微小卫星通信系统下行链路帧结构设计与测试平台研制

摘要

微小卫星通信系统作为实现星地通信的唯一方式，是卫星最基本、最重要的系统之一，本文首先针对微小卫星体积小、重量轻、功耗低的设计要求和卫星飞行任务对通信系统的功能需求，给出了完整的通信系统设计方案。 为满足星上CCD相机拍摄的图像数据下传，和配合地面测控网实现测距、测速功能的需要，本文分别设计了两种通信体制下的帧结构方案：其一是根据国际空间数据系统咨询委员会（CCSDS）标准，设计的通信机体制下的虚拟信道数据单元（VCDU）数据帧结构；其二是根据我国国家军用标准规定，设计的统一S波段应答机体制下的PCM遥测帧结构。 为了便于对微小卫星通信子系统进行测试，设计实现了通信链路仿真测试平台，并完成了两部分的软件硬件调试工作。该平台由测试信号源和接收端测试解码器组成，测试信号源用于仿真下行链路数据采编器，对信道和数据传感部分进行测试；测试解码器用于仿真下行链路数据解码器。所设计的测试信号源基于PC104嵌入式计算机平台，利用可定制的A/D扩展板和串口扩展板，实现对传感器数据和图像数据的采集及接收，在软件实现上将两种数据的装帧编码设置为两个任务，只有传感器数据装帧任务不执行时，才进行图像数据的装帧处理，并最终对外输出统一的VCDU数据流。下行链路数据解码器利用DM642开发板的丰富外围接口，完成了下行数据流的串口接收，并在CCS环境下实现对数据的帧同步及解码处理，同时结合TI公司推出的NDK软件开发包配置完成了DSP端的TCP/IP协议栈，实现与计算机间的网络通信。