[發(fā)明專利]一種用于小衛(wèi)星的數(shù)據(jù)廣播分發(fā)單元

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611102623.5
• 申請日: 2016-12-02
• 公開（公告）號: CN106788674B
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 嚴林;蘆偉;高翠東;劉志佳;郭琪
• 申請（專利權(quán)）人: 航天東方紅衛(wèi)星有限公司
• 主分類號: H04B7/185
• 分類號: H04B7/185;H04L29/06
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

本發(fā)明涉及一種用于小衛(wèi)星的數(shù)據(jù)廣播分發(fā)單元，包括電源模塊、基帶處理模塊、加密模塊和射頻模塊。本發(fā)明采用了一體化、集成化、小型化的設(shè)計思想，滿足了小衛(wèi)星平臺對載荷體積小、重量輕、功耗低的切實需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種數(shù)據(jù)廣播分發(fā)單元，特別是基于小衛(wèi)星平臺對重量、體積和功耗的限制下，對星上數(shù)據(jù)進行實時高效、大范圍的廣播分發(fā)。

背景技術(shù)

星上載荷數(shù)據(jù)的對地傳輸，在實現(xiàn)衛(wèi)星在軌功能的環(huán)節(jié)中，具有非常重要的作用。在衛(wèi)星載荷數(shù)據(jù)的接收與應(yīng)用方面，一直沿用傳統(tǒng)的路徑方式，即通過衛(wèi)星數(shù)傳分系統(tǒng)對地傳輸，或中繼星接收衛(wèi)星數(shù)傳數(shù)據(jù)并對地轉(zhuǎn)發(fā)的手段，將載荷數(shù)據(jù)傳輸至地面站，經(jīng)地面站處理再轉(zhuǎn)發(fā)給用戶終端。這種傳統(tǒng)的信息鏈，由于星地、地地傳輸過程復(fù)雜，信息保障環(huán)節(jié)多，延遲大，實時覆蓋范圍窄，所以會降低星上載荷數(shù)據(jù)的實時性和有效性，戰(zhàn)時環(huán)節(jié)若被摧毀，就會造成信息鏈斷裂，造成巨大損失。另一方面，當有效數(shù)據(jù)率低時，由于對地數(shù)據(jù)傳輸手段單一，不得不依舊采用數(shù)傳分系統(tǒng)傳輸，浪費整星能源。在緊急情況下，急需一種有別于傳統(tǒng)路徑的數(shù)據(jù)下傳方式，更高效的為用戶提供實時衛(wèi)星數(shù)據(jù)。

小衛(wèi)星具有低軌、輕便、機動、功耗小、成本低、研制周期短的特點，載荷數(shù)據(jù)對實時性和有效性有很高的要求。小衛(wèi)星數(shù)據(jù)廣播分發(fā)單元，具有體積小、重量輕、功耗低的特點。當用戶需要高效傳輸?shù)痛a速率信息時，可直接利用小衛(wèi)星廣播分發(fā)單元來從星上對用戶終端進行數(shù)據(jù)廣播，繞過了繁瑣的星地、地地傳輸路徑，以最高效的方式來實現(xiàn)信息傳輸。同時星上對地廣播分發(fā)，采用單點廣播多點接收的方式。使得每個用戶終端，可同步接收數(shù)據(jù)。避開了傳統(tǒng)衛(wèi)星地面站接收并點對點逐個轉(zhuǎn)發(fā)的環(huán)節(jié)，可大幅提升衛(wèi)星數(shù)據(jù)的戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用效力。具備實時廣播分發(fā)密鑰的功能，使得數(shù)據(jù)接收具有更高的安全性、保密性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)解決問題是：克服了面向多用戶直接高效傳輸?shù)痛a率信息時，傳統(tǒng)路徑帶來的誤差和延遲，提供一種用于小衛(wèi)星數(shù)據(jù)廣播分發(fā)單元，采用了一體化、集成化、小型化的設(shè)計思想，滿足了小衛(wèi)星平臺對載荷體積小、重量輕、功耗低的切實需求。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種用于小衛(wèi)星的數(shù)據(jù)廣播分發(fā)單元，包括電源模塊、基帶處理模塊、加密模塊和射頻模塊；

電源模塊通過將一次電源轉(zhuǎn)換到二次電源，為基帶模塊、對加密模塊、射頻模塊、提供+12V、-12V、+5V的供電，通過各功能模塊內(nèi)部的低壓差穩(wěn)壓電路為各模塊電路提供電源；

基帶處理模塊通過對載荷數(shù)據(jù)的緩存、組幀，將處理后的載荷明文數(shù)據(jù)發(fā)送至加密模塊，接收加密模塊送來的密文數(shù)據(jù)，根據(jù)明密切換指令，在編碼單元內(nèi)對明文數(shù)據(jù)或密文數(shù)據(jù)進行編碼、加擾和擴頻處理，IQ分路后送至射頻模塊；

基帶處理模塊中的接口下位機，由單片機和CAN總線接口組成，負責接收執(zhí)行整星遙控間接指令，負責遙測數(shù)據(jù)采集并通過CAN總線上報遙測參數(shù)；

加密模塊對基帶處理模塊送來的載荷數(shù)據(jù)進行加密，加密后，將密文數(shù)據(jù)傳送回基帶模塊編碼單元完成數(shù)據(jù)編碼、加擾和擴頻處理；同時，加密模塊根據(jù)上注的密鑰管理幀執(zhí)行相應(yīng)的在線密鑰操作；

射頻模塊接收基帶處理模塊送來的IQ分路數(shù)據(jù)，進行QPSK調(diào)制、濾波、功率放大后，將產(chǎn)生的射頻信號送至天線；同時射頻模塊為基帶處理模塊和加密模塊提供時鐘。

所述加密模塊采用無備份設(shè)計，包括加密FPGA、配置芯片、密鑰存儲器、隨機數(shù)發(fā)生器以及時鐘驅(qū)動電路；

加密FPGA、隨機函數(shù)發(fā)生器、配置芯片，這三個模塊通過協(xié)同工作，來實現(xiàn)數(shù)據(jù)加密的功能，它們通過接收基帶送來的明文數(shù)據(jù)和時間廣播信息，提取廣播信息中的時間作為時間參考，調(diào)取相應(yīng)密鑰對有效數(shù)據(jù)進行加密，將加密后的密文數(shù)據(jù)發(fā)送給基帶信號處理FPGA；同時加密FPGA和配置芯片也接收基帶送來的上注密鑰并完成密鑰更新，或提取自身的預(yù)存密鑰執(zhí)行；

密鑰存儲器的功能是存儲密鑰，與加密FPGA進行數(shù)據(jù)通信，對密鑰進行讀寫；