星载高速上注信息系统及实现方法与流程

本发明涉及星载高速上注信息，具体地，涉及星载高速上注信息系统及实现方法。

背景技术：

1、卫星在轨运行过程中，部分单机需要在轨进行在轨编程，参数修改等工作，或者是执行任务需求，需要地面上注大量的指令或数据，进而实现卫星在轨的数据处理、执行业务、程序更新、参数设置等工作，保障卫星整体及各单机的功能正常。传统的数据上注设备及接收设备所支持的数据传输速率多为88bps/2000bps等，均在10kbps以内，针对在轨编程或程序更新等需求，需要上注的数据量很大，采用传统的低速上注需要大量的时间，以100mb数据为例，2000bps上注需要400000s(约111h)，而采用1mbps上注仅需800s，采用2mbps上注仅需400s，采用高速上注的方式可以节省大量的时间，同时低速上注大量数据时，由于需要大量的时间，对测控弧段及地面站及地面设备等都提出了更高的使用要求，尤其是测控弧段，很难保证长时间的连续弧段，对上注工作影响很大。而采用高速上注时，在一个测控弧段内就可以完成程序更新等高速数据的上注，极大的节省了上注时间，同时还可以继续执行其他上注任务，大大提高了地面对测控弧段的使用效率，节省了大量时间、人力、物力等。同时，该系统支持多工作模式及多体制，不是单一的模式及速率，可适用更广泛的上注需求；系统具备对数据的解密能力，并且可以存储后按要求连续输出，同时采用多模式多速率的异构备份设计，极大提高了系统的可靠性。

2、专利文献cn111427848a(申请号：202010292816.1)公开了一种基于json实现高速星载文件系统的方法，利用cjson库和c++容器，基于vector实现固定大小高速载荷数据的管理，针对星载嵌入式系统，能够提高定长载荷数据的读写速度，对实现载荷数据的高速访问和存储提供技术途径，主要涉及星载文件系统领域。而本发明是设计了一种星载高速上注的信息系统，实现了遥控数据从地面高速上注至卫星端。

3、专利文献cn111163106a(申请号：202010002828.6)公开了一种基于天地网关的高速网络预处理装置，采用基于fpga的并行处理架构，实现航天器内部网络和网关协议转换模块之间的网络数据路由，包括：主控处理fpga和协处理dsp，主要涉及网络数据处理技术领域。而本发明主要涉及星地测控及信息传输领域，并且设计了一种星载高速上注信息系统。

4、专利文献cn101482909(申请号：200810136674.9)公开了一种加密算法模块加速器及其数据高速加解密方法，其目的是要通过设计加密算法模块加速器的方案来提高系统的数据加密速度，主要涉及嵌入式芯片技术。而本发明提供了一种星载高速上注信息系统设计方案，主要通过采用不同的上注链路高速上注数据，缩短上注时间，提高了测控弧段的利用率及数据传输的效率。

5、专利文献cn101958789a(申请号：201010286059.3)公开了一种通信链路中高速数据加/解密模块,具体涉及基于fpga实现数据加/解密功能的信息安全领域，更侧重于返向数传及通信，且通道单一，没有主备份设计。而本发明主要是侧重卫星前向测控链路，并且具备多通道上注的能力，系统内采用了异构备份，提高了硬件可靠性。

6、专利文献cn106453258a(申请号：201610818086.8)公开了一种高速数据加解密系统及方法，主要包括dsp及fpga芯片等，特点为高带宽、可重构，增加算法配置灵活性等。而本发明提供了一种星载高速上注信息系统的设计方案，具有多体制、高速上注、多通道的特点，主要侧重于卫星前向链路，可提高测控效率。

7、专利文献cn101313509(申请号：200680043844.8)，公开了一种加密系统被配置成包括块密码生成器和流密码生成器的组合，块密码提供了被使用来周期性地给一个或多个流密码重新定密钥的改变密钥，主要侧重于数据加密处理及密码生成。而本发明主要是侧重卫星前向测控链路，包括多通道高速上注，加解密处理等。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种星载高速上注信息系统及实现方法。

2、根据本发明提供的一种星载高速上注信息系统，包括：扩跳频应答机、中继跟踪接收机、高速解密模块以及接收终端；

3、所述扩跳频应答机，用于接收地面上注的数据，并将接收到的地面上注数据传输至所述高速解密模块；

4、所述中继跟踪接收机，用于接收通过中继星传输的高速上注数据，并将接收到的高速上注数据转发至所述高速解密模块；

5、所述高速解密模块，用于实现数据解密、数据存储，数据输出以及遥控遥测处理；

6、所述接收终端，用于接收所述高速解密模块输出的数据。

7、优选地，所述扩跳频应答机、所述中继跟踪接收机、所述高速解密模块以及所述接收终端之间通过高速数据传输电缆连接；所述高速数据传输电缆支持rs422信号及lvds信号传输。

8、优选地，所述扩跳频应答机具备扩跳频体制、测控数传一体化体制及非相干扩频体制，提供地基上注的链路；

9、在扩跳频体制以及非相干扩频体制下，地基测控站发送低速数据；

10、在测控数传一体化体制下，地基测控站发送高速数据；

11、所述中继跟踪接收机提供中继上注的链路，上注速率为高速。

12、优选地，所述扩跳频应答机的输出接口为三线制同步rs422接口；所述中继跟踪接收机的输出接口为两线制同步lvds接口；所述高速解密模块的遥测遥控信号为异步rs422接口；所述高速解密模块上注数据输出的接口为两线制lvds接口。

13、优选地，所述高速解密模块还包括：数据存储设备，所述数据存储设备设置包状态，所述包状态包括起始包、中间包以及结束包；

14、当高速解密模块接收到结束包后，将缓存的数据按预设要求连续输出至接收终端。

15、优选地，基于多模式多速率的上注形式构建异构备份设计，同时所有通道的硬件器件均具有备份。

16、根据本发明提供的一种星载高速上注信息系统实现方法，包括：扩跳频应答机、中继跟踪接收机、高速解密模块以及接收终端；

17、步骤s1：利用扩跳频应答机接收地面上注的数据，并将接收到的地面上注数据传输至高速解密模块；

18、步骤s2：利用中继跟踪接收机接收通过中继星传输的高速上注数据，并将接收到的高速上注数据转发至所述高速解密模块；

19、步骤s3：利用高速解密模块实现数据解密、数据存储，数据输出以及遥控遥测处理；

20、步骤s4：利用接收终端接收所述高速解密模块输出的数据。

21、优选地，所述扩跳频应答机、所述中继跟踪接收机、所述高速解密模块以及所述接收终端之间通过高速数据传输电缆连接；所述高速数据传输电缆支持rs422信号及lvds信号传输。

22、优选地，所述扩跳频应答机具备扩跳频体制、测控数传一体化体制及非相干扩频体制，提供地基上注的链路；

23、在扩跳频体制以及非相干扩频体制下，地基测控站发送低速数据；

24、在测控数传一体化体制下，地基测控站发送高速数据；

25、所述中继跟踪接收机提供中继上注的链路，上注速率为高速。

26、优选地，所述扩跳频应答机的输出接口为三线制同步rs422接口；所述中继跟踪接收机的输出接口为两线制同步lvds接口；所述高速解密模块的遥测遥控信号为异步rs422接口；所述高速解密模块上注数据输出的接口为两线制lvds接口；

27、所述高速解密模块还包括：数据存储设备，所述数据存储设备设置包状态，所述包状态包括起始包、中间包以及结束包；

28、当高速解密模块接收到结束包后，将缓存的数据按预设要求连续输出至接收终端。

29、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

30、1、本发明具有多工作模式、多体制、高速上注、自主连续快进慢出、高可靠性等设计特点的高速上注信息系统；

31、2、本发明适用于单次上注数据量大，或常规业务数据量大且上注频繁的系统或卫星，可以解决速率慢，耗时长，对测控弧段及地面设备要求高等约束。

32、3、本发明可以更有利于该系统在整星上部署，分布式的设计可以提高布局的灵活性，不会受制于安装空间等限制，另外高速上注解密模块也可以集成在卫星综电或星务系统的单机中，不会额外增加整星的信息处理负担。

33、4、本发明提供了一种星载高速上注信息系统，大大提高了从地面到卫星上注数据的速率，进而提高了测控弧段的利用率，可以在有限的弧段内上注更多的数据，解决了传统卫星因为速率慢而在有限弧段内不能上注大量数据的需求，提高了地面站的工作效率，节省了上注时间，同时还保证了数据的安全，模块可以对上注的加密数据进行解密，并根据数据类型向后端设备转发，提高了可靠性。