一种多路有效载荷数据高效低耗对地传输的方法技术

一种多路有效载荷数据高效低耗对地传输的方法，是一种在有效载荷具有“同时工作数量多、种类多、平均速率低，突发总数据率极高，产生突发时刻不确定、地面数据获取实时性要求随时变化”等特征的情况时，为了降低对整星资源消耗的需求同时满足任务要求，根据当前数据重要性，通过星上实时自动调整数据下传信道分配，将当前“地面数据获取实时性”要求高的数据优先下传，同时将其它数据先进行缓存，再则机回传地面的方式，既避免了为满足突发时刻总数据率能够及时下传地面而不得不采用大功率传输信道从而造成资源浪费的情况，也解决了日益突出的“载荷数据率不断上涨带来的数传通道大带宽需求”与“小卫星平台体积、重量、功耗等资源有限的现状”之间的矛盾。

【技术实现步骤摘要】
一种多路有效载荷数据高效低耗对地传输的方法
本专利技术涉及一种多路有效载荷数据高效低耗对地传输的方法，特别是基于小卫星体积、重量和功耗受限更为突出情况的方案。
技术介绍
小卫星通过优先级在轨实时调整控制多路有效载荷数据高效低耗对地传输的方法，是针对搭载了多路侦察雷达等不定速率输出载荷的卫星，这种卫星具有平均有效数据速率低，总速率极高，突发高速率数据发生时机不可控、数据下传实时性要求高等特点。通过对有效载荷按虚拟信道进行划分，设定可以自由调整的优先级顺序，允许用户安排紧急数据(优先级高的数据)优先实时下传，非紧急数据(优先级低的数据)先存储在固存中，择机下传，保障了数据获取的实时性，又极大地降低了对传输速率和功耗的需求。早期小卫星采用的数传方案，为等入等出型，即记录、传输速率均大于全部有效载荷输出的最高数据速率；随着有效载荷技术水平飞速发展，对数据传输速率的需求以几何级数提高，但是小卫星受体积重量功耗限制，能够提供的数据下传数据率能力有限，为了解决高速载荷数据输入和低速数据下传的矛盾问题，采用了在星上对载荷数据先进行压缩再传输、或先高速记入固存，再低速事后回放的数传方案。而对于使用侦察雷达载荷的卫星，其载荷数据无法在星上进行压缩处理，大部分时间处于低速工作状态，偶尔会产生极高速率的突发数据，对于数据下传的实时性要求又很高，针对这种类型的卫星，当前的数传方案无法在满足使用要求时兼顾经济效益。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种多路有效载荷数据高效低耗对地传输的方法，解决了当前日益突出的“载荷数据率不断上涨带来的数传通道大带宽需求”与“小卫星平台体积、重量、功耗等资源有限的现状”之间的矛盾。本专利技术的技术方案是：一种多路有效载荷数据高效低耗对地传输的方法，步骤如下：1)一次任务开始前，地面上注或程控注入本次任务的优先级参数，具体传输过程为：将1～N路载荷数据按本次任务的重要性进行排序，重要性高的设为高优先级，优先下传，重要性低的设为低优先级，待高优先级数据下传完毕再传输低优先级数据；2)任务开始时，全部载荷数据向地面直传，同时开始实时监控当前时刻的直传数据率，若当前时刻直传数据率不超出卫星实时传输能力，则将所有载荷数据实时下传地面；若当前时刻直传数据率超出卫星实时传输能力，对待传输的载荷数据进行处理，将优先级参数中优先级最低的一路载荷数据转入缓存中；剩余其它载荷数据继续进行直传；若处理后的直传数据率仍然超出卫星实时传输能力，则继续对待传输的载荷数据进行处理，再将此时优先级参数中优先级最低的一路载荷数据转入缓存中；3)重复步骤2)，直到直传数据率不超出卫星实时传输能力，保持当前的状态，不再把直传通道的载荷数据转入缓存中；此时，若直传通道数据率低于卫星实时传输能力，立刻将缓存中存入的数据调出，与直传的数据一起下传地面，并根据当前时刻直传通道的数据率，实时动态调整缓存数据的下传速率，保证直传数据速率+缓存回传数据速率＝卫星实时传输能力的总数据速率，使得卫星实时下传信道一直处于满负荷工作状态。本专利技术与现有技术相比的优点在于：将信息源虚拟信道化，设计灵活可变的优先级，根据对各路信息源数据速率的实时检测，不断调整数据流向，以保障每次任务的紧急数据优先实时下传，非紧急数据先存储在固存中，择机下传。通过优化数据处理设计方案，降低了卫星对下传数据速率的需求，减少了系统设备的数量，使系统的体积减小，使系统重量和功耗均下降，实现卫星系统小型化设计。附图说明图1是本专利技术原理图。图2为本专利技术流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步说明。本专利技术理论上可支持几十路载荷同时或分时工作，但最高总输入数据率应不超过固存(缓存)的最高写入速率(≥N×10Gbps)。如图1、图2所示，一次任务开始前，首先读取当前优先级设置情况，并对各路载荷数据接收端口进行配置。当检测到该路载荷送来数据时，首先根据当前配置，决定将数据直接送入固存(缓存)记录还是转入直传通道；进入直传通道的各路数据将通过数据调度，统一汇入直传流量计算步骤，当统计当前流量低于下传速率限额时，所有数据均进入传输复接模块，进行数据下传；当统计出当前流量超出下传速率限额时，根据当前优先级设置情况，将当前优先级最低的载荷数据转入固存记录，持续对直传流量进行计算，不断将当前优先级最低的载荷数据转入固存记录，直至检测出当前流量低于下传速率限额为止。此时开始根据当前数据流量，将固存(缓存)中记录的数据取出与直传数据一起进行下传，同时动态调整固存数据速率以满足“直传数据速率+固存数据速率＝下传速率限额”的条件，目的是为了实现卫星数据下传能力的最大利用率，避免造成能源的浪费。以某星为例，搭载了超过10路不同的侦察载荷，各路载荷均可同时或分时工作，高峰时瞬间输出速率超过1.6Gbps，载荷数据不可以进行压缩，下传实时性要求很高，若按传统无压缩X频段数传方案设计，需要采用4路450Mbps数传通道，功放部分的功耗至少需要超过400W；而通过采用优先级在轨实时调整控制多路有效载荷数据高效低耗对地传输的方案设计，仅需采用一路不超过400Mbps的数传通道，功放部分的功耗仅需要100W，带来的经济效益显而易见本专利技术说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多路有效载荷数据高效低耗对地传输的方法，其特征在于步骤如下：1)一次任务开始前，地面上注或程控注入本次任务的优先级参数，具体传输过程为：将1～N路载荷数据按本次任务的重要性进行排序，重要性高的设为高优先级，优先下传，重要性低的设为低优先级，待高优先级数据下传完毕再传输低优先级数据；2)任务开始时，全部载荷数据向地面直传，同时开始实时监控当前时刻的直传数据率，若当前时刻直传数据率不超出卫星实时传输能力，则将所有载荷数据实时下传地面；若当前时刻直传数据率超出卫星实时传输能力，对待传输的载荷数据进行处理，将优先级参数中优先级最低的一路载荷数据转入缓存中；剩余其它载荷数据继续进行直传；若处理后的直传数据率仍然超出卫星实时传输能力，则继续对待传输的载荷数据进行处理，再将此时优先级参数中优先级最低的一路载荷数据转入缓存中；3)重复步骤2)，直到直传数据率不超出卫星实时传输能力，保持当前的状态，不再把直传通道的载荷数据转入缓存中；此时，若直传通道数据率低于卫星实时传输能力，立刻将缓存中存入的数据调出，与直传的数据一起下传地面，并根据当前时刻直传通道的数据率，实时动态调整缓存数据的下传速率，保证直传数据速率+缓存回传数据速率＝卫星实时传输能力的总数据速率，使得卫星实时下传信道一直处于满负荷工作状态。...

【技术特征摘要】
1.一种多路有效载荷数据高效低耗对地传输的方法，其特征在于步骤如下：1)一次任务开始前，地面上注或程控注入本次任务的优先级参数，具体传输过程为：将1～N路载荷数据按本次任务的重要性进行排序，重要性高的设为高优先级，优先下传，重要性低的设为低优先级，待高优先级数据下传完毕再传输低优先级数据；2)任务开始时，全部载荷数据向地面直传，同时开始实时监控当前时刻的直传数据率，若当前时刻直传数据率不超出卫星实时传输能力，则将所有载荷数据实时下传地面；若当前时刻直传数据率超出卫星实时传输能力，对待传输的载荷数据进行处理，将优先级参数中优先级最低的一路载荷数据转入...

【专利技术属性】
技术研发人员：施莹鸿，严林，
申请(专利权)人：航天东方红卫星有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11