【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于数据处理，涉及一种航天器fpga程序在轨重构方法和装置。
技术介绍
1、现场可编程门阵列(field programmable gate arrays，fpga)是一种可反复编程使用的信号处理器件，用户可通过改变配置信息对其功能进行定义，以满足使用要求。与传统的数字电路系统相比，fpga具有可编程、高集成度、高速度和高可靠性等优点，通过配置器件内部的逻辑功能和输入/输出端口，将原来电路板级的设计放在芯片中进行，提高了电路性能，降低了印刷电路板设计的工作量和难度，有效提高了设计的灵活性和效率。正是由于fpga的这些优点，fpga越来越多地被应用在了航天器设计中，常常被使用在高速数据处理和高速数据传输场景中。
2、由于目前航天器在轨寿命大幅提高、航天器任务也面临在轨升级的需求，因此fpga程序需要在轨整体维护，例如，在北斗三号卫星在轨运行过程中，其路由fpga已完成多次整体在轨维护，以实现大量新任务需求的在轨部署。
3、航天器常采用sram型fpga，其优点是可反复编程。配置程序存放在fpga外的flash存储器中，系统上电时，配置程序加载到fpga中完成硬件功能的定制化。本文中所说的fpga程序在轨维护实际上也就是将完整fpga程序由地面上注并烧写到flash存储器的过程。
4、当前，已有一些航天器fpga程序在轨维护方法。航天恒星科技有限公司提出的专利“fpga在轨维护方法及装置”(申请号cn201611172737.7)专利技术了一种有一定可靠性措施的fpga局部更改方法，然而
5、总结来看，在进行航天器fpga程序在轨维护过程中，专利技术人发现现有技术存在以下问题：
6、1、由于数据处理和传输的需求越来越复杂，fpga程序越来越大，已达到100mb量级，而程序烧写到flash过程相比较星地链路传输速率较慢，更加之低轨航天器每圈次可与地面站通信时间较短，因此fpga整体的在轨维护要持续多个圈次，长达数小时至十几小时，占用地面站时间较长，给地面操作带来很多不便。
7、2、功能复杂的fpga程序规模较大，在从地面站到星上flash存储器的传输过程中常会出现个别bit错误，在传统的fpga或软件在轨维护方法中，出现的bit错误难查找、难纠正。
8、3、fpga程序在轨重构过程中，错误分包数据下传常常需要占用o(n)的遥测资源，不适用于遥测资源受限的航天器，不利于地面或星上完成错误数据的查找和重传修复。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种适用于低轨航天器大规模fpga程序的在轨重构方法，应用于地面站，包括：
2、步骤1，将fpga程序分割成多个固定大小的数据块，加入校验信息，生成上注指令；所述上注指令中包括数据块号和所述数据块的内容；
3、步骤2，通过星地链路将所有数据块发送至卫星，对卫星反馈的上注数据块差错信息，重新上注对应缺失的数据块，直至所有的对应块都上注完成；其中所述卫星采用滑动窗口式数据块缺失检测；
4、步骤3，上注所述fpga程序的校验指令，该校验指令中包括完整fpga数据校验和数据长度。
5、本专利技术还提出一种适用于低轨航天器大规模fpga程序的在轨重构方法，应用于卫星设备，包括如下步骤：
6、步骤1，接收地面站上注数据块的上注指令，所述上注指令中包括数据块号和所述数据块的内容；
7、步骤2，对所述数据块内容进行校验，校验正确的所述数据块暂存在ram缓存区里，根据块号记录下正确接收信息；其中，采用滑动窗口式数据块缺失检测；
8、步骤3，将缺失的数据块反馈给地面站，并继续接收所述地面站对所述缺失的数据块，直至所有数据块被正确接收并暂存在ram缓存区；
9、步骤4，接收地面站上注的fpga程序的数据校验指令，该校验指令中包括完整fpga数据校验和数据长度，对所述fpga程序进行整体校验，如校验不正确，则返回到步骤2；
10、步骤5，对fpga数据存储flash进行整片擦除，执行步骤6；
11、步骤6，将ram缓存区中数据按扇区写入到flash里，软件根据flash返回的写入信息记录下正确写入扇区，采用滑动窗口式扇区缺失检测；待全部数据尝试写入一遍后，如有扇区数据缺失，对不能正确写入的扇区擦除，并对数据重复尝试写入，直到所有数据正确写入；
12、步骤7，对地面站上注的完整fpga程序进行数据校验，读出flash中数据进行校验，若校验正确，则fpga数据在轨重构成功。
13、特别地，采用滑动窗口式数据块缺失检测包括：在内存中开辟固定长度数组记录数据块的扇区是否接收正确，每一比特记录一个数据块扇区信息，窗口前沿指向数据块的扇区号最小的缺失块的扇区号，窗口后沿指向最新接收数据块的扇区号，每存储一个数据块的扇区号，窗口后沿加一，每确认一个正确块的扇区号，窗口前沿更新，向后寻找下一个缺失块的扇区号。
14、特别地，如果同样的fpga程序需要上注到多份flash里作为备份使用，则转至步骤5，继续对备份flash擦除并写入。
15、本专利技术还提出一种适用于低轨航天器大规模fpga程序的在轨重构的地面站，包括：
16、上注指令生成模块，用于将fpga程序分割成多个固定大小的数据块，加入校验信息，生成上注指令；所述上注指令中包括数据块号和所述数据块的内容；
17、数据块上注模块，用于通过星地链路将所有数据块发送至卫星，对卫星反馈的上注数据块差错信息，重新上注对应缺失的数据块，直至所有的对应块都上注完成；其中所述卫星采用滑动窗口式数据块缺失检测；
18、fpga程序校验指令上注模块，用于上注所述fpga程序的校验指令，该校验指令中包括完整fpga数据校验和数据长度。
19、本专利技术还提出一种适用于低轨航天器大规模fpga程序的在轨重构的卫星设备，包括：
20、接收上注指令装置，用于接收地面站上注数据块的上注指令，所述上注指令中包括数据块号和所述数据块的内容；
21、数据块内容校验模本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种适用于低轨航天器大规模FPGA程序的在轨重构方法，应用于地面站，其特征在于，包括：
2.一种适用于低轨航天器大规模FPGA程序的在轨重构方法，应用于卫星设备，其特征在于，包括如下步骤：
3.如权利要求1或2所述的适用于低轨航天器大规模FPGA程序的在轨重构方法，其特征在于：采用滑动窗口式数据块缺失检测包括：在内存中开辟固定长度数组记录数据块的扇区是否接收正确，每一比特记录一个数据块扇区信息，窗口前沿指向数据块的扇区号最小的缺失块的扇区号，窗口后沿指向最新接收数据块的扇区号，每存储一个数据块的扇区号，窗口后沿加一，每确认一个正确块的扇区号，窗口前沿更新，向后寻找下一个缺失块的扇区号。
4.如权利要求2所述的适用于低轨航天器大规模FPGA程序的在轨重构方法，其特征在于：如果同样的FPGA程序需要上注到多份FLASH里作为备份使用，则转至步骤5，继续对备份FLASH擦除并写入。
5.一种适用于低轨航天器大规模FPGA程序的在轨重构的地面站，其特征在于，包括：
6.一种适用于低轨航天器大规模FPGA程序的在轨重构的卫星设
7.如权利要求5或6所述的适用于低轨航天器大规模FPGA程序的卫星设备，其特征在于：采用滑动窗口式数据块缺失检测包括：在内存中开辟固定长度数组记录数据块的扇区是否接收正确，每一比特记录一个数据块扇区信息，窗口前沿指向数据块的扇区号最小的缺失块的扇区号，窗口后沿指向最新接收数据块的扇区号，每存储一个数据块的扇区号，窗口后沿加一，每确认一个正确块的扇区号，窗口前沿更新，向后寻找下一个缺失块的扇区号。
8.如权利要求6所述的适用于低轨航天器大规模FPGA程序的卫星设备，其特征在于：如果同样的FPGA程序需要上注到多份FLASH里作为备份使用，则转至FLASH擦除模块，继续对备份FLASH擦除并写入。
...【技术特征摘要】
1.一种适用于低轨航天器大规模fpga程序的在轨重构方法，应用于地面站，其特征在于，包括：
2.一种适用于低轨航天器大规模fpga程序的在轨重构方法，应用于卫星设备，其特征在于，包括如下步骤：
3.如权利要求1或2所述的适用于低轨航天器大规模fpga程序的在轨重构方法，其特征在于：采用滑动窗口式数据块缺失检测包括：在内存中开辟固定长度数组记录数据块的扇区是否接收正确，每一比特记录一个数据块扇区信息，窗口前沿指向数据块的扇区号最小的缺失块的扇区号，窗口后沿指向最新接收数据块的扇区号，每存储一个数据块的扇区号，窗口后沿加一，每确认一个正确块的扇区号，窗口前沿更新，向后寻找下一个缺失块的扇区号。
4.如权利要求2所述的适用于低轨航天器大规模fpga程序的在轨重构方法，其特征在于：如果同样的fpga程序需要上注到多份flash里作为备份使用，则转至步骤5，继续对备份flash擦除并写...
【专利技术属性】
技术研发人员：乔梁，吴伟，徐勇，燕洪成，贾卫松，王帅，刘博，王丹，董芳芳，栾申申，詹盼盼，汪路元，杨丽君，牛嘉祥，王铎，
申请(专利权)人：北京空间飞行器总体设计部，
类型：发明
国别省市：
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