专利名称：一种基于Cortex基带设备的遥测前端的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于对卫星遥测数据进行接收和处理的前端设备。
背景技术：
遥测前端是卫星电气系统测试设备的重要组成部分，是卫星与地面测试系统联系 的重要通道之一。它接收卫星下传的遥测数据，进行数据处理，并为总控提供数据服务，满 足卫星在各种测试阶段、各种试验场和的测试需求。遥测前端的稳定运行对于卫星测试具 有重要的意义。随着卫星技术的发展，卫星任务日益繁重，编队飞行卫星的出现，以及卫星遥测的 码速率将近一步提高，如中法海洋卫星的码速率将由现在的4096bps提高到16384bps。因 此研制一种通用的、能支持多星并行测试、高码速率的遥测前端相当必要。现有的遥测前端 系统，缺乏通用性，通常是针对特定通信信道、特定采集协议和特定的存储对象建立的采集 系统。它存在应变能力差、适用性能不高的缺点，一套遥测前端只满足某颗卫星或某个型号 系列的数据采集，一旦信道更新、协议更新或者数据存储目标系统发生变化时，遥测前端无 法继续使用，因此也就导致目前遥测前端系统种类多，此外当编队飞行卫星测试要求多通 道并行测试、遥测码速率提高时，必须重新研制遥测前端，不仅浪费人力、物力、财力，也延 长了研制周期。
实用新型内容本实用新型的技术解决问题是克服现有技术的不足，提供了一种可扩展性好、通 用性强、遥测码速率可调的基于Cortex基带设备的遥测前端。本实用新型的技术解决方案是一种基于Cortex基带设备的遥测前端，包括遥测 数据采集单元、遥测数据处理单元、遥测数据回放单元、向总控提供数据服务单元，其中遥测数据采集单元与Cortex基带设备进行通信，通过TCP/IP协议从Cortex基带 设备的检测端口接收遥测数据，将所述遥测数据按照卫星识别码分路后通过UDP广播方式 同时发送给遥测数据处理单元、遥测数据回放单元、向总控提供数据服务单元；遥测数据处理单元对接收到的遥测数据进行时钟同步和帧同步，将接收到的遥测 数据原码存档并进行数据显示；遥测数据回放单元按照卫星识别码回放已归档的各卫星的遥测数据，同时对回放 的速度进行调节；向总控提供数据服务单元与总控测试计算机进行通信，在与MTP握手成功后，根 据约定好的IP地址和端口号通过TCP/IP协议实时向MTP提供遥测数据。所述的遥测数据采集单元包括卫星型号设置模块、IP地址端口号设置模块、 Cortex遥测通道选择模块、码速率设置模块以及遥测数据采集存储模块；卫星型号设置模 块设置对单颗或者多颗卫星进行遥测，IP地址端口号设置模块对数据存储区所在存储设备 的IP地址以及通信端口号进行设置，Cortex遥测通道选择模块设定单通道、多通道两种选项，单通道时不进行遥测数据的分路，多通道时根据卫星识别码的不同进行遥测数据分路 处理；码速率设置模块从接收的遥测数据中提取时间信息，并将时间信息转换为数据码速 率，同时设置最大可接收码速率；遥测数据采集存储模块通过TCP/IP协议从Cortex基带设 备的检测端口接收遥测数据，对接收到的遥测数据进行去格式处理，去除数据帧同步头前 以及数据帧结尾后的标识码，得到遥测数据源码并进行存储，同时将得到的遥测数据以UDP 协议方式实时向外广播。所述的遥测数据处理单元包括位同步器、帧同步检出模块、遥测数据提取模块、数 据显示模块；位同步器根据从遥测数据中提取的时钟完成数据与时钟的同步；帧同步检出 模块通过对遥测数据帧同步字的逐位比对完成遥测数据的帧同步；遥测数据提取模块对同 步后的数据进行参数提取；数据显示模块将遥测数据的源码全部显示出来。所述的遥测数据回放单元包括回放文件选择模块、回放速度选择模块；回放文件 选择模块采用读取文件控件进行选择，根据每个文件结尾的标识符寻找回放的下一个文 件，确保回放数据的连续性；回放速度选择模块采用定时器触发控制回放速度，定时器的时 间与回放速度成反比关系。所述的向总控提供数据服务单元包括与MTP传输建立链路模块、数据回放模块； 与MTP传输建立链路模块以TCP/IP协议完成与MTP的通信握手，数据回放模块与MTP建立 链路成功后，调用遥测数据回放单元完成遥测数据的回放。本实用新型与现有技术相比的优点在于(1)本实用新型遥测前端接收多路遥测数据时，将其按照卫星识别码将遥测数据 分类、存储、显示，满足编队飞行卫星处理多路遥测、高码速率遥测的要求；由遥测前端与 Cortex基带设备按照TCP/IP协议直接进行通信，而不需要测控计算机协议转换，不仅增强 了设备的可扩展性，也减少了地面测试设备数量，降低测试设备成本；(2)本实用新型采用数据显示控件将遥测源码实时全部显示在人机交互界面上， 关键参数采用图形化控件以条状的方式显示出来，使系统更加人性化，有效的协助测试人 员对遥测数据信息进行直观的观察和分析；(3)本实用新型数据回放单元采用读取文件控件进行选择，根据每个文件结尾的 标识符寻找回放的下一个文件，保证回放数据的连续性；采用定时器触发控制回放速度，数 据回放功能的设计可以协助测试前的链路验证和测试后数据分析比对，灵活的回放速度设 置、回放文件选择为数据查询提供了极大的方便；(4)向总控提供数据服务单元以TCP/IP协议完成与MTP的通信握手，利用不同的 端口号与MTP建立不同的通信链路，提供多路遥测服务位多星测试提供了保障；数据回放 模块利用TCP/IP协议与MTP建立链路，再调用遥测数据回放单元完成遥测数据的回放，为 多个通道测试前链路验证和测试后数据分析提供了有利的条件。
图1为本实用新型遥测前端的组成结构图；图2为本实用新型遥测数据采集单元的结构图；图3为本实用新型遥测数据处理单元的结构图；图4为本实用新型遥测数据回放单元的结构图；[0023]图5为本实用新型向总控提供数据服务单元的结构图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型按照功能模块划分可分为遥测数据采集单元、遥测数据 处理单元、遥测数据回放单元、向总控提供数据服务单元四个单元。遥测数据采集单元通过 通信外设与Cortex基带设备进行通信，按照指定的IP地址和端口号从Cortex基带设备 接收数据，进行去格式处理后广播给另外三个单元，另外三个单元对应不同的执行对象，遥 测数据处理单元为前端服务，遥测数据回放单元和向总控提供数据服务单元的服务对象是 MTP,区别在于前者用于测试前和测试后，后者用于测试过程中。通信外设采用D-link公司 的 DFE-530TX。如图2所示，本实用新型遥测数据采集单元的组成原理框图，包括卫星型号设置 模块、IP地址端口号设置模块、Cortex遥测通道选择模块、码速率设置模块以及遥测数据 采集存储单元。卫星型号设置模块可以根据接收遥测数据的来源选择单星或者多星遥测。 IP地址端口号设置模块完成对数据存储器所在存储设备的IP地址的设置以及通信端口号 的设置。通信连接用的IP地址、端口号，以及遥测数据归档盘符、路径等形成一个配置文 件tm. ini，初始化时系统调用该文件，这种处理方式可以在不影响系统正常运行下灵活改 变配置(所有包含IP地址端口号设置模块和卫星型号设置模块的单元均采用这种方式实 现，后续单元不再详细介绍)。Cortex遥测通道选择模块通过通信外设TCP/IP协议完成与 Cortex基带设备的通信连接，根据协议的通道标识符进行判断，将遥测数据分路处理。码 速率设置模块根据接收的遥测数据提取时间信息，再将时间信息转换为数据码速率，根据 接收的数据码速率完成码速率的设置，最大可接收码速率为兆级的数据。遥测数据采集存 储单元对收到的遥测数据进行去格式处理，并将格式化后的数据存储在存储器，根据卫星 识别码进行分路(接收多路遥测数据时)，设置固定的广播端口，向外广播遥测数据，并将 处理后的遥测数据按照存储日期和时间定时存储为文本文件MDHM.Y，其中M为月份、D为日 期、H为小时、M为分钟、Y为年份，结尾添加下个文件标识符。本单元的五个模块均由DSP 进行处理，DSP采用TI公司的TMS320F2812。遥测数据采集存储单元的数据存储于RAM中， RAM采用日立公司生产的WD5000AAKS-00A7B2。如图3所示，本实用新型遥测数据采集单元的组成原理框图，包括位同步器、帧同 步检出模块、遥测数据提取模块、数据显示模块。位同步器根据从遥测数据提取的时钟完成 数据与时钟的同步。帧同步检出模块根据遥测数据帧同步字逐位比对完成遥测数据帧同 步。遥测数据处理模块对达到同步的数据进行关键参数提取。数据显示单元将遥测数据源 码全部显示，关键参数采用控件以条状形式显示出来。本单元的四个模块均在FPGA上实 现，FPGA选用Altera公司Cyclone系列的EP1C3T144。数据显示单元选用ATI的图像数据 处理器 9800GTX+1G。如图4所示，本实用新型遥测数据回放单元的组成原理框图，包括卫星型号选择 (调用遥测数据采集单元的卫星型号设置模块)、回放文件选择模块、回放速度选择模块、 遥测数据显示(调用遥测数据采集单元的数据显示模块)、遥测数据处理(调用遥测数据采 集单元的遥测数据提取模块)。回放文件选择模块采用读取文件控件进行文件选择，根据每 个文件结尾的标识符寻找回放的下一个文件，确保回放数据的连续性。回放速度选择模块
5采用定时器触发方式实现，定时器时间与回放速度成反比关系。遥测数据处理数据存储器 中读取回放数据并提取关键参数做格式化处理。遥测数据显示模块将格式化处理后的回放 遥测数据源码全部显示出来，关键参数采用控件以条状形式显示出来。本单元的前四个模 块均在DSP上实现，DSP采用TI公司的TMS320F2812，最后一个模块采用FPGA实现，FPGA 选用 Altera 公司 Cyclone 系列的 EP1C3T144。如图5所示，本实用新型向总控提供数据服务单元的组成原理框图，包括卫星型 号设置模块(调用遥测数据采集单元的卫星型号设置模块)、IP地址端口号设置模块(调 用遥测数据采集单元的IP地址端口号设置模块)、与MTP实时传输建立链路模块、与MTP回 放建立链路、遥测数据回放模块(调用遥测数据回放单元)。与MTP实时传输建立链路模块 通过通信外设以TCP/IP协议完成与MTP的通信握手，向MTP提出握手申请，MTP收到申请 后，回复请求，表明链路建立成功，将遥测数据可以通过网络实时传输给MTP。与MTP回放建 立链路模块也是通过通信外设以TCP/IP协议完成与MTP的通信握手，通过网络向MTP提出 握手申请，MTP收到申请后，回复请求，表明链路建立成功。遥测数据回放模块与MTP建立 链路设计同以上两个模块，调用遥测数据回放单元完成回放功能。本单元所有模块均在在 DSP上实现，DSP采用TI公司的TMS320F2812。本实用新型说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
权利要求一种基于Cortex基带设备的遥测前端，其特征在于包括遥测数据采集单元、遥测数据处理单元、遥测数据回放单元、向总控提供数据服务单元，其中遥测数据采集单元与Cortex基带设备进行通信，通过TCP/IP协议从Cortex基带设备的检测端口接收遥测数据，将所述遥测数据按照卫星识别码分路后通过UDP广播方式同时发送给遥测数据处理单元、遥测数据回放单元、向总控提供数据服务单元；遥测数据处理单元对接收到的遥测数据进行时钟同步和帧同步，将接收到的遥测数据原码存档并进行数据显示；遥测数据回放单元按照卫星识别码回放已归档的各卫星的遥测数据，同时对回放的速度进行调节；向总控提供数据服务单元与总控测试计算机进行通信，在与MTP握手成功后，根据约定好的IP地址和端口号通过TCP/IP协议实时向MTP提供遥测数据。
2.根据权利要求1所述的一种基于Cortex基带设备的遥测前端，其特征在于所述的 遥测数据采集单元包括卫星型号设置模块、IP地址端口号设置模块、Cortex遥测通道选择 模块、码速率设置模块以及遥测数据采集存储模块。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于Cortex基带设备的遥测前端，其特征在于 所述的遥测数据处理单元包括位同步器、帧同步检出模块、遥测数据提取模块、数据显示模 块。
4.根据权利要求3所述的一种基于Cortex基带设备的遥测前端，其特征在于所述的 遥测数据回放单元包括回放文件选择模块、回放速度选择模块，回放速度选择模块采用定 时器触发控制回放速度。
5.根据权利要求3所述的一种基于Cortex基带设备的遥测前端，其特征在于所述的 向总控提供数据服务单元包括与MTP传输建立链路模块、数据回放模块。
专利摘要一种基于Cortex基带设备的遥测前端，遥测数据采集单元与Cortex基带设备进行通信，通过TCP/IP协议从Cortex基带设备的检测端口接收遥测数据，将遥测数据按照卫星识别码分路后通过UDP广播方式同时发送给其它单元。遥测数据处理单元对遥测数据进行时钟同步和帧同步，将遥测数据原码存档并显示。遥测数据回放单元按照卫星识别码回放已归档的各卫星的遥测数据，同时对回放的速度进行调节。向总控提供数据服务单元与总控测试计算机进行通信，在与MTP握手成功后，根据约定好的IP地址和端口号通过TCP/IP协议实时向MTP提供遥测数据。本实用新型结构简单、使用方便灵活、便于升级，满足多星及高遥测码速率的测试需求。
文档编号G01S7/48GK201607528SQ20092024699
公开日2010年10月13日 申请日期2009年11月13日 优先权日2009年11月13日
发明者付伟达, 任光杰, 曹丽君, 杨海龙, 高骥 申请人:航天东方红卫星有限公司