衛(wèi)星載荷數(shù)據(jù)加載器研制.pdf

1、有效載荷在整個(gè)衛(wèi)星系統(tǒng)中的占據(jù)核心地位,成本巨大,技術(shù)難度較大導(dǎo)致其交付時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于其它分系統(tǒng),將真實(shí)的有效載荷用于衛(wèi)星測試中不僅影響測試進(jìn)度,而且給價(jià)值昂貴的星上設(shè)備帶來相當(dāng)大的風(fēng)險(xiǎn),因此開發(fā)相應(yīng)的模擬設(shè)備成為了必然。然而現(xiàn)有的模擬設(shè)備功能單一,只能簡單的模擬載荷數(shù)據(jù)的輸出,而不能很好的模擬從載荷到數(shù)傳分系統(tǒng)這條完整的數(shù)據(jù)鏈路,測試時(shí)故障定位、復(fù)現(xiàn)、診斷能力薄弱。通過上述分析和調(diào)研,本文設(shè)計(jì)了一種具有分級(jí)測試功能的衛(wèi)星載荷數(shù)據(jù)加載器

2、,不僅能有效的模擬有效載荷的數(shù)據(jù)輸出,而且以多塊板卡分級(jí)模擬了數(shù)傳系統(tǒng)的單機(jī)組成,滿足需求的同時(shí),衛(wèi)星測試的靈活性大大提升。
　　本文首先分析了載荷數(shù)據(jù)加載器的需求和技術(shù)指標(biāo),確定了PXI&PXIe的系統(tǒng)架構(gòu),基于分級(jí)測試的整體構(gòu)想和模塊化的設(shè)計(jì)思路提出了載荷數(shù)據(jù)加載器的總體設(shè)計(jì)方案,并根據(jù)存儲(chǔ)器容量、接口類型、機(jī)械尺寸等因素,進(jìn)行了功能模塊劃分。衛(wèi)星載荷數(shù)據(jù)加載器各模塊以FPGA作為控制核心,采用Flash陣列作為高速載荷模擬源

3、的存儲(chǔ)解決方案,實(shí)現(xiàn)了單通道32GB,單板卡最大128GB的存儲(chǔ)容量,讀寫速度均超過85MB/s;采用CF卡作為低速模擬源的存儲(chǔ)介質(zhì),單通道容量也達(dá)到8GB;采用基于電容隔離技術(shù)的隔離芯片,解決了高速并行數(shù)據(jù)傳輸通道間延遲不匹配造成數(shù)據(jù)采集錯(cuò)誤的問題,設(shè)計(jì)中同步LVDS信號(hào)傳輸速率最高可達(dá)300Mbps;改進(jìn)了傳統(tǒng)的基于CCSDSAOS組幀調(diào)度算法,采用剩余數(shù)據(jù)量和優(yōu)先級(jí)結(jié)合的虛擬信號(hào)調(diào)度策略,真實(shí)模擬星上載荷數(shù)據(jù)處理器工作模式、保證數(shù)

4、據(jù)幀完整的同時(shí),數(shù)據(jù)下行速率穩(wěn)定在605Mbps;借助基于PowerPC平臺(tái)的嵌入式系統(tǒng)千兆網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù),將多路高速數(shù)據(jù)流通過網(wǎng)絡(luò)下傳至地面服務(wù)器,網(wǎng)口穩(wěn)定的工作在320Mb/s。最后利用LabWindows/CVI編寫了上位機(jī)控制軟件,配合硬件實(shí)現(xiàn)功能。
　　載荷數(shù)據(jù)加載器自身具備閉環(huán)檢測的能力,經(jīng)過長時(shí)間、多角度的測試,LVDS和RS-422信號(hào)質(zhì)量達(dá)標(biāo),存儲(chǔ)器性能良好,各載荷通道均無誤碼,完全滿足任務(wù)需求。衛(wèi)星載荷數(shù)據(jù)加載器