【发明授权】卫星处理终端和卫星处理终端设计方法_上海微小卫星工程中心_201910051810.2 

申请/专利权人:上海微小卫星工程中心

申请日:2019-01-21

发明/设计人:陈锋;李杰;刘会杰;吴帆;梁旭文;程睿;张亮

公开(公告)日:2020-09-15

代理机构:上海智晟知识产权代理事务所(特殊普通合伙)

公开(公告)号:CN109634190B

代理人:李镝的

主分类号:G05B19/042(20060101)

地址:201203 上海市浦东新区海科路99号4号楼

分类号:G05B19/042(20060101);H04L9/06(20060101)

优先权:

专利状态码:有效-授权

法律状态:2020.09.15#授权;2019.05.10#实质审查的生效;2019.04.16#公开

摘要:本发明提供了一种卫星处理终端和卫星处理终端设计方法,通过将遥控模块、遥测模块和加密模块统一整合后部署到FPGA上,从而简化了电路设计,简化了电路版图规模,并方便了故障定位处理,并且能快速完成电路设计、修改,极大的提升了遥控、遥测、加密电路的灵活性和适应性,并通过统一加密和解密的流程、统一协议检查、排队等手段进一步优化了电路设计。

主权项:1.一种卫星处理终端,其特征在于,包括:遥测模块,接收测控中心的遥测指令,向所述测控中心下发遥测数据;遥控模块,接收所述测控中心的遥控指令,向所述测控中心下发执行结果;和现场可编程门阵列FPGA,所述遥测模块和所述遥控模块部署在所述FPGA上;还包括加密模块,所述加密模块部署在所述FPGA上;所述遥测模块对接收到的遥测命令进行协议服从性检测,并拒绝不符合协议的遥测命令;和或所述遥控模块对接收到的遥控命令进行协议服从性检测,并拒绝不符合协议的遥测命令;所述遥测模块设置有遥测队列,所述遥控指令在所述遥测队列排队执行;和或所述遥控模块设置有遥控队列,所述遥控指令在所述遥控队列排队执行。

全文数据:卫星处理终端和卫星处理终端设计方法技术领域本发明涉及卫星领域,尤其是卫星处理终端。背景技术遥测是指远距离测量方法,具体为,传感器近距离测量对象然后将对象测量值传输至远距离的测量站。遥控是指远距离控制方法,具体为,控制中心对远距离对象发送控制指令,远距离对象按照指令来运行。加密是指通过加密算法和加密密钥将明文转变为密文,而解密则是通过解密算法和解密密钥将密文恢复为明文。通过加密和解密防止未经授权的访问数据或者篡改数据。卫星上设置有处理终端,用于处理遥测、遥控、加密解密相关的指令和数据。传统卫星处理终端用多个模块分别实现遥测处理、遥控处理和加密解密处理,多个的模块也互相连接来交换数据。传统卫星处理终端的模块设计存在两个主要问题:首先,多个模块之间存在大量重复设计;其次,多个模块相互连接相互影响,导致故障定位复杂。发明内容本发明要解决的技术问题是简化卫星处理终端的模块设计并且方便故障定位。为解决该技术问题,本发明提供一种卫星处理终端,包括:遥测模块,接收测控中心的遥测指令,将所述遥测指令送往遥测执行机构,从所述遥测执行机构取回遥测数据,向所述测控中心下发所述遥测数据;遥控模块,接收所述测控中心的遥控指令,将所述遥控指令送往所述遥控执行机构,从所述遥控执行机构取回执行结果,向所述测控中心下发所述执行结果;和现场可编程门阵列FPGA,所述遥测模块和所述遥控模块部署在所述FPGA上。进一步的,所述卫星处理终端还包括加密模块,所述加密模块部署在所述FPGA上。加密模块执行加密处理和解密处理。进一步的,所述加密模块执行数据加密标准算法DES。进一步的,所述遥控模块将收到的明文遥控指令送入执行机构;和或所述遥控模块将收到的密文遥控指令转发到所述加密模块,所述加密模块从所述密文遥控指令解密出来明文遥控指令,所述遥控模块将所述被解密出来的明文遥控指令送入执行机构。进一步的,所述遥测模块将明文遥测数据传输给测控中心;和或所述加密模块按照收到的加密遥测指令将遥测数据加密成密文遥测数据,所述遥测模块将所述密文遥测数据传输给测控中心。进一步的,所述遥测模块对接收到的遥测命令进行协议服从性检测,并拒绝不符合协议的遥测命令;和或所述遥控模块对接收到的遥控命令进行协议服从性检测,并拒绝不符合协议的遥测命令。进一步的,所述遥测模块设置有队列,所述遥控指令在所述队列排队执行;和或所述遥控模块设置有队列,所述遥控指令在所述队列排队执行。本发明还提供一种卫星处理终端设计方法,包括:部署遥测模块到现场可编程门阵列FPGA,所述遥测模块接收测控中心的遥测指令,将遥测指令送往遥测执行机构,从执行机构取回遥测数据,向测控中心下发遥测数据;部署遥控模块到所述FPGA上,所述遥控模块接收测控中心的遥控指令,将遥控指令送往遥控执行机构,从执行机构取回执行结果,向测控中心下发执行结果。进一步的,部署加密模块到所述FPGA上。进一步的,所述遥控模块被配置为,将收到的明文遥控指令送入执行机构;和或所述遥控模块被配置为,将收到的密文遥控指令转发到所述加密模块,所述加密模块从所述密文遥控指令解密出来明文遥控指令,所述遥控模块将所述被解密出来的明文遥控指令送入执行机构。综上所述,本发明通过将遥控模块、遥测模块和加密模块统一整合后部署到FPGA上,从而简化了电路设计,简化了电路版图规模,并方便了故障定位处理,并且能快速完成电路设计、修改,极大的提升了遥控、遥测、加密电路的灵活性和适应性,并通过统一加密和解密的流程、统一协议检查、排队等手段进一步优化了电路设计。附图说明下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步详细说明,其中:图1是本发明的一种实施方式系统图;图2是本发明的一种实施方式的遥控指令处理图;图3本发明的一种实施方式的遥测指令处理图;图4本发明应用的DES加密处理流程图;图5是本发明应用的DES解密处理流程图。具体实施方式下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变型和改进。这些都属于本发明的保护范围。后续按照发明的改进场景分类说明。一、基于FPGA部署电路在一个实施例中,如图1所示,本发明的卫星处理终端,包括:遥测模块1,接收测控中心4的遥测指令,将遥测指令送往遥测执行机构11,从遥测执行机构11取回遥测数据,向测控中心下发遥测数据;遥控模块2,接收测控中心4的遥控指令,将遥控指令送往遥控执行机构21,从遥控执行机构21取回执行结果,向测控中心4下发执行结果;和现场可编程门阵列FPGA,所述遥测模块1和所述遥控模块2部署在所述FPGA上。在传统卫星处理终端上,分别用两个电路模块实现遥测模块、遥控模块,这两个有很多相似电路,因此分别实现导致有很多重复设计。将两个模块都部署到同一个FPGA上,可以将两个模块功能进行合并和简化,减少重复电路。此外,在故障定位时,只需对FPGA上的简化后的电路做分析,因此也有利于加快故障分析。在进行基于FPGA部署电路时,首先使用硬件描述语言完成电路设计,然后按照硬件语言描述将FPGA的门阵列烧制成所述电路。该方法能快速完成电路设计、修改,极大的提升了遥控、遥测、加密电路的灵活性和适应性。二、统一加密和解密处理为了保障数据传输安全,有些遥控指令和遥测数据需要被加密,此时需要加密模块对卫星收到的遥控指令解密,对从卫星发送的遥测数据加密。在一个实施例,如图1所示,本发明的卫星处理终端,还包括加密模块3,所述加密模块3设置在所述FPGA上。所述加密模块完成加密处理和解密处理。在传统卫星上,加密模块也是通过专门的电路实现。将加密模块也部署到FPGA上,可以进一步减少电路规模,减少PCB版图尺寸。因为加密模块和遥测、遥控模块都部署在一个FPGA上,因此他们之间连接也更加简洁,方便故障定位。在一个实施例中,所述加密模块执行数据加密标准算法DES。DES算法的加密过程如图4所示。DES算法的解密过程如图5所示。在一个实施例中,如图1所示,所述遥控模块2将收到的明文遥控指令送入遥控执行机构21;和或所述遥控模块2将收到的密文遥控指令转发到所述加密模块3,所述加密模块3从所述密文遥控指令解密出来明文遥控指令,所述遥控模块2将所述被解密出来的明文遥控指令送入遥控执行机构21。该实施例区分明文遥控指令和密文遥控指令,只对密文遥控指令进行解密处理。在一个实施例中,如图1所示,所述遥测模块1将明文遥测数据传输给测控中心4;和或所述加密模块3按照收到的加密遥测指令将遥测数据加密成密文遥测数据,所述遥测模块1将所述密文遥测数据传输给测控中心4。该实施例区分是否需要加密遥测数据,只对需要加密遥测数据的进行加密处理。无需加密的则直接传输明文遥测数据。三、统一协议和协议检查在一个实施例中,所述遥测模块对接收到的遥测命令进行协议服从性检测,并拒绝不符合协议的遥测命令;和或所述遥控模块对接收到的遥控命令进行协议服从性检测,并拒绝不符合协议的遥测命令。在该实施例中,为了尽量进行功能合并和整理,对遥测和遥控也统一了协议标准。通过协议检查避免错不符合协议的指令。四、排队处理在一个实施例中,所述遥测模块设置有遥测队列,所述遥控指令在所述遥测队列排队执行;和或所述遥控模块设置有遥控队列,所述遥控指令在所述遥控队列排队执行。在该实施例中,当接收到多个指令时,需要按照收到的顺序逐个执行,因此设立队列,将指令放在队列里排队按照顺序发到遥控或遥测执行机构。从而避免指令在不能及时执行时被丢弃。五、综合处理实施例在一个实施例中,所述卫星处理终端接收遥控指令61,进行遥控协议检查62,将明文遥控指令直接放入队列排队64等候执行,将密文遥控指令解密63后放入队列排队64,按照队列顺序依次执行遥控指令65。在一个实施例中,所述卫星处理终端接收遥测指令71,进行遥测协议检查72,将遥控指令放入队列排队73等候执行,取遥测数据74,对无需加密的遥测数据,用明文下发遥测数据76,对需要加密的遥测数据,先加密75,然后用密文下发遥测数据76。通过统一处理流程,可以从整体上规整简化各个电路单元,并方便故障定位。六、卫星处理终端设计方法在一个实施例中,本发明的卫星处理终端设计方法包括:部署遥测模块1到现场可编程门阵列FPGA,所述遥测模块1接收测控中心的遥测指令,将遥测指令送往遥测执行机构11,从遥测执行机构11取回遥测数据,向测控中心4下发遥测数据;部署遥控模块2到所述FPGA上,所述遥控模块2接收测控中心4的遥控指令,将遥控指令送往遥控执行机构21,从遥控执行机构21取回执行结果,向测控中心4下发执行结果。在一个实施例中,所述卫星处理终端设计方法还包括部署加密模块3到所述FPGA上。在一个实施例中,所述遥控模块2被配置为,将收到的明文遥控指令送入遥控执行机构21;和或所述遥控模块2被配置为,将收到的密文遥控指令转发到所述加密模块3,所述加密模块3从所述密文遥控指令解密出来明文遥控指令,所述遥控模块2将所述被解密出来的明文遥控指令送入遥控执行机构21。以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解,在本发明的教导下,本领域的普通技术人员可以对本发明做出诸多修改和变化。因此,凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案,皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

权利要求:1.一种卫星处理终端,其特征在于,包括:遥测模块,接收测控中心的遥测指令,向所述测控中心下发遥测数据;遥控模块,接收所述测控中心的遥控指令,向所述测控中心下发执行结果;和现场可编程门阵列FPGA,所述遥测模块和所述遥控模块部署在所述FPGA上。2.根据权利要求1所述的卫星处理终端,其特征在于,还包括加密模块,所述加密模块部署在所述FPGA上。3.根据权利要求2所述的卫星处理终端,其特征在于,所述加密模块执行数据加密标准算法DES。4.根据权利要求2所述的卫星处理终端,其特征在于,所述遥控模块将收到的明文遥控指令送入遥控执行机构;和或所述遥控模块将收到的密文遥控指令转发到所述加密模块,所述加密模块从所述密文遥控指令解密出来明文遥控指令,所述遥控模块将所述被解密出来的明文遥控指令送入遥控执行机构。5.根据权利要求2所述的卫星处理终端,其特征在于,所述遥测模块将明文遥测数据传输给所述测控中心;和或所述加密模块按照收到的遥测指令的加密指示将遥测数据加密成密文遥测数据,所述遥测模块将所述密文遥测数据传输给测控中心。6.根据权利要求2所述的卫星处理终端,其特征在于,所述遥测模块对接收到的遥测命令进行协议服从性检测,并拒绝不符合协议的遥测命令;和或所述遥控模块对接收到的遥控命令进行协议服从性检测,并拒绝不符合协议的遥测命令。7.根据权利要求2所述的卫星处理终端,其特征在于,所述遥测模块设置有遥测队列,所述遥控指令在所述遥测队列排队执行;和或所述遥控模块设置有遥控队列,所述遥控指令在所述遥控队列排队执行。8.一种卫星处理终端设计方法,其特征在于,包括:部署遥测模块到现场可编程门阵列FPGA,所述遥测模块接收测控中心的遥测指令,向测控中心下发遥测数据;和部署遥控模块到所述FPGA上,所述遥控模块接收测控中心的遥控指令,向测控中心下发遥控执行结果。9.根据权利要求8所述的卫星处理终端设计方法,其特征在于,还包括:部署加密模块到所述FPGA上。10.根据权利要求9所述的卫星处理终端设计方法,其特征在于,所述遥控模块将收到的明文遥控指令送入执行机构;和或所述遥测模块将收到的密文遥控指令转发到所述加密模块,所述加密模块从所述密文遥控指令解密出来明文遥控指令,所述遥控模块将所述被解密出来的明文遥控指令送入执行机构。

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