CN114301511B - 一种高速上注数据的处理方法、设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种高速上注数据的处理方法、设备及存储介质，应用于卫星测控技术领域，包括星载通信机根据收发一体天线从扩频测控站获取X波段上行链路的射频信号；利用射频收发前对接收到的射频信号进行变频处理，变频后得到S波段的中频信号；射频收发前端将S波段的中频信号发送给射频收发芯片；射频收发芯片根据内集成的变频接收单元，对接收到的S波段的中频信号进行变频处理，处理后得到数字基带信号；当星载通信机处于高速上注模式时，利用数字基带传输设备对数字基带信号的数字序列进行译码、伪随机化和帧同步处理，处理后得到高速上注数据。本申请实施例通过射频收发前端和射频收发芯片，能够大幅度提高卫星上行传输数据的速率。
Description
技术领域
本申请涉及卫星测控技术领域，具体而言，涉及一种高速上注数据的处理方法、设备及存储介质。
背景技术
卫星高速数据传输系统主要负责在轨载荷数据在卫星与地面站之间的传输，目前卫星上行遥控链路所传输的数据，大多数情况下是一些数据量小、速率低的遥控上行指令，如卫星单机操作遥控指令，遥控数据码速率一般为1000～4000bps，随着遥感卫星星上数据处理能力的提升，使得载荷有效数据量大量增加，要求星上进行多通道、高速率场景下在轨载荷数据的传输，然而传统的卫星测控系统的上传速率无法满足使用需求，亟待提出一种适用于多通道、大数据量高速率的传输方法。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供了一种高速上注数据的处理方法，能够大幅度提高卫星上行传输数据的速率，解决了在轨卫星程序更新的问题。
第一方面，本申请实施例提供了一种高速上注数据的处理方法，包括：
星载通信机根据收发一体天线从扩频测控站获取X波段上行链路的射频信号；
所述星载通信机利用射频收发前端，对接收到的X波段上行链路的射频信号进行变频处理，变频后得到S波段的中频信号；
所述射频收发前端将所述S波段的中频信号发送给所述星载通信机的射频收发芯片；
所述射频收发芯片根据内集成的变频接收单元，对接收到的所述S波段的中频信号进行变频处理，处理后得到数字基带信号，其中，所述射频收发芯片的信道带宽和数字变频转换速率均大于100MHz；
当所述星载通信机处于高速上注模式时，利用数字基带传输设备对数字基带信号的数字序列进行译码、伪随机化和帧同步处理，处理后得到高速上注数据。
结合第一方面，本申请实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，星载通信机根据收发一体天线从扩频测控站获取X波段上行链路的射频信号，包括：
扩频测控站将X波段上行链路的射频信号发送给收发一体天线；
所述收发一体天线将接收到的X波段上行链路的射频信号发送给所述星载通信机，其中，所述星载通信机包含：射频收发前端、射频收发芯片、数字基带传输设备。
结合第一方面的第一种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述星载通信机利用射频收发前端，对接收到的X波段上行链路的射频信号进行变频处理，变频后得到S波段的中频信号，包括：
所述射频收发前端采用超外差变频接收机，根据频率源提供的本振驱动信号、按照锁相环与压控振荡器的锁相原理，对X波段上行链路的射频信号进行变频处理，变频后得到S波段的中频信号；
所述射频收发前端通过内部中频放大器和中频滤波器，对所述S波段的中频信号进行放大和滤波处理，其中，所述射频收发前端内部中频放大器和中频滤波器的工作带宽选择大于100MHz。
结合第一方面的第一种可能的实施方式或第二种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述射频收发芯片根据内集成的变频接收单元，对接收到的所述S波段的中频信号进行变频处理，处理后得到数字基带信号，其中，所述射频收发芯片的信道带宽和数字变频转换速率均大于100MHz，包括：
所述射频收发芯片的变频接收单元从射频收发前端获取所述S波段的中频信号，其中，所述信道的工作带宽大于100MHz；
所述变频接收单元根据内部的数字放大器、数字混频器、IQ正交放大器和频带整形滤波器，依次对所述S波段的中频信号进行变频处理，变频处理后得到数字基带信号。
结合第一方面的第一种可能的实施方式或第二种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，当所述星载通信机处于高速上注模式时，利用数字基带传输设备对数字基带信号的数字序列进行译码、伪随机化和帧同步处理，处理后得到高速上注数据，包括：
当所述星载通信机处于高速上注模式时，数字基带传输设备利用FPGA芯片对所述数字基带信号的序列帧进行载波捕捉和自动跟踪，
运用所述FPGA芯片对自动跟踪到的序列帧帧头和帧尾的帧差错控制字进行译码；
所述数字基带传输设备对译码后的所述序列帧进行伪随机化处理，伪随机化后得到二进制随机化码块；
所述数字基带传输设备对所述二进制随机化码块的序列帧进行帧同步，帧同步后得到高速上注数据，并将得到的高速上注数据发送给ARM主控器。
结合第一方面的第一种可能的实施方式或第二种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，运用所述FPGA芯片对自动跟踪到的序列帧帧头和帧尾的帧差错控制字进行译码，包括：
通过FPGA芯片计算序列帧的帧差错控制字，具体计算帧差错控制字公式为：
FECF={ (X16•M(X)）+（X（n-16）•L(X)）} 模G(X)
G(X) = X16+X12+X5+1
其中，n表示序列帧的位数；X（n-16）表示序列帧前置差错控制域；M(X)表示序列帧的(n-16)同步信息，为二进制系数的多项式；L(X)表示预置多项式；G(X)表示生成的多项式；X（n-16）•L(X)表示在序列帧前置FPGA芯片为“全1”时的状态。
结合第一方面的第一种可能的实施方式或第二种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，上述方法还包括：
当所述星载通信机处于上行遥控模式时，利用数字基带传输设备对遥控扩频数字信号进行载波捕捉和自动跟踪；
所述FPGA芯片对自动跟踪后的遥控扩频数字信号进行解调和比特同步，同步后得到的上行遥控信号，并将所述上行遥控信号发送给ARM主控器；
所述星载通信机通过RS422总线将所述上行遥控信号发送给卫星任载荷计算机。
结合第一方面的第一种可能的实施方式或第二种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，上述方法还包括：
当星载通信机处于遥测下传模式时，数字基带传输设备从卫星载荷计算机获取卫星遥测信号的数字遥测量；
数字基带传输设备根据FPGA芯片对所述卫星遥测信号的数字遥测量依次进行组帧、编码；
所述数字基带传输设备对编码后的所述卫星遥测信号进行调制和滤波处理，并将滤波后的所述卫星遥测信号发送给射频收发前端；
所述射频收发前端通过收发一体天线，将处理后的所述卫星遥测信号发送给所述扩频测控站。
第二方面，本申请实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述权利要求1至8中任一项的高速上注数据的处理方法步骤。
第三方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行如高速上注数据的处理方法步骤。
本申请实施例提供的一种高速上注数据的处理方法，在星载通信机中集成射频收发前端、射频收发芯片、数字基带传输设备，能够大幅度提高卫星上行传输数据的速率，解决了在轨卫星程序更新的问题；本方法星载通信机根据收发一体天线从扩频测控站获取X波段上行链路的射频信号；星载通信机利用射频收发前端，对接收到的X波段上行链路的射频信号进行变频处理，变频后得到S波段的中频信号；射频收发前端将S波段的中频信号发送给星载通信机的射频收发芯片；射频收发芯片根据内集成的变频接收单元，对接收到的S波段的中频信号进行变频处理，处理后得到数字基带信号，其中，射频收发芯片的信道带宽和数字变频转换速率均大于100MHz；当星载通信机处于高速上注模式时，利用数字基带传输设备对数字基带信号的数字序列进行译码、伪随机化和帧同步处理，处理后得到高速上注数据。具体来说，本方案中获取X波段上行链路的射频信号，由于X波段作为高频率频段，需要通过具有高数据量速率传输功能的星载通信机进行通信，本步骤中的星载通信机内集成有射频收发前端、射频收发芯片、数字基带传输设备，星载通信机通过收发一体天线，能够精准的接收X波段上行链路的射频信号，且星载通信机具有调整发射功率、抗干扰性能好、机动灵活性强，传输平均时间最短等优点；射频收发前端采用一次变频的超外差式结构，将X波段上行链路的射频信号变频为S波段的中频信号，射频收发前端通过内部中频放大器和中频滤波器，对S波段的中频信号进行放大和滤波处理，其中，射频收发前端的工作带宽选择大于100MHz，并且能够满足X波段上行链路或遥测下传速率需求；同时，射频收发芯片的信道带宽和数字变频转换速率均大于100MHz；上述步骤中射频收发芯片的信道带宽和中频信号的数字模拟转换的采样速率均大于100MHz，实现了高速上行链路或遥测下传速率需求；当星载通信机处于高速上注模式时，通过FPGA芯片对于上注数据异构计算，具有很强的数字信号处理能力，能够有效处理在轨卫星数字信号的视频转码、图片压缩以及数字信号的加解密等各类应用，远远超出传统卫星处理器的运算能力。
为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1示出了本申请实施例所提供的一种高速上注数据的处理方法的流程图。
图1-1示出了本申请实施例所提供的一种高速上注数据的处理方法中设备交互结构示意图。
图1-2示出了本申请实施例所提供的一种高速上注数据的处理方法中星载通信机各通信单元示意图。
图1-3示出了本申请实施例所提供的一种高速上注数据的处理方法中星载通信机中数字基带传输设备各结构单元示意图。
图2示出了本申请实施例所提供的一种高速上注数据的处理方法中星载通信机处于上行遥控模式的流程示意图。
图3示出了本申请实施例所提供的一种高速上注数据的处理方法中星载通信机处于遥测下传模式的流程示意图。
图4示出了本申请实施例所提供的一种计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
传统的星载数据处理系统以各个独立模块为基本单元构建系统，这种系统多针对特定数据类型进行定制化设计为主，存在接口简单、功能单一，不具备统一的、综合化的数据处理能力。
考虑到卫星单机操作的数据量小、速率低，无法满足高速上注数据的传输要求；基于此，本申请实施例提供了一种高速上注数据的处理方法，下面通过实施例进行描述。
下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
图1示出了本申请实施例所提供的一种高速上注数据的处理方法流程示意图；如图1所示，具体包括以下步骤：
步骤S10，星载通信机根据收发一体天线从扩频测控站获取X波段上行链路的射频信号。
步骤S10在具体实施时，扩频测控站通过收发一体天线将X波段上行链路的射频信号发送给星载通信机，其中，X波段是国际电联规定的卫星通信频段，多使用频率为7.9-8.4/7.25-7.75GHz，主要用于雷达、地面通信、卫星通信、以及空间通信，由于X波段作为高频率频段，需要通过具有高数据量速率传输功能的星载通信机进行通信，从而精准的接收X波段上行链路的射频信号、以及卫星遥测信号；上述步骤中星载通信机通过收发一体天线，能够对X波段的上行链路的射频信号和下行链路的卫星遥测信号准确收发，并且星载通信机内集成有射频收发前端、射频收发芯片、数字基带传输设备，具有调整发射功率、抗干扰性能好、机动灵活性强，传输平均时间最短等优点。
步骤S20，星载通信机利用射频收发前端，对接收到的X波段上行链路的射频信号进行变频处理，变频后得到S波段的中频信号。
步骤S20在具体实施时，星载通信机利用射频收发前端，根据频率源提供的本振驱动信号，按照锁相环与压控振荡器的锁相原理，对接收到的X波段上行链路的射频信号进行变频处理，变频后得到S波段的中频信号；上述步骤中射频收发前端采用一次变频的超外差式结构，将X波段上行链路的射频信号变频为S波段的中频信号，射频收发前端通过内部中频放大器和中频滤波器，对S波段的中频信号进行放大和滤波处理，其中，射频收发前端的工作带宽选择大于100MHz，并且能够满足X波段上行链路或遥测下传速率需求。
步骤S30，射频收发前端将S波段的中频信号发送给星载通信机的射频收发芯片。
步骤S30在具体实施时，射频收发前端将S波段的中频信号发送给星载通信机的射频收发芯片，其中，信道带宽支持大于100MHz的频率响应，上述信道在单位时间内可以传输中频信号不失真。
步骤S40，射频收发芯片根据内集成的变频接收单元，对接收到的S波段的中频信号进行变频处理，处理后得到数字基带信号，其中，射频收发芯片的信道带宽和数字变频转换速率均大于100MHz。
步骤S40在具体实施时，射频收发芯片根据内集成的变频接收单元获取S波段的中频信号，变频接收单元具有射频信号、混合信号、数字信号的处理功能，且变频接收单元是一个直接变频单元，变频接收单元根据内部集成的数字放大器和频带滤波器，将接收到的S波段的中频信号直接下变频为数字基带信号，其中，射频收发芯片的信道带宽和数字变频转换速率均大于100MHz；上述步骤中射频收发芯片的信道和中频信号的数字模拟转换的采样速率均大于100MHz，实现了高速上行链路或遥测下传速率需求。
步骤S50，当星载通信机处于高速上注模式时，利用数字基带传输设备对数字基带信号的数字序列进行译码、伪随机化和帧同步处理，处理后得到高速上注数据。
步骤S50在具体实施时，当星载通信机处于高速上注模式时，射频收发芯片将数字基带信号发送给数字基带传输设备，数字基带传输设备利用FPGA芯片对数字基带信号数字序列的序列帧进行自动跟踪，并根据跟踪序列帧的帧头和帧尾的帧差错控制字进行译码，数字基带传输设备对译码后的序列帧进行伪随机化处理，处理后生成二进制随机化码块，根据数字基带传输设备对二进制随机化码块的序列帧进行帧同步，同步后得到高速上注数据；上述步骤中的FPGA芯片对卫星数据异构计算，具有很强的数字信号处理能力，能够有效处理在轨卫星数字信号的视频转码、图片压缩以及数字信号的加解密等各类应用，远远超出传统卫星处理器的运算能力。
在一个可行的实现方案中，上述步骤S10中，星载通信机根据收发一体天线从扩频测控站获取X波段上行链路的射频信号，包括：
步骤101，扩频测控站将X波段上行链路的射频信号发送给收发一体天线。
步骤102，收发一体天线将接收到的X波段上行链路的射频信号发送给星载通信机，其中，星载通信机包含：射频收发前端、射频收发芯片、数字基带传输设备。
步骤101、102在具体实施时，扩频测控站与星载通信机通过有线网络或无线网络方式连接，扩频测控站将X波段上行链路的射频信号发送给收发一体天线，收发一体天线将接收到的X波段上行链路的射频信号发送给星载通信机的射频收发前端，其中，星载通信机内部集成有射频收发前端、射频收发芯片、数字基带传输设备，具有调整发射功率、抗干扰性能好、机动灵活性强，传输平均时间最短等优点。
在一个可行的实现方案中，上述步骤S20中，星载通信机利用射频收发前端，对接收到的X波段上行链路的射频信号进行变频处理，变频后得到S波段的中频信号，包括：
步骤201，射频收发前端采用超外差变频接收机，根据频率源提供的本振驱动信号、按照锁相环与压控振荡器的锁相原理，对X波段上行链路的射频信号进行变频处理，变频后得到S波段的中频信号。
步骤202，射频收发前端通过内部中频放大器和中频滤波器，对S波段的中频信号进行放大和滤波处理，其中，射频收发前端内部中频放大器和中频滤波器的工作带宽选择大于100MHz。
步骤201、202在具体实施时，射频收发前端将接收到X波段上行链路的射频信号输入到超外差变频接收机中，超外差变频接收机将射频信号在鉴相器电路上的参考基准信号输入到压控振荡器中，压控振荡器根据固有角频率，将参考基准信号转换成振荡输出信号，再将得到的参考基准信号和振荡输出信号输入到鉴相器中，鉴相器通过比较参考基准信号和振荡输出信号之间的相位误差，得到一个脉冲电压，压控振荡器根据脉冲电压平均值的误差调整压控振荡器的频率和相位，得到本振驱动信号；
射频收发前端通过射频混频器的混频电路对S波段的中频信号进行射频采样，采样前根据内部集成的中频放大器对本振驱动信号进行信号放大，放大后可以达到很低的噪声系数和良好的线性度，并将放大后的信号输出给后级中频混频器，中频混频器通过第一级混频电路将射频信号转换为合适的宽带中频信号，其中，射频收发前端内部中频放大器和中频滤波器的工作带宽选择大于100MHz，可以保证高速上行链路传速率需求。
在一个可行的实现方案中，上述步骤S30中，射频收发前端将S波段的中频信号发送给星载通信机的射频收发芯片，包括：
步骤30在具体实施时，射频收发前端将S波段的中频信号发送给星载通信机的射频收发芯片，信道带宽支持大于100MHz的频率响应，上述信道在单位时间内可以传输中频信号不失真。
在一个可行的实现方案中，上述步骤40中，射频收发芯片根据内部集成的变频接收单元，对接收到的S波段的中频信号进行变频处理，处理后得到数字基带信号，其中，射频收发芯片的信道带宽和数字变频转换速率均大于100MHz，包括：
步骤401，射频收发芯片的变频接收单元从射频收发前端获取S波段的中频信号，其中，信道的工作带宽大于100MHz。
步骤402，变频接收单元根据内部的数字放大器、数字混频器、IQ正交放大器和频带整形滤波器，依次对S波段的中频信号进行变频处理，变频处理后得到数字基带信号。
步骤401、402在具体实施时，射频收发前端将S波段的中频信号发送给射频收发芯片的变频接收单元，变频接收单元接收到S波段的中频信号后，根据内部集成的中频放大器对混频的中频信号进行放大，放大后可以达到很低的噪声系数和良好的线性度，并将放大后的信号输出给后级数字混频器，数字混频器由一个复数乘法单元和一个数字混频单元组成，射频收发前端通过中频混频器的混频电路对S波段的中频信号进行采样，中频混频器通过第一级混频电路将射频信号转换为合适的宽带中频信号，且经过模拟电路处理后，再由第二级正交混频电路对中频信号进行低通滤波除其高频成分，得到两个正交的数字基带信号，射频收发芯片通过IQ正交放大器的自动增益控制电路，对数字基带信号进行调制，并将调制后的数字基带信号输出给频带整形滤波器，频带整形滤波器可实现高性能的有限脉冲相应，频带整形滤波器根据数字基带信号矩阵脉冲的幅度和持续时间，对矩阵脉冲的频谱帧进行整形以增强频谱帧内的瞬态，得到调制解调后的数字基带信号；还可以通过匹配滤波函数将矩阵脉冲频谱宽度压缩成窄脉冲，提高距离分辨率，其中，匹配滤波函数可以为余弦脉冲，三角形脉冲，半余弦脉冲等。
在一个可行的实现方案中，上述步骤50中，当星载通信机处于高速上注模式时，利用数字基带传输设备对数字基带信号的数字序列进行译码、伪随机化和帧同步处理，处理后得到高速上注数据，包括：
步骤501，当星载通信机处于高速上注模式时，数字基带传输设备利用FPGA芯片对数字基带信号的序列帧进行载波捕捉和自动跟踪。
步骤502，运用FPGA芯片对自动跟踪到的序列帧帧头和帧尾的帧差错控制字进行译码。
步骤503，数字基带传输设备对译码后的序列帧进行伪随机化处理，伪随机化后得到二进制随机化码块。
步骤504，数字基带传输设备对二进制随机化码块的数字帧进行帧同步，帧同步后得到高速上注数据，并将得到的高速上注数据发送给ARM主控器。
步骤501、502、503、504在具体实施时，当星载通信机处于高速上注模式时，射频收发芯片将数字基带信号发送给数字基带传输设备，数字基带传输设备利用FPGA芯片对数字基带信号的数字序列进行捕捉，根据捕捉的数字序列的序列帧进行自动跟踪和环路跟踪，并对跟踪到的序列帧帧头和帧尾做比特量化，逐一去除各个字节的帧差错控制域，将删除后的序列帧帧头和帧尾的帧差错控制字进行译码，以十六进制显示，数字基带传输设备对译码后的序列帧进行伪随机化处理，处理后生成二进制随机化码块(n，n－16)，根据数字基带传输设备对二进制随机化码块的序列帧进行帧同步，同步后得到高速上注数据， 其中，通过FPGA芯片计算序列帧的帧差错控制字，具体计算帧差错控制字公式为：
FECF={ (X16•M(X)）+（X（n-16）•L(X)）} 模G(X)
G(X) = X16+X12+X5+1
其中，n表示序列帧的位数；X（n-16）表示序列帧前置差错控制域；M(X)表示序列帧的(n-16)同步信息，为二进制系数的多项式；L(X)表示预置多项式；G(X)表示生成的多项式；X（n-16）•L(X)表示在序列帧前置FPGA芯片为“全1”时的状态。
此外，高速上注数据译码过程中，按照如下公式进行帧差错字检测：
S(X) = { (X16• C*(X)) + ( Xn• L(X)) }模G(X)
其中，C*(X)表示接收块，S(X)表示校正多项式，若检测无差错字，则S(X)为0；若检测到差错字，则S(X)不为0；
差错字检测后，通过伪随机化发生器对检测后的序列帧进行伪随机化处理，伪随机化后对高速上注数据的序列帧进行Turbo编解码，解码后得到高速上注数据子帧，并将得到的高速上注数据子帧发送至存储单元；其中，伪随机化序列生成的多项式为：
H(x)=X7+X4+X3+X1+1
其中，伪随机化序列从码块第1位开始，经255位后重复多次直到码块尾部，每个码块开始时，伪随机化发生器初始化到“全1”时的状态。
在一个可行的实现方案中，图2示出了本申请实施例所提供的一种高速上注数据的处理方法中星载通信机处于上行遥控模式的流程示意图；上述方法还包括：
步骤S601，当星载通信机处于上行遥控模式时，利用数字基带传输设备对遥控扩频数字信号进行载波捕捉和自动跟踪。
步骤S602，FPGA芯片对自动跟踪后的遥控扩频数字信号进行解调和比特同步，同步后得到的上行遥控信号，并将上行遥控信号发送给ARM主控器。
步骤S603，星载通信机通过RS422总线将上行遥控信号发送给卫星任载荷计算机。
步骤S601、S602、S603在具体实施时，当星载通信机处于上行遥控模式时，数字基带传输设备通过FPGA芯片对遥控扩频数字信号的数字序列的遥控帧进行载波捕捉，并对捕捉后的遥控帧进行自动跟踪，利用FPGA芯片对自动跟踪后的每一遥控帧进行编解码，并对解码后的遥控扩频数字信号的每一遥控帧进行比特同步，并将同步后的上行遥控信号发送给ARM主控器，星载通信机通过RS422总线将保存在ARM主控器内的上行遥控信号发送给卫星任载荷计算机。
在一个可行的实现方案中，图3示出了本申请实施例所提供的一种高速上注数据的处理方法中星载通信机处于遥测下传模式的流程示意图；上述方法还包括：
步骤S701，当星载通信机处于遥测下传模式时，数字基带传输设备从卫星载荷计算机获取卫星遥测信号的数字遥测量。
步骤S702，数字基带传输设备根据FPGA芯片对卫星遥测信号的数字遥测量依次进行组帧、编码。
步骤S703，数字基带传输设备对编码后的卫星遥测信号进行调制和滤波处理，并将滤波后的卫星遥测信号发送给射频收发前端。
步骤S704，射频收发前端通过收发一体天线，将处理后的卫星遥测信号发送给扩频测控站。
步骤S701、S702、S703、S704在具体实施时，当星载通信机处于遥测下传模式时，数字基带传输设备从卫星载荷计算机获取卫星遥测信号的数字遥测量，根据FPGA芯片对数字遥测量的每一遥测帧的帧头、帧类型、帧长度及帧校验序列进行组帧和编码，数字基带传输设备对编码后的卫星遥测信号进行调制解调，并将调制后的卫星遥测信号发送给滤波器，滤波器根据匹配滤波函数，将卫星遥测帧信号的宽脉冲压缩成窄脉冲，并将滤波后的卫星遥测信号发送给射频收发前端，射频收发前端通过收发一体天线，将处理后的卫星遥测信号发送给扩频测控站。
对应于图1中的高速上注数据的处理方法，本申请实施例还提供了一种计算机设备80，图4，如图4所示，该设备包括存储器801、处理器802及存储在该存储器801上并可在该处理器802上运行的计算机程序，其中，上述处理器802执行上述计算机程序时实现上述的方法。
星载通信机根据收发一体天线从扩频测控站获取X波段上行链路的射频信号；
星载通信机利用射频收发前端，对接收到的X波段上行链路的射频信号进行变频处理，变频后得到S波段的中频信号；
射频收发前端将S波段的中频信号发送给星载通信机的射频收发芯片；
射频收发芯片根据内集成的变频接收单元，对接收到的S波段的中频信号进行变频处理，处理后得到数字基带信号，其中，射频收发芯片的信道带宽和数字变频转换速率均大于100MHz；
当星载通信机处于高速上注模式时，利用数字基带传输设备对数字基带信号的数字序列进行译码、伪随机化和帧同步处理，处理后得到高速上注数据。
对应于图1中的高速上注数据的处理方法，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行以下步骤：
星载通信机根据收发一体天线从扩频测控站获取X波段上行链路的射频信号；
星载通信机利用射频收发前端，对接收到的X波段上行链路的射频信号进行变频处理，变频后得到S波段的中频信号；
射频收发前端将S波段的中频信号发送给星载通信机的射频收发芯片；
射频收发芯片根据内集成的变频接收单元，对接收到的S波段的中频信号进行变频处理，处理后得到数字基带信号，其中，射频收发芯片的信道带宽和数字变频转换速率均大于100MHz；
当星载通信机处于高速上注模式时，利用数字基带传输设备对数字基带信号的数字序列进行译码、伪随机化和帧同步处理，处理后得到高速上注数据。
基于上述分析可知，与相关技术中的卫星上行遥控链路数据量小、速率低的遥控指令方法相比，本申请实施例提供的一种高速上注数据的处理方法，利用星载通信机内部集成的射频收发前端、射频收发芯片、数字基带传输设备，精准的接收X波段上行链路的射频信号，以及射频收发前端将S波段的中频信号发送给星载通信机的射频收发芯片，信道带宽支持大于100MHz的频率响应，上述信道在单位时间内可以传输中频信号不失真，实现了高速上行链路或遥测下传速率需求，同时数字基带传输设备利用FPGA芯片，对卫星数据异构计算，具有很强的数字信号处理能力，能够有效处理在轨卫星数字信号的视频转码、图片压缩以及数字信号的加解密等各类应用，远远超出传统卫星处理器的运算能力。
本申请实施例所提供的高速上注数据的处理方法可以为设备上的特定硬件或者安装于设备上的软件或固件等。本申请实施例所提供的装置，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，前述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，均可以参考上述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请提供的实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种高速上注数据的处理方法，其特征在于，所述处理方法包括：
星载通信机根据收发一体天线从扩频测控站获取X波段上行链路的射频信号；
所述星载通信机利用射频收发前端，对接收到的X波段上行链路的射频信号进行变频处理，变频后得到S波段的中频信号；
所述射频收发前端将所述S波段的中频信号发送给所述星载通信机的射频收发芯片；
所述射频收发芯片根据内集成的变频接收单元，对接收到的所述S波段的中频信号进行变频处理，处理后得到数字基带信号，其中，所述射频收发芯片的信道带宽和数字变频转换速率均大于100MHz；
当所述星载通信机处于高速上注模式时，数字基带传输设备利用FPGA芯片对所述数字基带信号的序列帧进行载波捕捉和自动跟踪，
运用所述FPGA芯片对自动跟踪到的序列帧帧头和帧尾的帧差错控制字进行译码；
所述数字基带传输设备对译码后的所述序列帧进行伪随机化处理，伪随机化后得到二进制随机化码块；
所述数字基带传输设备对所述二进制随机化码块的序列帧进行帧同步，帧同步后得到高速上注数据，并将得到的高速上注数据发送给ARM主控器。
2.根据权利要求1所述的高速上注数据的处理方法，其特征在于，星载通信机根据收发一体天线从扩频测控站获取X波段上行链路的射频信号，包括：
扩频测控站将X波段上行链路的射频信号发送给收发一体天线；
所述收发一体天线将接收到的X波段上行链路的射频信号发送给所述星载通信机，其中，所述星载通信机包含：射频收发前端、射频收发芯片、数字基带传输设备。
3.根据权利要求1所述的高速上注数据的处理方法，其特征在于，所述星载通信机利用射频收发前端，对接收到的X波段上行链路的射频信号进行变频处理，变频后得到S波段的中频信号，包括：
所述射频收发前端采用超外差变频接收机，根据频率源提供的本振驱动信号、按照锁相环与压控振荡器的锁相原理，对X波段上行链路的射频信号进行变频处理，变频后得到S波段的中频信号；
所述射频收发前端通过内部中频放大器和中频滤波器，对所述S波段的中频信号进行放大和滤波处理，其中，所述射频收发前端内部中频放大器和中频滤波器的工作带宽选择大于100MHz。
4.根据权利要求1所述的高速上注数据的处理方法，其特征在于，所述射频收发芯片根据内集成的变频接收单元，对接收到的所述S波段的中频信号进行变频处理，处理后得到数字基带信号，其中，所述射频收发芯片的信道带宽和数字变频转换速率均大于100MHz，包括：
所述射频收发芯片的变频接收单元从射频收发前端获取所述S波段的中频信号，其中，信道的工作带宽大于100MHz；
所述变频接收单元根据内部的数字放大器、数字混频器、IQ正交放大器和频带整形滤波器，依次对所述S波段的中频信号进行变频处理，变频处理后得到数字基带信号。
5.根据权利要求1所述的高速上注数据的处理方法，其特征在于，运用所述FPGA芯片对自动跟踪到的序列帧帧头和帧尾的帧差错控制字进行译码，包括：
通过FPGA芯片计算序列帧的帧差错控制字，具体计算帧差错控制字公式为：
FECF={ (X16 •M(X)）+（X（n-16）•L(X)）} %G(X)
G(X) = X16+X12+X5+1
其中，n表示序列帧的位数；X 表示二进制变量；X（n-16）表示序列帧前置差错控制域；M(X)表示序列帧的(n-16)同步信息，为二进制系数的多项式；L(X)表示预置多项式；G(X)表示生成的多项式，%G(X)表示对G(X)进行求余计算；X（n-16）•L(X)表示在序列帧前置FPGA芯片为“全1”时的状态。
6.根据权利要求1所述的高速上注数据的处理方法，其特征在于，还包括：
当所述星载通信机处于上行遥控模式时，利用数字基带传输设备对遥控扩频数字信号进行载波捕捉和自动跟踪；
所述FPGA芯片对自动跟踪后的遥控扩频数字信号进行解调和比特同步，同步后得到的上行遥控信号，并将所述上行遥控信号发送给ARM主控器；
所述星载通信机通过RS422总线将所述上行遥控信号发送给卫星任载荷计算机。
7.根据权利要求1所述的高速上注数据的处理方法，其特征在于，还包括：
当星载通信机处于遥测下传模式时，数字基带传输设备从卫星载荷计算机获取卫星遥测信号的数字遥测量；
数字基带传输设备根据FPGA芯片对所述卫星遥测信号的数字遥测量依次进行组帧、编码；
所述数字基带传输设备对编码后的所述卫星遥测信号进行调制和滤波处理，并将滤波后的所述卫星遥测信号发送给射频收发前端；
所述射频收发前端通过收发一体天线，将处理后的所述卫星遥测信号发送给所述扩频测控站。
8.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行如权利要求1至7任一项所述方法的步骤。
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