CN108718209B - 卫星低速数传通道工程遥测和测控通道遥测实时呈现系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种卫星低速数传通道工程遥测和测控通道遥测实时呈现系统，包括卫星数据解调中心、数据处理中心、实时显示中心；所述卫星数据解调中心包含射频链路调理端、变频器端、数传数据解调基带端、测控数据解调基带端；所述数据处理中心包含数据分发终端、数据转发终端、数据实时处理终端；所述显示中心包含数据显示终端、数据存储回放及事后分析提取终端。本发明具有以下优势：1)卫星低速数传通道工程遥测与测控通道遥测实时综合呈现方法，支持低速数传工程遥测与测控通道统一实时显示；2)支持数传工程遥测与测控通道遥测的统一存储和提取，提高了卫星遥测数据的分析能力。

Description

卫星低速数传通道工程遥测和测控通道遥测实时呈现系统

技术领域

本发明涉及一种数传工程遥测实时显示方法，特别是涉及一种卫星低速数传通道工程遥测和测控通道遥测实时呈现系统。

背景技术

目前卫星的遥测码速率通常较低，受限于此，卫星遥测通常只能传输少量遥测且遥测时间间隔较长，因此通常卫星在数传数据中会下传遥测信息。根据写入和下传的速度来划分，通常分为低速数传通道工程遥测和高速数传通道工程遥测两种。目前比较通行的做法是对数传工程遥测进行事后回放处理的以实现数据的处理和分析。对于高速数传工程遥测由于写入速度和下传速度较快，如果进行实时分析和显示会造成数据阻塞，难以进行分析和甄别。对于低速数传工程遥测速率相对较低，采用实时显示的方式能够极大的提高卫星遥测数据的实时分析能力，通过与测控通道遥测的统一显示，比对分析下传频率更高的工程遥测，提高卫星地面测试和在轨应用时对卫星状态的掌握，对卫星的健康诊断有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种卫星低速数传通道工程遥测和测控通道遥测实时呈现系统，其能够完成低速数传通道工程遥测和测控通道遥测的统一处理和显示，支持数传工程遥测与测控通道遥测的统一存储和提取，提高了卫星遥测数据的分析能力。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种卫星低速数传通道工程遥测和测控通道遥测实时呈现系统，包括卫星数据解调中心、数据处理中心、实时显示中心，所述卫星数据解调中心包含射频链路调理端、变频器端、数传数据解调基带端、测控数据解调基带端；所述数据处理中心包含数据分发终端、数据转发终端、数据实时处理终端；所述显示中心包含数据显示终端、数据存储回放及事后分析提取终端。

所述数据解调中心包含射频链路调理端、变频器端、数传数据解调基带端、测控数据解调基带端。

进一步地，所述射频链路调理端用于卫星下传的射频信号的调理和衰减以及链路选择，用于不同通道的切换和电平调节，主要包含地面天线、伺服系统等、射频电缆、衰减器和射频多路开关等，使输出信号满足变频器端的输入要求。

进一步地，所述变频器端完成射频信号的下变频，包含测控通道下变频和数传通道下变频，将信号从射频变频至可以被解调器解调的中频信号。

进一步地，所述数传数据解调基带端主要用于数传通道信号的解调、解码和解扰、解格式以及组帧，将调制信号解码成数据流，同时将数据流进行输出，其输出的数据包含卫星载荷数据、工程遥测数据等，采用CCSDS格式进行数据组织。

进一步地，所述测控数据解调基带端用于测控通道遥测信号的解调、解码、解扰、解格式以及组帧，将调制信号解码成数据流，同时将数据流进行输出，其输出的数据是卫星测控通道遥测数据。

所述数据处理中心包含数据分发终端、数据转发终端、数据实时处理终端。

进一步地，所述数据分发终端采用高性能数据处理服务器+数据分发软件的结构实现，完成CCSDS格式数传数据的基带申请以及数据分发，对多路调制数据进行合路以及预处理，实现CCSDS标准下BPDU及MPDU模式下完整帧、完整包或者有效数据区的提取和分发；对数据格式检查，提供错误日志系统对帧、包失步情况进行记录和分析；对接收到的数传数据进行存储用于事后分析和回放。数据分发终端用于且仅用于数传通道数据接收。

进一步地，所述数据转发终端完成向数据分发终端申请数传工程遥测完整包数据以及向测控测控数据解调基带端申请卫星测控通道遥测数据，向数据实时处理终端分发遥测数据，数传通道工程遥测和测控通道遥测按照通道进行数据存储、添加格式和数据分发，便于数据实时处理终端按照不同通道进行数据处理和分发。

进一步地，所述数据实时处理终端根据不同通道完成数传通道工程遥测和测控通道遥测的工程值解码，将码流数据转换成能够被识别的工程值信息，将转换后的数据根据通道分发给数据显示终端用于显示。

所述显示中心包含数据显示终端、数据存储回放及事后分析提取终端。

进一步地，所述数据显示终端是人机界面，为设计师以及相关人员提供数传通道工程遥测和测控通道遥测查看和分析界面，提供文本、图表以及曲线等多种形式的数据查看功能。特别地，为提供数据显示终端的通用性，与数据实时处理端通信采用UDP组播形式实现。

进一步地，所述数据存储回放及事后分析提取终端主要用于数传通道工程遥测和测控通道遥测数据的事后分析和回放，接收实时数据进行存储，在事后对数据进行提取和回放，用于用户事后进行数据二次处理和查看。

本发明的积极进步效果在于：提供一种卫星低速数传通道工程遥测与测控通道遥测实时综合呈现方法，支持低速数传工程遥测与测控通道统一实时显示；采用支持数传工程遥测与测控通道遥测的统一存储方法，提高了卫星遥测数据的分析能力，能够同时兼容高速数传工程遥测和低速数传工程遥测的事后数据分析。

附图说明

图1为本发明卫星低速数传通道工程遥测和测控通道遥测实时呈现系统的原理示意图。

图2为本发明卫星低速数传通道工程遥测和测控通道遥测实时呈现系统的一个具体实施例示意图。

具体实施方式

下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。

如图1所示，本发明一种卫星低速数传通道工程遥测与测控通道遥测实时综合呈现方法，包括：卫星射频解调中心、数据处理中心、实时显示中心。其中所述卫星射频解调中心包含射频链路调理端、变频器端、数传数据解调基带端、测控数据解调基带端；所述数据处理中心包含数据分发终端、数据转发终端、数据实时处理终端；所述显示中心包含数据显示终端、数据存储回放及事后分析提取终端。

卫星射频解调中心是针对射频信号进行调理和衰减以及解调，解调前需要完成通过天线对信号的无线接收，对于测控通道和数传通道由于频段以及使用方式的不同。通常采用不同的天线，因此调理链路也相互独立，更加普遍的是，两个天线位于不同的位置且相互间隔较远，因此射频解调中心中数传通道和测控通道完全独立。

变频器端负责完成射频信号的下变频，对于数传通道来说，通常包含实时通道和延时通道，实时通道即广播通道，全天开机，保证地面接收系统能够实时接收到当前时刻的卫星数据，通常码速率小于20Mbps，工程遥测码速率通常小于2Mbps，广播通道是低速数传通道工程遥测。延时通道即回放通道，仅在地面站范围内开机，完成数传境外数据的回放，通常码速率大于200Mbps，回放通道是高速数传通道工程遥测。由于延时通道工程遥测所下传的是过去一段时间内的工程遥测，其码速率较高且实时处理的意义不大，因此本发明主要针对实时通道的低速数传通道工程遥测实时显示，同时兼容高速数传通道工程遥测的事后分析和处理。

数传数据解调基带端和测控数据解调基带端完成信号从调制信号转换为数据码流的形式，解调基带是模拟信号到数字信号的转换设备。一般地，对与有加密需求的场合，在数据解调后需要对数据进行解密处理，解密过程仅仅改变数据区和加密区的内容，不改变数据格式。通常无线通信中都会对数据进行数据编码来降低传输误码率，因此解调基带还需要对解调后的数据进行纠错，通过与卫星相适应的编码算法进行遥测数据的纠错。通常处理流程是先经过解码，完成数据同步后进行数据解密。完成解密后送数据分发终端进行数据分包。

数据分发终端完成数传通道工程遥测的数据接收和分发以及存储，目前卫星的数传通道数据大多采用CCSDS标准进行组帧，因此数据分发终端完成对CCSDS格式数据的解析和数据分发。为实现数传数据的事后回放，需要对接收到的数据进行本地存储，由于数传通道数据量较大，因此数据分发终端需要运行于高性能服务器同时需要配置磁盘阵列来实现数据的高速存取。为了适应数据的高速回放，数据分发终端还需要提供本地数据提取功能，完成存储数据BPDU或者MPDU数据包提取，便于数据的事后处理。

数据转发终端向数据分发终端和测控数据解调基带端申请数据。通常测控通道多于一路，需要多通道测控数据解调基带完成数据的解调，因此数据转发终端要申请多个测控通道遥测数据，数传通道工程遥测通常为一路。对数据转发终端而言，需要根据数据源的不同来进行通道区分和归一化处理，即对所有通道数据进行加数据头，在数据头中添加通道、时间信息等，数据转发终端将处理后的数据进行存储，方便事后进行数据回放。数据转发终端和数据实时处理终端以及测控数据解调基带端通讯采用TCP/IP协议，通过申请地址或端口号的不同来区分通道，不同通道数据处理需并行处理。

数据实时处理终端完成数传通道工程遥测和测控通道遥测的解析，解析后的数据进行归一化处理和输出，同时当天线处于低仰角的情况下，数据接收可能出现一定量的误码，因此需要进行数据校验和筛选，将误码帧进行剔除，防止后端出现数据错误。数据实时处理终端需要对不同通道进行并行处理，即同一时刻完成多个通道的数据解析和数据UDP协议的组播发送。

显示中心包含数据显示终端和数据回放终端，多个数据显示终端独立工作用作监视不同的通道或者不同的遥测数据，为降低数据显示终端和数据实时处理终端的耦合性，其通讯采用UDP组播实现，即由数据实时处理终端向组播内发送数据，所有加入组播组的数据显示终端都能够接收数据实时处理终端解析后的遥测工程值。

回放终端实时接收数传通道和测控通道的遥测数据，将其存储在本地，在完成数据接收后可以采用UDP组播的方式完成数据的回放。同时为了兼容高速数据回放，支持对数据分发终端提取数据的提取，通过事后处理为用户提供数据分析工具。

以上所述的具体实施例，对本发明的解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种卫星低速数传通道工程遥测和测控通道遥测实时呈现系统，其特征在于，包括卫星数据解调中心、数据处理中心、实时显示中心；所述卫星数据解调中心包含射频链路调理端、变频器端、数传数据解调基带端、测控数据解调基带端；所述数据处理中心包含数据分发终端、数据转发终端、数据实时处理终端；所述显示中心包含数据显示终端、数据存储回放及事后分析提取终端；

所述射频链路调理端用于卫星下传的射频信号的调理衰减以及链路选择，用于不同通道的切换和电平调节，使输出信号满足变频器端的输入要求；

所述变频器端用于完成射频信号的下变频，包含测控通道下变频和数传通道下变频，将信号从射频变频至可以被解调器解调的中频信号；

所述的数传数据解调基带端用于数传通道信号的解调、解码和解扰、解格式以及组帧，将调制信号解码成数据流，同时将数据流进行输出，其输出的数据包含卫星载荷数据、工程遥测数据；

所述的测控数据解调基带端用于测控通道遥测信号的解调、解码、解扰、解格式以及组帧，将调制信号解码成数据流，同时将数据流进行输出，其输出的数据是卫星测控通道遥测数据；

所述数据分发终端用于且仅用于数传通道数据接收，采用高性能数据处理服务器融合数据分发软件的结构实现，完成CCSDS格式数传数据的基带申请以及数据分发，对多路调制数据进行合路以及预处理，实现CCSDS标准下BPDU及MPDU模式下完整帧、完整包或者有效数据区的提取和分发；对数据格式检查，提供错误日志系统对帧、包失步情况进行记录和分析；对接收到的数传数据进行存储用于事后分析和回放；

所述数据转发终端完成向数据分发终端申请数传工程遥测完整包数据以及向测控数据解调基带端申请卫星测控通道遥测数据，向数据实时处理终端分发遥测数据，数传通道工程遥测和测控通道遥测按照通道进行数据存储、添加格式和数据分发，便于数据实时处理终端按照不同通道进行数据处理和分发；

所述数据实时处理终端根据不同通道完成数传通道工程遥测和测控通道遥测的工程值解码，将码流数据转换成能够被识别的工程值信息，将转换后的数据根据通道分发给数据显示终端用于显示；

所述数据显示终端是人机界面，为设计师以及相关人员提供数传通道工程遥测和测控通道遥测查看和分析界面，提供文本、图表以及曲线等多种形式的数据查看功能；特别地，为提供数据显示终端的通用性，与数据实时处理端通信采用UDP组播形式实现；

所述数据存储回放及事后分析提取终端用于数传通道工程遥测和测控通道遥测数据的事后分析和回放，接收实时数据进行存储，在事后对数据进行提取和回放，用于用户事后进行数据二次处理和查看。

2.如权利要求1所述的卫星低速数传通道工程遥测和测控通道遥测实时呈现系统，其特征在于，所述卫星载荷数据、工程遥测数据分别采用CCSDS格式进行数据解码。

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