基于fpga的卫星高速数据协议解析系统设计

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1、工学硕±学位论文基于ＦＰＧＡ的卫星高速数据协议解析系统设计崔新堇哈尔滨理王大学２０１６年３月国内图书分类号：O437.2工学硕士学位论文基于FPGA的卫星高速数据协议解析系统设计硕士研究生：崔新莹导师：田晓华副教授申请学位级别：工学硕士学科、专业：电子科学与技术所在单位：应用科学学院答辩日期：2016年3月授予学位单位：哈尔滨理工大学ClassifiedIndex：O437.2DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringDesignofSatelliteHighSpeedDataPro

2、tocolAnalysisSystemBasedonFPGACandidate：CuiXinyingSupervisor：TianXiaohuaAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：ElectronicScienceandTechnologyDateofOralExamination：March,2016HarbinUniversityofScienceandUniversity：Technology哈尔滨理工大学硕±学位论文原创性声明本人郑重声明；此处所提交的硕壬学位论文《基

3、于ＦＰＧＡ的卫星高速数据协议解析系统设计》，是本人在导师指导下，在哈尔滨理工大学攻读硕±学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除己注明部分外不包含他人己发表或撰写过的研究成果。对本文研究工作做出贡献的个人和集体。本声明的法律结果将完全由本人承，均已在文中ｔＵ明确方式注明担。１養作者签名；您某曰期：义４年＾月曰Ｉ哈尔滨理工大学硕±学位论文使用授权书《基于ＦＰＧＡ的卫星离速数据协议解析系统设计》系本人在哈尔滨理工大学攻读硕±学位期间在导师指导下完成的硕±学位论文。本论文的研究成。果归哈尔滨

4、理工大学所有，本论文的研究内容不得Ｗ其它单位的名义发表本人完全了解哈尔滨理工大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部口提交论文和电子版本。，允许论文被查阅和借阅本人授权哈尔滨理工大学可采用影印，可公布论文、缩印或其他复制手段保存论文的全部或部分内容。本学位论文属于保密□，在年解密后适用授权书。不保密囚。（请在Ｗ上相应方框内打Ｖ）＇作者签名：庵ｉｆ专曰期；兴／年月立７曰＾［导师签名Ｐ谷文；巧曰期；年姜月曰巧＾基于FPGA的卫星高速数据协议解析系统设计摘要卫星通信产业是我国战略性产业之一，在

5、国民经济、国家安全等众多方面具有极高的价值。地面站作为星地通信系统的重要组成部分，主要负责对卫星信号的接收、处理及转发。传统的地面站位置固定，降低了卫星数据接收的实效性，限制了卫星技术的应用领域，因此需要建设小型化的机动站。传统地面站依赖于体积大、功耗高的高性能计算机，而机动站对其携带的设备在体积、功耗等方面具有严格要求。本课题针对机动站卫星数据处理系统小型化的需求，以减小系统体积、降低功耗为目标，采用嵌入式的硬件解决方案，设计机动站数据解析处理系统。本课题着眼于设计一种基于FPGA的高速卫星数据解析模块，该模块针对满足CCSDS（Consultat

6、iveCommitteeforSpaceDataSystems,国际空间数据咨询委员会）发布的AOS（AdvancedOrbitingSystems,高级在轨系统）协议规范的卫星数据进行有效数据提取。本文由卫星数据解析的功能需求和性能需求入手，结合CCSDSAOS协议，对满足该协议的卫星数据解析流程进行分析，并以此为依据设计相应的电路结构。电路结构采用流水线的设计思想，以满足对卫星数据实时解析的需求。解析模块作为卫星数据处理系统的一部分，需要挂载到Leon3处理器平台，从而构成针对卫星数据处理的片上系统（SystemonChip,SOC），以满足机动

7、站设备小型化的需求。鉴于数据解析模块对高带宽的要求，本设计将解析模块通过AHB（AdvancedHigh-performanceBus,高级高性能总线）实现与Leon3平台的连接。因此，为数据解析模块设计AHB从机接口也是本课题的工作之一。最后，本文搭建系统验证平台以完成仿真及验证工作。结果表明该系统能够满足低延迟、高吞吐率的设计目标，实现对卫星数据的高速解析处理。同时，本设计的系统硬件结构尺寸小、功耗低，满足机动站的应用需求。本文的研究工作为后续实际应用奠定了基础。关键词机动站；CCSDSAOS协议；FPGA；AHB；Leon3处理器IDesign

8、ofSatelliteHighSpeedDataProtocolAnalysisSystemBasedonF