CN113131990B - 一种商业低轨卫星通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明的一个实施例公开了一种商业低轨卫星通信系统，包括：综合计算机处理系统、低轨卫星测控通信系统和总线；其中，所述总线为A、B两路总线；所述通信系统统一了所述低轨卫星测控通信系统与综合计算机处理系统的接口协议；将所述综合计算机处理系统作为主节点，所述低轨卫星测控通信系统作为从节点；所述主节点用于对所述通信系统进行统一管理，根据需要向所述从节点发送遥测数据并接收所述总线上所有从节点发出的任何数据；所述从节点用于把遥控数据通过所述总线发送给主节点，还用于将接收到的遥测数据通过总线发送给卫星测控通信系统并转发到地面监控站；所述从节点根据需要设置双滤波模式，只接收与自己相关的数据信息。

Description

一种商业低轨卫星通信系统

技术领域

本发明涉及卫星通信领域。更具体地，涉及一种商业低轨卫星通信系统。

背景技术

卫星测控通信系统是星地连接的一个主要的组成部分。卫星测控通信系统接收星载综合计算机处理系统整星状态遥测数据，并通过射频及对地天线发射到地面测控站。地面测控站需要遥控卫星时，向卫星测控通信系统发送遥控数据，卫星测控通信系统接收到遥控数据后通过内部通信接口发送给综合计算机处理系统。传统的卫星测控通信系统与综合计算机处理系统接口协议不统一，导致增加了各种接口电路，重量、体积、功耗以及成本都增加。

发明内容

本发明的目的在于提供一种商业低轨卫星通信系统。以解决现有技术中存在的问题的至少一个。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

本发明提供了一种商业低轨卫星通信系统，包括：

综合计算机处理系统、低轨卫星测控通信系统和总线；

其中，所述总线为A、B两路总线；

所述通信系统统一了所述低轨卫星测控通信系统与综合计算机处理系统的接口协议；

将所述综合计算机处理系统作为主节点，所述低轨卫星测控通信系统作为从节点；

所述主节点用于对所述通信系统进行统一管理，根据需要向所述从节点发送遥测数据并接收所述总线上所有从节点发出的任何数据；

所述从节点用于把遥控数据通过所述总线发送给主节点，还用于将接收到的遥测数据通过总线发送给卫星测控通信系统并转发到地面监控站；所述从节点根据需要设置双滤波模式，只接收与自己相关的数据信息。

在一个具体实施方式中，所述从节点包括测控终端、总线控制器和收发器；

所述总线控制器用于对接收到的数据进行接收发送以及进行数据处理；

所述收发器用于实现信号的逻辑电平转换；

其中，所述总线控制器包括核心模块、验收滤波器、接收FIFO、接口管理模块和发送缓冲器；

所述从节点的收发器用于接收所述总线上的数据，并进行信号的逻辑电平转换，将转换后的数据发送给总线控制器的核心模块；

所述总线控制器的核心模块用于将接收到的数据帧发送给验收滤波器，所述验收滤波器对接收到的数据帧进行了滤波，以保证只接收与自己相关的信息，并将所述滤波后的数据帧发送到所述接收FIFO；

所述接收FIFO设计为依次读取接收缓存区寄存器的数据，从中提取出接收数据帧的各项信息，将所述读取的数据帧写入接收寄存器中，释放所述接收缓存区，完成数据接收；

所述接收FIFO接收完数据后，将数据通过接口管理模块发送到主节点。

在一个具体实施方式中，所述主节点向从节点的接口管理模块发送数据帧；

所述接口管理模块将所述在接收到数据帧发送给所述发送缓存器，当发送缓冲器处于释放状态时，向发送缓冲器写入要发送的数据，否则，进入等待状态，直到发送缓冲器释放；依次向发送缓冲器写入发送数据帧的帧信息、识别码和帧数据，向发送寄存器写入完成发送指令，完成数据的发送；

所述核心控制模块用于接收所述发送缓冲器发送的数据，并在接收到需要应答的指令后方能发送相应的数据到从节点的收发器，所述从节点的收发器将接收到的数据发送给总线；

当总线接收到遥测请求指令时，首先判断该指令是否符合总线协议格式要求，如果不符合，回复异常应答；如果正确，按照复帧发送的格式依次回复遥测数据；

当总线在接收到恢复指令时，首先判断总线恢复指令是否符合总线协议，如果不符合，回复异常响应；否则，判断对哪一路总线进行复位或者进行双路总线复位，然后对需要恢复的总线进行硬件、软件复位并初始化；

当总线对异常帧进行应答时，对接收帧长度进行判断，如果接收帧长度不在协议规定的正确帧的长度取值之内，回复数据长度类型错误；若接收帧长度在协议规定的正确帧长度取值之内时，对接收指令进行判断，如果接收帧不在协议规定合法指令范围内，回复数据指令类型错误；

对于复帧类型，当一组复帧中出现某个子帧格式不符合协议规范时，回复复帧格式类型错误；当完成复帧接收，但是接收数据不满足校验和时，回复复帧校验和类型错误；当子帧之间接收时间间隔超过规定时间时，回复复帧格式类型错。

在一个具体实施方式中，

所述主节点发送单帧的数据帧时，所述从节点在收到所述单帧数据帧后应进行处理或应答；

所述主节点发送多帧数据时，从节点在收到全部数据后，在进行处理或应答；当所述从节点获取不完全数据时，视为无效，作丢弃处理；

所述主节点在与上一个从节点通讯超时后，转与下一个从节点通信，如此时收到上一个从节点的应答帧或其它任何数据，视为无效，作丢弃处理；

所述从节点收到主节点相关需要应答的指令后方能发送相应的数据。

在一个具体实施方式中，

所述总线为A、B两路总线，所述通信总线的选取取决于主节点，主节点根据既定规则切换总线进行通讯，从节点的应答操作与主节点发送数据使用同一条总线，所述从节点的遥测数据发送只使用一条总线；

所述从节点应对接收到的指令进行校验；从节点在所述A、B两路总线上接收遥控指令，在需要应答时使用当前接收该指令的总线返回相应的遥测数据。

在一个具体实施方式中，所述从节点接收到总线恢复命令后，按要求对指定总线控制进行硬件复位和初始化操作；

当所述从节点未收到总线恢复命令的情况下发生了切换总线的情况时，在完成切换后的总线通讯处理后对原总线进行硬件复位和初始化操作。

在一个具体实施方式中，所述主节点优先使用所述从节点上一个周期通讯正确的总线进行第一次通信；

如果第2次通信正常，则置总线为该从节点默认总线，结束本周期的通信，该从节点该总线错误计数清零；

如果第2次通信错误，则置本次通信失败，结束本周期的通信，该从节点该总线错误计数加1；

如果总线错误计数超过5个时进行处理；

如果单一总线错误计数超过5个，通过另一总线向该从节点进行一次该总线的复位；

如果两个总线错误计数均超过5个，同时通过两条总线向该从节点进行一次软件复位；

如果以上操作仍未恢复时，对该从节点进行切机或断电重启。

本发明的有益效果如下：

现有卫星测控通信系统与综合计算机处理系统接口协议不统一，导致增加了各种接口电路，重量、体积、功耗以及成本都会增加。本发明公开了一种商业低轨卫星通信系统，用在卫星内部各测控设备进行数据通信。本通信系统是基是一种高性能、高可靠性、高抗电磁干扰性、易开发且低成本的应用。设计为主从模式，星内综合计算机为主节点，其他设备为从节点。考虑到系统可靠性，采用双总线热备份方法，通信总线从节点通过双总线同时接收。本发明适用于低轨商业卫星星载平台通信信息系统，通信介质选择灵活，节点数足够，提高了星内通信系统的灵活性和通用性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出根据本发明一个实施例的卫星通信系统总线连接图。

图2示出根据本发明一个实施例的卫星测控通信系统总线控制器结构图。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

本发明通过卫星测控通信系统与综合计算机处理系统接口协议的统一，使遥测遥控数据通信更加便捷，优化了整星重量、体积、功耗及成本。本发明采用热备份总线，独立设置A、B总线的接收数据区、接收指针及其他相关状态量，避免两条总线互相干扰，A、B总线具备独立的硬件复位和软件复位功能，避免互相影响，提高了总线通信的可靠性。

如图1所示，本发明的一个实施例公开了一种商业低轨卫星通信系统，包括：

综合计算机处理系统、低轨卫星测控通信系统和总线；

其中，所述总线为A、B两路总线；

所述通信系统统一了所述低轨卫星测控通信系统与综合计算机处理系统的接口协议；

将所述综合计算机处理系统作为主节点，所述低轨卫星测控通信系统作为从节点；

所述主节点用于对所述通信系统进行统一管理，根据需要向所述从节点发送遥测数据并接收所述总线上所有从节点发出的任何数据；

所述从节点用于把遥控数据通过所述总线发送给主节点，还用于将接收到的遥测数据通过总线发送给卫星测控通信系统并转发到地面监控站；所述从节点根据需要设置双滤波模式，只接收与自己相关的数据信息。

在一个具体实施例中，所述从节点包括测控终端、总线控制器和收发器；

所述总线控制器用于对接收到的数据进行接收发送以及进行数据处理；

所述收发器用于实现信号的逻辑电平转换；

其中，如图2所示，所述总线控制器包括核心模块、验收滤波器、接收FIFO、接口管理模块和发送缓冲器；

所述从节点的收发器用于接收所述总线上的数据，并进行信号的逻辑电平转换，将转换后的数据发送给总线控制器的核心模块；

所述总线控制器的核心模块用于将接收到的数据帧发送给验收滤波器，所述验收滤波器对接收到的数据帧进行了滤波，以保证只接收与自己相关的信息，并将所述滤波后的数据帧发送到所述接收FIFO；

所述接收FIFO设计为依次读取接收缓存区寄存器的数据，从中提取出接收数据帧的各项信息，将所述读取的数据帧写入接收寄存器中，释放所述接收缓存区，完成数据接收；

所述接收FIFO接收完数据后，将数据通过接口管理模块发送到主节点。

在一个具体实施例中，所述主节点向从节点的接口管理模块发送数据帧；

所述接口管理模块将所述在接收到数据帧发送给所述发送缓存器，当发送缓冲器处于释放状态时，向发送缓冲器写入要发送的数据，否则，进入等待状态，直到发送缓冲器释放；依次向发送缓冲器写入发送数据帧的帧信息、识别码和帧数据，向发送寄存器写入完成发送指令，完成数据的发送；

所述核心控制模块用于接收所述发送缓冲器发送的数据，并在接收到需要应答的指令后方能发送相应的数据到从节点的收发器，所述从节点的收发器将接收到的数据发送给总线；

当总线接收到遥测请求等指令时，首先判断该指令是否符合总线协议格式要求，如果不符合，回复异常应答；如果正确，按照复帧发送的格式依次回复遥测数据；

当总线在接收到恢复指令时，首先判断总线恢复指令是否符合总线协议，如果不符合，回复异常响应；否则，判断对哪一路总线进行复位或者进行双路总线复位，然后对需要恢复的总线进行硬件、软件复位并初始化；

当总线对异常帧进行应答时，对接收帧长度进行判断，如果接收帧长度不在协议规定的正确帧的长度取值之内，回复数据长度类型错误；若接收帧长度在协议规定的正确帧长度取值之内时，对接收指令进行判断，如果接收帧不在协议规定合法指令范围内，回复数据指令类型错误；

对于复帧类型，当一组复帧中出现某个子帧格式不符合协议规范时，回复复帧格式类型错误；当完成复帧接收，但是接收数据不满足校验和时，回复复帧校验和类型错误；当子帧之间接收时间间隔超过规定时间时，回复复帧格式类型错。

在一个具体实施例中，主节点接收总线上所有从节点发出的任何数据，从节点根据需要设置双滤波模式，以确保只接收与自己相关的信息。所述主节点发送单帧的数据帧时，所述从节点在收到所述单帧数据帧后应进行处理或应答；所述主节点发送多帧数据时，从节点在收到全部数据后，在进行处理或应答；当所述从节点获取不完全数据时，视为无效，作丢弃处理；所述主节点在与上一个从节点通讯超时后，转与下一个从节点通信，如此时收到上一个从节点的应答帧或其它任何数据，视为无效，作丢弃处理；所述从节点收到主节点相关需要应答的指令后方能发送相应的数据。

在一个具体实施例中，所述主节点优先使用所述从节点上一个周期通讯正确的总线进行第一次通信；如果第2次通信正常，则置总线为该从节点默认总线，结束本周期的通信，该从节点该总线错误计数清零；如果第2次通信错误，则置本次通信失败，结束本周期的通信，该从节点该总线错误计数加1；如果总线错误计数未超过5个时一般不进行处理；如果单一总线错误计数超过5个，通过另一总线向该从节点进行一次该总线的复位；如果两个总线错误计数均超过5个，同时通过两条总线向该从节点进行一次软件复位；如果以上操作仍未恢复时，对该从节点进行切机或断电重启。

在一个具体实施例中，所述总线为A、B两路总线，默认上电通信通道为A总线，A、B两路总线都具备通信能力，所述通信总线的选取取决于主节点综合计算机处理系统，主节点根据既定规则切换总线进行通讯，从节点的应答操作与主节点发送数据使用同一条总线，所述从节点的遥测数据发送只使用一条总线；所述从节点应对接收到的指令进行校验；从节点在所述A、B两路总线上接收综合计算机处理系统遥控指令，在需要应答时使用当前接收该指令的总线返回相应的遥测数据。

在一个具体实施例中，所述从节点接收到总线恢复命令后，按要求对指定总线控制进行硬件复位和初始化操作；当所述从节点未收到总线恢复命令的情况下发生了切换总线的情况时，在完成切换后的总线通讯处理后对原总线进行硬件复位和初始化操作。

本发明公开了一种商业低轨卫星通信系统，用在卫星内部各测控设备进行数据通信。本通信系统是统一了卫星测控通信系统与综合计算机处理系统通信接口协议，是一种高性能、高可靠性、高抗电磁干扰性、易开发且低成本的应用。本发明适用于低轨商业卫星星载平台通信信息系统，通信介质选择灵活，节点数足够，提高了星内通信系统的灵活性和通用性。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (7)

1.一种商业低轨卫星通信系统，其特征在于，包括：

综合计算机处理系统、低轨卫星测控通信系统和总线；

其中，所述总线为A、B两路总线；

所述通信系统统一了所述低轨卫星测控通信系统与综合计算机处理系统的接口协议；

将所述综合计算机处理系统作为主节点，所述低轨卫星测控通信系统作为从节点；

所述主节点用于对所述通信系统进行统一管理，根据需要向所述从节点发送遥测数据并接收所述总线上所有从节点发出的任何数据；

所述从节点用于把遥控数据通过所述总线发送给主节点，还用于将接收到的遥测数据通过总线发送给卫星测控通信系统并转发到地面监控站；所述从节点根据需要设置双滤波模式，只接收与自己相关的数据信息。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述从节点包括测控终端、总线控制器和收发器；

所述总线控制器用于对接收到的数据进行接收发送以及进行数据处理；

所述收发器用于实现信号的逻辑电平转换；

其中，所述总线控制器包括核心模块、验收滤波器、接收FIFO、接口管理模块和发送缓冲器；

所述从节点的收发器用于接收所述总线上的数据，并进行信号的逻辑电平转换，将转换后的数据发送给总线控制器的核心模块；

所述总线控制器的核心模块用于将接收到的数据帧发送给验收滤波器，所述验收滤波器对接收到的数据帧进行了滤波，以保证只接收与自己相关的信息，并将所述滤波后的数据帧发送到所述接收FIFO；

所述接收FIFO设计为依次读取接收缓存区寄存器的数据，从中提取出接收数据帧的各项信息，将所述读取的数据帧写入接收寄存器中，释放所述接收缓存区，完成数据接收；

所述接收FIFO接收完数据后，将数据通过接口管理模块发送到主节点。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，

所述主节点向从节点的接口管理模块发送数据帧；

所述接口管理模块将所述接收到的数据帧发送给所述发送缓冲 器，当发送缓冲器处于释放状态时，向发送缓冲器写入要发送的数据，否则，进入等待状态，直到发送缓冲器释放；依次向发送缓冲器写入发送数据帧的帧信息、识别码和帧数据，向发送寄存器写入完成发送指令，完成数据的发送；

所述核心控制模块用于接收所述发送缓冲器发送的数据，并在接收到需要应答的指令后方能发送相应的数据到从节点的收发器，所述从节点的收发器将接收到的数据发送给总线；

当总线接收到遥测请求指令时，首先判断该指令是否符合总线协议格式要求，如果不符合，回复异常应答；如果正确，按照复帧发送的格式依次回复遥测数据；

当总线在接收到恢复指令时，首先判断总线恢复指令是否符合总线协议，如果不符合，回复异常响应；否则，判断对哪一路总线进行复位或者进行双路总线复位，然后对需要恢复的总线进行硬件、软件复位并初始化；

当总线对异常帧进行应答时，对接收帧长度进行判断，如果接收帧长度不在协议规定的正确帧的长度取值之内，回复数据长度类型错误；若接收帧长度在协议规定的正确帧长度取值之内时，对接收指令进行判断，如果接收帧不在协议规定合法指令范围内，回复数据指令类型错误；

对于复帧类型，当一组复帧中出现某个子帧格式不符合协议规范时，回复复帧格式类型错误；当完成复帧接收，但是接收数据不满足校验和时，回复复帧校验和类型错误；当子帧之间接收时间间隔超过规定时间时，回复复帧格式类型错。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，

所述主节点发送单帧的数据帧时，所述从节点在收到所述单帧数据帧后应进行处理或应答；

所述主节点发送多帧数据时，从节点在收到全部数据后，在进行处理或应答；当所述从节点获取不完全数据时，视为无效，作丢弃处理；

所述主节点在与上一个从节点通讯超时后，转与下一个从节点通信，如此时收到上一个从节点的应答帧或其它任何数据，视为无效，作丢弃处理；

所述从节点收到主节点相关需要应答的指令后方能发送相应的数据。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述总线为A、B两路总线，所述通信总线的选取取决于主节点，主节点根据既定规则切换总线进行通讯，从节点的应答操作与主节点发送数据使用同一条总线，所述从节点的遥测数据发送只使用一条总线；

所述从节点应对接收到的指令进行校验；从节点在所述A、B两路总线上接收遥控指令，在需要应答时使用当前接收该指令的总线返回相应的遥测数据。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述从节点接收到总线恢复命令后，按要求对指定总线控制进行硬件复位和初始化操作；

当所述从节点未收到总线恢复命令的情况下发生了切换总线的情况时，在完成切换后的总线通讯处理后对原总线进行硬件复位和初始化操作。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述主节点优先使用所述从节点上一个周期通讯正确的总线进行第一次通信；

如果第2次通信正常，则置总线为该从节点默认总线，结束本周期的通信，该从节点该总线错误计数清零；

如果第2次通信错误，则置本次通信失败，结束本周期的通信，该从节点该总线错误计数加1；

如果总线错误计数超过5个时进行处理；

如果单一总线错误计数超过5个，通过另一总线向该从节点进行一次该总线的复位；

如果两个总线错误计数均超过5个，同时通过两条总线向该从节点进行一次软件复位；

如果以上操作仍未恢复时，对该从节点进行切机或断电重启。

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