遥感卫星数传基带数据处理系统设计与研究

摘要

遥感卫星数传基带数据处理系统是遥感应用系统的重要组成部分，它的主要作用是对地面接收解调设备输出后的数据进行处理、恢复原始载荷数据，主要包括帧同步、解扰、解RS(Reed-Solomon)码、解AOS(Advanced Orbiting Systems)帧格式、图像解压缩以及数据存储分发功能。本文主要研究了遥感卫星数传基带数据处理系统的几个关键技术，并且提出了一种遥感卫星数传基带数据处理系统的设计方案。为了满足高速码率处理的要求，系统的硬件平台采用高性能刀片服务器，基于软件实现基带数据处理功能的系统具有良好的通用性、可扩展性和易维护性。本文的研究内容包括以下两个方面：
　　1.遥感卫星数传基带数据处理系统处于CCSDS协议中的数据链路层，在研究CCSDS AOS标准的基础上，依照其标准定义了系统数据格式。为了应对空间传输信道的突发错误，提高信息传输的可靠性，系统设计中采用了RS码差错控制技术。为了适应星上图像数据压缩标准，在研究了几种图像压缩技术的基础上，通过实验分析了CCSDS图像压缩算法的性能，并与JPEG2000图像压缩性能进了比较，实验结果表明两者图像压缩质量相当，但CCSDS图像压缩算法复杂度低，易于硬件实现，更适合于航天器上的应用。
　　2.在装有Windows Server2003操作系统的惠普刀片服务器上，以Visual Studio2005和Intel IPP库作为开发工具进行系统的软件设计。在遵循标准化、模块化和结构化的原则前提下，把系统设计成为多层次和可扩展的系统。实现了帧同步、解扰、RS码译码、去AOS格式、CCSDS图像解压缩等功能模块，并对各功能模块及系统整体功能进行了验证测试。测试结果表明设计满足系统指标要求。
　　基于刀片服务器的遥感卫星数传基带数据处理设备有别于以往基于FPGA器件实现的基带处理设备，它是一体化的数据传输与处理系统，便于管理与维护，并且具有很好的扩展性。CCSDS AOS标准的研究应用，对中国更好的实施CCSDS标准与国际接轨有一定的积极意义。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究及应用现状

1.2.1 CCSDS AOS标准国内外研究及应用现状

1.2.2 卫星数据传输处理技术国内外研究及应用现状

1.3 论文的主要研究内容和结构安排

1.3.1 主要研究内容

1.3.2 论文结构安排

第2章 系统设计

2.1 概述

2.2 系统功能及技术指标介绍

2.3 系统组成

2.3.1 硬件系统组成

2.3.2 软件系统组成

2.4 本章小结

第3章 基带数据预处理

3.1 CCSDS AOS建议介绍与分析

3.2 帧同步研究

3.2.1 帧同步方法研究

3.2.2 帧同步过程

3.2.3 软件帧同步算法

3.3 解扰

3.4 RS码编译码理论与实现

3.4.1 RS码概述

3.4.2 RS码理论基础

3.4.3 RS码编译码算法流程

3.5 本章小结

第4章 基带数据图像解压缩处理

4.1 图像压缩概述

4.2 CCSDS图像压缩标准

4.2.1 CCSDS图像压缩算法描述

4.2.2 离散小波变换

4.2.3 位平面编码

4.3 CCSDS图像压缩算法性能比较分析

4.4 本章小结

第5章 系统实现与测试

5.1 Intel IPP库介绍

5.1.1 Intel IPP结构

5.1.2 Intel IPP库中函数规则

5.2 系统实现

5.3 系统功能测试

5.3.1 帧同步功能测试

5.3.2 加解扰功能测试

5.3.3 RS码译码功能测试

5.3.4 AOS格式功能测试

5.3.5 系统自封闭测试

5.4 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间所发表的学术论文与参与的课题