多星兼容的卫星遥感地面接收处理系统及其方法
【专利摘要】本发明涉及多星兼容的卫星遥感地面接收处理系统及其方法。现有技术中对于载荷少、速率高的卫星和载荷多、速率低的卫星采用不同的处理系统，处理不同卫星型号时需要进行硬件切换。本发明通过动态配置FPGA加载文件，实现对于不同卫星型号地面接收处理，通过FPGA实现了多SRIOx1接口到SRIOx4接口的汇聚，通过POWERPC实现了SRIO接口到万兆网TCP/IP接口转换，解决了现有情况下地面单一处理系统不能满足多个卫星使用的问题，使得系统操作简单，同时降低了成本。
【专利说明】
多星兼容的卫星遥感地面接收处理系统及其方法
技术领域
[0001]本发明涉及卫星通信技术领域，具体涉及一种多星兼容的卫星遥感地面接收处理系统及其方法。
【背景技术】
[0002]随着遥感卫星技术的发展和应用需求的提高，遥感卫星空间分辨率和时间分辨率均大幅提升，而且获取的原始影像数据十分巨大，卫星种类和载荷模式越来越多，工作模式千变万化，作为与卫星载荷数据处理逆处理的地面基带数据处理设备，要满足多种卫星的高性能数据处理需求。现有技术中对于载荷少、速率高的卫星和载荷多、速率低的卫星采用不同的处理系统，或者需要多个系统并行使用，使得处理不同卫星型号时需要进行硬件切换，操作复杂，也增加了硬件成本。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种多星兼容的卫星遥感地面接收处理系统及其方法，可满足不同卫星型号的地面接收处理应用。
[0004]本发明所采用的技术方案为:
多星兼容的卫星遥感地面接收处理系统，其特征在于:
包括系统管理板、交换板和多个处理板；
系统管理板中包含有存放不同卫星型号对应的FPGA加载文件的硬盘；
处理板中包含有CPU和FPGA，并在外围设置FLASH ；
系统管理板经由交换板给各个处理板的CPU发送FPGA的配置文件。
[0005]多星兼容的卫星遥感地面接收处理方法，其特征在于:
包括以下步骤:
1、将不同卫星型号对应的FPGA加载文件存放在系统管理板的硬盘中，系统管理板接收站控的卫星任务并解析，然后读取相应的FPGA加载文件进行加载，系统管理板选择单板加载文件经SGMII接口送到交换板，经过交换板根据目的IP路由到各个处理板的CPU，各个处理板的CPU再把接收到的文件加载到各自板上FPGA中，CPU同时也会把FPGA加载文件存储到外围的FLASH中；
I1、使用一片FPGA来实现多个处理板的SR1接口汇聚到一个SR10，再连接到POWERPC;经过POWERPC后再转成2路万兆TCP/IP输出，实现多个处理板的SR1接入转换成万兆网TCP/IP输出。
[0006]步骤I中，若下次执行卫星型号任务相同，系统管理板判断出各个单板的FLASH中包含有FPGA的加载文件，仅给CPU传输一条指令，收到该指令后，处理板的CPU读取FLASH中的相应文件对FPGA进行加载配置。
[0007]步骤II中，通过替换SR1接口传输协议中包头的无用信息，用作关键字来实现对于不同卫星载荷数据的区分。
[0008]本发明具有以下优点:
本发明通过采用FPGA动态配置、FPGA+P0WERPC联合使用实现多路SR1接口汇聚到较少路万兆网TCP/IP接口、把SR1协议包头中的一些无用信息替换成关键字来区分不同卫星载荷等关键技术，解决了现有情况下地面单一处理系统不能满足多个卫星使用的问题，使得系统操作简单，同时降低了成本。
【附图说明】
[0009]图1是系统管理板配置处理板FPGA的硬件连接。
[0010]图2是FPGA+P0WERPC实现多个SR1接口到2个万兆网口的汇聚。
[0011 ]图3是SR1协议HELLO包的包头数据格式。
[0012]图4是用SR1包头中的地址bit替换关键字来区分不同载荷。
[0013]图5是用SR1包头中的地址bit替换关键字来区分不同载荷。
【具体实施方式】
[0014]下面结合【具体实施方式】对本发明进行详细的说明。
[0015]本发明涉及的多星兼容的卫星遥感地面接收处理系统，包括系统管理板、交换板和多个处理板。系统管理板中包含有存放不同卫星型号对应的FPGA加载文件的硬盘。处理板中包含有CPU和FPGA，并在外围设置FLASH。系统管理板经由交换板给各个处理板的CPU发送FPGA的配置文件。
[0016]本发明涉及的多星兼容的卫星遥感地面接收处理方法，通过动态配置FPGA加载文件，能够实现对于不同卫星型号地面接收处理，同时对于同一卫星型号的接收处理任务可以不需要重新加载配置文件，从而减少准备时间；通过FPGA实现了多SR1xl接口到SR10x4接口的汇聚，从而使得较少的SR10x4接口接入POWERPC，通过POWERPC实现了SR1接口到万兆网TCP/1P接口转换;通过替换SR1接口传输协议中包头的一些无用信息，用作关键字来实现对于不同卫星载荷数据的区分，既避免了自定义协议，又提高了总线传输效率。具体包括以下步骤:
1、由于各个卫星型号的处理程序和系统配置都不一样，系统需要能够实现针对不同型号进行动态配置配置，这就要求FPGA的加载方式为被动加载，不能使用主动加载，本方案将不同卫星型号对应的FPGA加载文件存放在系统管理板的硬盘中，系统管理板接收站控的卫星任务并解析，然后读取相应的FPGA加载文件进行加载，系统管理板选择单板加载文件经SGMII接口送到交换板，经过交换板根据目的IP路由到各个处理板的CPU，各个处理板的CPU再把接收到的文件加载到各自板上FPGA中，CHJ同时也会把FPGA加载文件存储到外围的FLASH中，如果下次执行卫星型号任务相同，系统管理板判断出各个单板的FLASH中包含有FPGA的加载文件，只需要给CPU传输一条指令(FLASH中存有多个加载文件，指示加载文件的序号)，收到该指令后，处理板的CPU读取FLASH中的相应文件对FPGA进行加载配置。这样系统管理板就不需要传送各个FPGA的加载文件，可以节省系统准备时间。图1是系统管理板经由交换板给各个处理板的(PU发送FPGA的配置文件的连接示意图。
[0017]2、各个处理板处理完成后的数据都要传输给输出接口板，在输出接口板上汇聚输出，由于输出接口板的对外接口(也是设备的对外接口)采用TCP/IP协议的万兆网络，而各个处理板连接到输出接口板的是SR1接口，输出接口板需要实现SR1协议到万兆TCP/IP协议的转换。现有技术中，POWERPC比较适合实现SR1协议到万兆TCP/IP协议的转换，在使用POWERPC实现协议转换时遇到POWERPC的SR1接口数量限制问题，POWERPC只有2个SR1控制器接口。为了解决多个SR1接口接入的问题，可以使用多个POWERPC来实现多路SR1接口到POWERPC的转换，但是这样会增加硬件成本，同时也使得单板需要的布局布线面积增加，不利于实现。本方案使用一片FPGA来实现多个处理板的SR1接口汇聚到一个SR1，再连接到POWERPC，图2所示处理板有8个SR1xl连接到输出接口板的FPGA，通过FPGA转成2个SR10x4接口送到POWERPC，经过POWERPC后再转成2路万兆TCP/IP输出，这样实现了多个处理板的SR1接入转换成万兆网TCP/IP输出
3、为了兼容不同卫星多个载荷的处理需求，一块处理板可能用来处理多个载荷的数据，处理后的数据通过一个SR1接口发送给输出接口板后，为了能够从SR1数据包中识别出不同载荷的数据，需要通过自定义协议，增加关键字来区分不同载荷数据。本方案借用SR1协议中一些信息字来区分不同载荷数据，这样既不用人为定义关键字，增加工作量，又不占用有效数据空间，提高了总线传输效率。SR1通信协议上采用HELLO包格式，包格式如图3所示，本方案采用SWRITE模式，在两个FPGA之间进行SR1通信，34bit的地址空间在数据接收端没有实际意义，可用来替换成关键字用于区分不同载荷。由于SR1的传输位宽为64bit，地址的低3bit全部为0，即使在发送端置为1，在接收端也恢复为0，所以地址的低3bit不可以使用，其它地址addr[33:3]都可以用来作为关键字区分不同载荷，图4和图5所示为用addr[15:8]来区分不同载荷的例子，这样在SR1数据接收端(POWERPC)就可以根据包头内容来对数据包进行分类，然后把分类后的数据通过万兆网TCP/IP的不同端口号发送给后端设备。
[0018]本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。
【主权项】
1.多星兼容的卫星遥感地面接收处理系统，其特征在于: 包括系统管理板、交换板和多个处理板； 系统管理板中包含有存放不同卫星型号对应的FPGA加载文件的硬盘； 处理板中包含有CRJ和FPGA，并在外围设置FLASH ； 系统管理板经由交换板给各个处理板的CRJ发送FPGA的配置文件。2.多星兼容的卫星遥感地面接收处理方法，其特征在于: 包括以下步骤: 1、将不同卫星型号对应的FPGA加载文件存放在系统管理板的硬盘中，系统管理板接收站控的卫星任务并解析，然后读取相应的FPGA加载文件进行加载，系统管理板选择单板加载文件经SGMII接口送到交换板，经过交换板根据目的IP路由到各个处理板的CPU，各个处理板的CPU再把接收到的文件加载到各自板上FPGA中，CPU同时也会把FPGA加载文件存储到外围的FLASH中； I1、使用一片FPGA来实现多个处理板的SR1接口汇聚到一个SR1，再连接到POWERPC;经过POWERPC后再转成2路万兆TCP/IP输出，实现多个处理板的SR1接入转换成万兆网TCP/IP输出。3.根据权利要求2所述的多星兼容的卫星遥感地面接收处理方法，其特征在于: 步骤I中，若下次执行卫星型号任务相同，系统管理板判断出各个单板的FLASH中包含有FPGA的加载文件，仅给CPU传输一条指令，收到该指令后，处理板的CPU读取FLASH中的相应文件对FPGA进行加载配置。4.根据权利要求2所述的多星兼容的卫星遥感地面接收处理方法，其特征在于: 步骤II中，通过替换SR1接口传输协议中包头的无用信息，用作关键字来实现对于不同卫星载荷数据的区分。
【文档编号】H04B7/155GK106027137SQ201610352785
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月25日
【发明人】谭金林, 胡琼, 刘斌, 黄斌
【申请人】西安航天恒星科技实业(集团)公司