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卫星通信的载荷数据 接口装置

阅读：161发布：2020-05-08

专利汇可以提供卫星通信的载荷数据接口装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型提供了一种卫星通信的载荷数据接口装置，包括控制单元，解调模块，调制模块，频谱信道分析模块，射频单元；所述控制单元接收CAN总线和串口总线发送的待编码的CAN总线电平信号和串口总线电平信号发送至调制模块，还接收解调模块发送的解调后的CAN总线电平信号和串口总线电平信号，通过CAN总线和串口总线向外发送；所述调制模块对所述待编码的CAN总线电平信号和串口总线电平信号进行调制编码和电压转换；所述解调模块对待解调的信号进行解调。本实用新型提供的卫星通信的载荷数据接口装置，适用范围广，可用于实现载荷、星务系统、数传系统之间的信息交互，以及载荷与地面数据中心及终端的通信。(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利，下面是卫星通信的载荷数据接口装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种卫星通信的载荷数据接口装置，其特征在于，包括控制单元，解调模块，调制模块，频谱信道分析模块，射频单元；
所述控制单元接收CAN总线和串口总线发送的待编码的CAN总线电平信号和串口总线电平信号发送至调制模块，还接收解调模块发送的解调后的CAN总线电平信号和串口总线电平信号，通过CAN总线和串口总线向外发送；
所述调制模块对所述待编码的CAN总线电平信号和串口总线电平信号进行调制编码和电压转换，并发送至射频单元进行发送；
所述射频单元接收所述调制编码和电压转换后的信号并向外发送，所述射频单元还接收外部待解调的信号，发送至解调模块；
所述解调模块对待解调的信号进行解调，生成解调后的CAN总线电平信号和串口总线电平信号发送至所述控制单元，并下发采样数据至频谱信道分析模块；
所述频谱信道分析模块通过同步时钟接口接收来自所述解调模块的下发采样数据，并进行频谱检测和信道分析后，将分析结果通过串口总线发送至所述控制单元。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制单元分别对所述调制模块和解调模块进行发射通道控制和接收通道控制；
所述通道控制包括频率和扩频码的控制。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制单元通过串行外设接口连接所述射频单元，实现对所述射频单元中频综模块的频率控制。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制单元包括但不限于：FPGA芯片、DSP 微处理器或MCU处理器。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述解调模块、调制模块、频谱信道分析模块分别与控制单元之间采用下述串口通信线实现：
无数据校验，8位数据位，1位停止位，波特率19200。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述控制单元通过CAN总线实现与星务系统的双向通信；
所述控制单元通过异步串口总线实现与数传系统的双向通信。

说明书全文

卫星通信的载荷数据 接口装置

技术领域

[0001] 本发明涉及卫星通信技术领域，特别涉及一种卫星通信的载荷数据接口装置。

背景技术

[0002] 随着电子技术和计算机技术的不断发展，航天任务复杂化的提高，星载设备的载荷数据接口形式越来越多样化。CAN 信号接口、RS-485信号接口、RS-422信号接口在星载设备中得到了广泛应用。卫星的载荷数据接口可实现载荷部件、星务系统、数传系统之间相互的数据传输，还涉及卫星与地面接收总线的数据通信。

[0003] 其中载荷部件是卫星上的通信模块，作为卫星数据采集的通信系统，将卫星内部分散的信息，采集接收以转发给相应机构。星务系统用于卫星间通信，包括用于多颗卫星组网时，卫星间授时、同步、位置、消息等的协调。数传系统模块是卫星平台的核心部件，用于卫星与地面站之间的信息传输。数传系统主要包括天线系统、发射机、大动态AGC接收机和信号处理机等主要功能部件。

[0004] 然而，目前的技术对于载荷、星务系统、数传系统之间信息交互的相互协调，硬件装置的实现，接口协议和帧结构都缺乏规范和标准。为了简化卫星内部线路结构，降低设计成本，使卫星综合电子系统达到高度集成性和综合性，充分实现资源共享、信息融合，有必要设计一种高效的载荷数据接口装置。

发明内容

[0005] 有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种卫星通信的载荷数据接口装置，适用范围广，可用于实现载荷、星务系统、数传系统之间的信息交互，以及载荷与地面数据中心及终端的通信，可兼容多种信号接口，还具有成本低、可靠性高，扩展性高等优点。

[0006] 本发明采用的技术方案为，一种卫星通信的载荷数据接口装置，包括控制单元，解调模块，调制模块，频谱信道分析模块，射频单元；

[0007] 所述控制单元接收CAN总线和串口总线发送的待编码的CAN总线电平信号和串口总线电平信号发送至调制模块，还接收解调模块发送的解调后的CAN总线电平信号和串口总线电平信号，通过CAN总线和串口总线向外发送；

[0008] 所述调制模块对所述待编码的CAN总线电平信号和串口总线电平信号进行调制编码和电压转换，并发送至射频单元进行发送；

[0009] 所述射频单元接收所述调制编码和电压转换后的信号并向外发送，所述射频单元还接收外部待解调的信号，发送至解调模块；

[0010] 所述解调模块对待解调的信号进行解调，生成解调后的CAN总线电平信号和串口总线电平信号发送至所述控制单元，并下发采样数据至频谱信道分析模块；

[0011] 所述频谱信道分析模块通过同步时钟接口接收来自所述解调模块的下发采样数据，并进行频谱检测和信道分析后，将分析结果通过串口总线发送至所述控制单元。

[0012] 由上，本发明的载荷数据接口用于实现载荷、星务系统、数传系统的通信，通过采用可编程的控制单元搭配调制模块和解调模块，实现对CAN总线和串口总线的数据兼容，通过调制模块对控制单元接收的待编码信号进行调制编码，由射频单元向外发送，同时射频单元接收的待解调信号通过解调模块进行解调，发送至控制单元进行信号处理，从而实现载荷与星务系统的CAN通信及与数传系统的串口通信。

[0013] 其中，所述控制单元分别对所述调制模块和解调模块进行发射通道控制和接收通道控制；

[0014] 所述通道控制包括频率和扩频码的控制。

[0015] 由上，控制单元通过对解调模块和调制模块分别进行频率和扩频码流程和数据传输的控制，使解调模块和调制模块按照程序步骤选择频率和扩频码进行解调或调制。

[0016] 进一步改进，所述控制单元通过串行外设接口连接所述射频单元，实现对所述射频单元中频综模块的频率控制。

[0017] 由上，频综模块用于产生射频单元所发送的频率信号，其频率参数由控制单元通过串行外设接口进行控制。

[0018] 其中，所述控制单元包括但不限于：FPGA芯片、DSP 微处理器或MCU处理器。

[0019] 由上，通过采用可编程的FPGA芯片、DSP微处理器或MCU处理器实现信号处理和控制单元的相关控制功能。

[0020] 其中，所述控制单元通过CAN总线实现与星务系统的双向通信；所述控制单元通过异步串口总线实现与数传系统的双向通信。

[0021] 由上，本发明的载荷数据接口装置可实现对CAN总线和串口总线的兼容，使载荷通过CAN总线与星务系统双向通信，通过异步串口总线与数传系统双向通信。附图说明

[0022] 图1为本发明卫星数据收集系统的原理示意图；

[0023] 图2为本发明卫星通信的载荷数据接口装置的原理示意图；

[0024] 图3为本发明载荷与数传系统通信的接口协议示意图。

具体实施方式

[0025] 下面参照如图1～图3对本发明卫星通信的载荷数据接口装置的具体实施方式进行详细说明。

[0026] 图1所示为卫星数据收集系统的原理示意图，卫星数据收集系统(DCS)包括相互连接的载荷100、星务系统200、数传系统300，该星务系统200负责多颗卫星间的数据传输，该数传系统300负责星地间数据传输及测控数据的输出。其中，载荷100通过CAN总线与星务系统200双向通信，通过异步串口总线与数传系统300双向通信，星务系统200通过CAN总线与数传系统300双向通信；

[0027] 图2所示为卫星通信的载荷数据接口装置的原理示意图，由图可知本发明所提供一种卫星通信的载荷数据接口装置包括控制单元101、调制模块102、解调模块103、频谱信道分析模块104、射频单元105及用于进行通信的串口总线；

[0028] 所述控制单元101可选用FPGA芯片、DSP微处理器或MCU处理器等可编程器件实现，通过CAN总线实现与星务系统200的双向通信，通过异步串口总线实现与数传系统300的双向通信。控制单元101接收星务系统200发送的待编码的CAN总线电平信号和数传系统300发送的待编码的串口总线电平信号，根据预存的CAN总线控制协议和串口总线控制协议将所述待编码的CAN总线电平信号和串口总线电平信号通过串口总线UART发送至调制模块102；

[0029] 所述调制模块102由所述控制单元101对其发射通道进行设置，设置的参数包括频率和扩频码等，调制模块102接收所述待编码的CAN总线电平信号和串口总线电平信号后，进行调制编码和电压转换，生成高频信号发送至射频单元105；

[0030] 所述射频单元105包含频综模块(频率综合器)，其频率由控制单元101通过串行外设接口(SP1接口)进行控制，射频单元105根据设定的频率将接收到的高频信号发送出去；除此之外，射频单元105还接收外部的待解调的信号，并发送至解调模块103；

[0031] 所述解调模块103由所述控制单元101对其接收通道进行设置，解调模块103对待解调的信号进行解调，生成CAN总线电平信号和串口总线电平信号并通过串口总线UART发送至所述控制单元101，同时还通过同步时钟接口下发采样数据至频谱信道分析模块104；

[0032] 所述频谱信道分析模块104对所述解调模块103的下发采样数据进行频谱检测，检测通信频段内是否有信号存在，同时还进行信道分析，对通信频段内的信号强度进行分析，分析出信道衰落、干扰等参数，并将上述分析结果通过串口总线UART的对应信道发送至所述控制单元101；

[0033] 所述控制单元101根据预存的CAN总线控制协议和串口总线控制协议将接收到的解调后的CAN总线电平信号和串口总线电平信号，通过CAN总线和串口总线分别发送至星务系统200和数传系统300。

[0034] 本发明所述的实施例中，上述串口总线可采用无数据校验，8位数据位，1位停止位，波特率19200的串口通信线实现。

[0035] 图3所示为本发明载荷与数传系统通信的接口协议示意图，在本实施例中，对帧头、帧类型、帧长度和帧数据的定义如下：

[0036] 帧头：占用4B字节，固定填充为0xFAF30020；

[0037] 帧类型：占用4B字节，帧为数据帧则填充为0x00表示；帧为频谱数据则填充0x01表示；

[0038] 帧长度：用来表示后续的帧数据长度，占用2B字节；

[0039] 帧数据：用来填充数据，当帧类型是数据帧时，若帧数据208bit则占用26B字节，若帧数据912bit则占用114B字节；当帧类型是频谱数据时，频谱数据占用512B字节。

[0040] 本发明相对于现有的数据接口，具有以下优点：

[0041] 1、适用范围广，用于载荷、星务、数传系统之间信息交互，以及载荷与地面数据中心及终端的通信；

[0042] 2、实现成本低，由于采用较为成熟的器件，其可靠性较高；

[0043] 3、扩展性高，由于采用软核(控制单元)控制的方式，可以方便的增加信道的数量，具有良好的扩展性。

[0044] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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