定帧长时，区域缓冲区将所存储的数据发送给组复接帧单元进行组合复接。读指针管理模块在从存储阵列中获得数据后，存入区域缓存区中，当区域缓存区的数据足够组数传发送帧时，将数据送出组复接帧。

存储区域管理单元中的擦除指针管理模块用于擦除存储阵列中的存储块内的数据。该擦除指针管理模块中有两种擦除模式，一种是手动擦除，另一种是自动擦除。存储区域管理单元通过发送手动擦除控制指令给擦除指针管理模块，以令其将本存储区域管理单元对应区域内的所有存储块擦除。自动擦除模式，存储区域管理单元在检测到区域剩余空间低于设定值时，启动自动擦除指令，以令擦除指针管理模块擦除一个存储块。

通道复接与仲裁单元用于为载荷通道配置固定的优先级，在进行存储时以所配置的优先级进行仲裁。存储使用仲裁单元用于以流水线操作方式根据当前操作地址对存储阵列进行使用仲裁。存储使用仲裁单元由两种方式，第一种是流水线操作，根据当前操作地址对各个存储单元进行使能；第二种是并行操作，可将多个存储单元并行，增加数据存储位宽。两种方式均需要不同地处理。流水线操作方式可以在不增加载荷数据缓存的情况下，获得较大的数据存储速度。并行操作方式需要增大载荷数据缓存，并且需要对载荷存储数据流进行拼接处理，但可以获得更大的数据存储速度。本发明的系统中，使用流水线操作的方法，设计有两个独立的存储阵列，存储阵列206a和存储阵列206b。存储单元使用仲裁单元通过操作地址对存储阵列进行使用仲裁。

存储控制单元对应管理多片存储阵列，存储阵列采用Nand Flash非线性闪存，存储阵列的组织方式如图4所示，图4实施例中显示为8片Flash。所述存储控制单元使用并行FLASH擦除、流水线写入的方式管理FLASH阵列。由于存储阵列在写入一页之后，需要等待一段时间才能写入下一页，为了提高写入速度，采用流水线写入的策略：即将数据写入到FLASH的数据缓冲区之后即刻切换到另一片FLASH，继续写入数据。这样将很大程度上提高写入速度。写入方式采用流水线写入，具体如图5所示。该存储控制单元包括接口模块、写入校验模块、读取校验模块、以及控制模块。

存储控制单元的接口模块用于生成对应存储阵列的操作时序，所述操作时序包括复位、读ID、写数据、读数据、以及擦除。存储控制单元的写入校验模块用于对写入存储阵列的载荷数据进行ECC校验以生成校验码并存储，写入校验模块用于对写入的数据进行校验，校验方式选择明码校验，在载荷数据写入存储阵列接口模块的同时，将数据送入ECC校验码生成逻辑，产生校验码，存储到存储阵列中。存储控制单元中的读取校验模块用于对从存储阵列中读取的载荷数据进行ECC校验生成校核码，读取校验模块用于对从存储阵列读出的数据进行校验，在读出数据的同时，生成ECC校验码作为校核码，与存储的ECC校验码进行对比。如果没有发生错误，则输出数据；如果发生可纠正错误则纠错，并输出数据；如果发生不可纠正错误，则标记坏块，输出数据。存储控制单元的控制模块与接口模块、写入校验模块、以及读取校验模块控制连接，用于对存储阵列进行初始化、数据写入、数据读出、擦除、坏块标记操作，在数据读出时，控制模块比对对应读出的数据的读取校验模块生成的校核码和写入校验模块生成的校验码，若比对成功，则输出数据，若比对发生错误，则纠正错误或标记坏块，并输出数据。存储控制单元的控制模块对其他各个模块进行统一控制，实现存储阵列初始化、数据写入、数据读出、擦除、坏块标记等功能。存储阵列初始化在系统上电后执行，首先对所有存储阵列进行复位，然后读出每一片存储阵列的ID号，进行校验，如果校验失败，则标记存储阵列错误状态，反应到系统遥测信息中。对于数据写入，在写入数据之前，首先判断上次写入数据状态，如果状态显示“编程失败”，则根据保存的上一次操作地址，获得操作块，将该块标记为坏块。对于数据读出，发生不可纠正错误时，标记坏块。对于擦除，首先执行存储阵列擦除，擦除完毕后检查擦除存储阵列的状态，如果状态显示擦除失败，则标记该块为坏块。

存储阵列用于存储载荷数据。存储阵列采用Nand Flash作为数据存储介质，存储的容量可以根据需求进行裁剪。

组复接帧单元与存储区域管理单元对应连接，用于对存储区域管理单元从存储阵列中读取的载荷数据进行组合复接以形成复接帧。存储区域管理单元的区域缓存区中存储有读出的载荷数据，当存储的数据量足够组一个数传帧的时候，将数据发送给组复接帧单元进行组复接帧形成复接帧存入复接帧缓存单元209中。复接帧缓存单元209用于存储组复接帧单元形成的复接帧，如图6所示，复接帧的结构包括虚拟信道标识符、地址信息、以及有效数据，虚拟信道标识符用于标识数据类型，地址信息用于标识有效数据所在存储序列中存储块的地址编号。有效数据的长度则由数传帧结构容纳的有效数据决定。

信道复接单元，用于对组复接帧单元形成的复接帧和实时数据接收通道接收的实时遥测数据进行复接，以形成数据传输帧。信道复接单元对实时遥测数据采用全同步方式进行复接，将实时遥测数据封装于数据传输帧的预设时隙予以发送；信道复接单元对复接帧采用非同步方式进行复接，将复接帧封装于数据传输帧的预设时隙之间予以发送，将根据不同复接帧的不同情况按非固定时隙进行数据发送。。信道复接单元将复接帧封装于数据传输帧的预设时隙之间时，当复接帧缓存单元中存在完整的复接帧时，将完整的复接帧取出并封装于数据传输帧的预设时隙之间；当复接帧缓存单元中不存在完整的复接帧时，于数据传输帧的预设时隙之间封装填充帧。如图7所示，实时遥测数据以实时帧形式在预设的时隙中发送，载荷数据形成的复接帧以数传帧形式封装发送，在复接帧缓存单元中存储完整的复接帧时，将复接帧取出，封装数传发送帧发送。当复接帧缓存单元中没有完整的帧时，则发送填充帧，数传格式采用CCSDS AOS帧协议，帧长1024Bytes。信道复接单元形成的数据传输帧发送到组数传发送帧211内。

信道编码单元212用于对数据传输帧进行编码、加扰、并串转换、分路、以及卷积编码处理，以输出CLK信号、I路信号、以及Q路信号发送给数传发射机16。由数传凡涉及16进行发送。具体流程如图8所示，数据传输帧送入多个RS编码中进行编码处理，然后对经RS编码的数据传输帧进行加扰，在进行串并转换，继而进行IQ分路，对分路的信号进行卷积编码，最后输出I路信号和Q路信号。

指令控制单元213通过CAN总线连接微纳卫星平台总线15，用于接收微纳卫星平台总线15发送的控制指令和获取系统状态并通过微纳卫星平台总线发送状态数据。该指令控制单元213与高速一体化星载数据管理系统中的各单元均控制连接，以实现将接收到的控制指令发送给相应的单元。设计的控制指令以及控制指令功能如表1所示。

表1系统控制指令列表

系统在接收到遥测请求指令后，立即返回遥测数据以反映当前系统状态。返回的状态数据如表2所示。

表2遥测信息列表

系统接收的载荷数据，存储到内部NAND FLASH阵列中。通过控制指令可以控制存储的载荷数据回放。回放的载荷数据经过数传组帧，并与实时数据进行复接，经过信道编码，最终通过数传通道1、2发送到数传发射机，下传到地面。采用大规模FLASH型FPGA(型号：Microsemi M2S090-FBGA484)设计实现。系统不依赖任何处理器设计实现，可以根据需求进行通道裁剪。系统使用NAND FLASH(型号：MT29F32G08AFABA)作为数据存储介质，FLASH的容量也可以根据需求进行裁剪。

综上，本系统实现的主要功能包括：多路高速载荷数据接收；数据存储；NANDFLASH阵列管理；；数据回放；实时数据复接；数传信道编码；数据管理系统指令控制和系统状态获取。本发明解决了星载数据管理系统体积、功耗、质量、成本等各方面问题。就目前设计实现情况来看，单板尺寸165mm*80mm；质量约80g；常值功耗1W，峰值功耗2W；NAND FLASH容量256Gbits，并且通过更换FLASH芯片，容量可以直接增至512Gbits；载荷LVDS接口3路，并且可裁剪；实时数据接口2路，可裁剪；数传接口2路，可裁剪；总线接口2路。在实际工程应用中，该数管系统成功应用于某型号微纳卫星中，取得了非常好的效果。

综上所述，本发明高速一体化星载数据管理系统，可与微纳卫星计算机电子学模块集成的数据管理系统，提供卫星载荷数据存储、回放，实时数据转发等功能；具备高速数据接收、存储能力；具备多路数据复接能力；具备数传信道编码功能；具备数据点播回放和实时回放功能。另外，本发明还解决了星载数据管理系统体积、功耗、质量、以及成本的问题。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims

1.一种高速一体化星载数据管理系统，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的高速一体化星载数据管理系统，其特征在于，还包括与所述存储阵列对应连接的存储控制单元，所述存储控制单元与所述存储区域管理单元连接，所述存储控制单元包括接口模块、写入校验模块、读取校验模块、以及控制模块；

3.如权利要求1或2所述的高速一体化星载数据管理系统，其特征在于，还包括连接于所述存储区域管理单元和所述存储控制单元之间的通道复接与仲裁单元和存储使用仲裁单元；

通道复接与仲裁单元用于为所述载荷数据接收通道配置固定的优先级，在进行存储载荷数据流时以所配置的优先级进行仲裁；

4.如权利要求1所述的高速一体化星载数据管理系统，其特征在于，还包括连接于所述信道复接单元和所述数传发射机之间的信道编码单元，所述信道编码单元用于对所述数据传输帧进行编码、加扰、并串转换、分路、以及卷积编码处理，以输出CLK信号、I路信号、以及Q路信号发送给测控数传发射一体机。

5.如权利要求1所述的高速一体化星载数据管理系统，其特征在于，还包括指令控制单元，所述指令控制单元通过CAN总线连接微纳卫星平台总线，用于接收所述微纳卫星平台总线发送的控制指令和获取系统状态并通过所述微纳卫星平台总线发送状态数据。

6.如权利要求1所述的高速一体化星载数据管理系统，其特征在于，所述存储区域管理单元包括坏块管理模块、写指针管理模块、读指针管理模块、以及擦除指针管理模块；

7.如权利要求6所述的高速一体化星载数据管理系统，其特征在于，所述存储区域管理单元中还设有区域缓存区，所述区域缓存区用于存储所述读指针管理模块读出的数据，且所述区域缓存区与所述组复接帧单元连接，在所述区域缓存区内存储的数据长度满足设定帧长时，所述区域缓存区将所存储的数据发送给所述组复接帧单元进行组合复接。

8.如权利要求7所述的高速一体化星载数据管理系统，其特征在于，还包括连接于所述组复接帧单元和所述信道复接单元之间的复接帧缓存单元，所述复接帧缓存单元用于存储所述组复接帧单元形成的复接帧，所述复接帧的结构包括虚拟信道标识符、地址信息、以及有效数据，所述虚拟信道标识符用于标识数据类型，所述地址信息用于标识所述有效数据所在存储序列中存储块的地址编号。

9.如权利要求8所述的高速一体化星载数据管理系统，其特征在于，所述信道复接单元对所述实时遥测数据采用全同步方式进行复接，将所述实时遥测数据封装于所述数据传输帧的预设时隙予以发送；所述信道复接单元对所述复接帧采用非同步方式进行复接，将根据不同复接帧的不同情况按非固定时隙进行数据发送。

10.如权利要求9所述的高速一体化星载数据管理系统，其特征在于，所述信道复接单元将所述复接帧封装于所述数据传输帧的预设时隙之间时，当所述复接帧缓存单元中存在完整的复接帧时，将完整的复接帧取出并封装于所述数据传输帧的预设时隙之间；当所述复接帧缓存单元中不存在完整的复接帧时，于所述数据传输帧的预设时隙之间封装填充帧。