[发明专利]卫星整星硬件在轨重构框架系统及重构方法

说明书

本发明提供了一种卫星整星硬件在轨重构框架系统，包括任务层、主控单元层、资源管理层和资源层：任务层，包括多个卫星载荷任务模块和卫星平台任务模块，根据任务模块的描述，形成所对应的配置文件；主控单元层，由多个主控单元组成，包括载荷主控单元和卫星平台主控单元，依据配置文件，对可配置资源进行具体配置；资源管理层，包括资源信息管理模块和资源信息监控模块，对可配置资源的工作状态进行状态监测；资源层，包括存储资源、计算资源、数字处理资源、通道资源、天线孔径资源。本发明提供的卫星整星硬件在轨重构框架系统解决了传统硬件在轨重构方法不能快速重构载荷功能、无法同步形成所需卫星平台能力的缺陷。

技术领域

本发明涉及航天设备技术领域，具体地，涉及一种卫星整星硬件在轨重构框架系统及重构方法。

背景技术

为提升卫星功能密度比，载荷硬件复用成为卫星的发展趋势之一，例如雷达设备、通信设备等微波类卫星载荷，其工作原理相似、硬件设备相近，载荷硬件存在复用的可能性。硬件复用载荷仅用一套载荷硬件即可实现多种载荷功能，从而有效提升卫星功能密度比，提升航天装备的智能化水平。

为重构卫星功能，载荷复用卫星需同时对载荷和卫星平台的部分硬件进行在轨重构：例如，当硬件复用载荷重构为微波成像功能时，由于其对星上数据处理能力需求较高，载荷的数字处理资源和卫星平台的计算资源、存储资源等整星硬件资源需进行相应重构，从而通过硬件资源重新优化配置实现卫星系统级任务重构。

经过对现有技术的检索，申请公布号为CN 105577262A的一种基于星间链路收发设备的星载FPGA重构系统及重构方法，系统包括重构数据接收模块、帧号标记及回传模块、地址译码模块、EDAC校验码生成模块、重构数据写入模块、EDAC循环校验模块、下卸数据读取模块、下卸数据发送模块、EEPROM和星载FPGA。星载FPGA的重构方法是指地面站上注重构数据至卫星，并最终传输至需要进行在轨重构的单机设备，重构数据上注为按块上注，在确保当前重构数据块上注全部正确后，开始上注下一个重构数据块，依次上注全部重构数据。该发明无法实现面向载荷和卫星平台硬件资源的同步在轨重构。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种卫星整星硬件在轨重构框架系统及重构方法。

根据本发明提供的一种卫星整星硬件在轨重构框架系统，包括依次连接的任务层、主控单元层、资源管理层和资源层，其中：

所述任务层，包括多个卫星载荷任务模块和卫星平台任务模块，根据任务模块的描述，在所述任务层形成所对应的配置文件；

所述主控单元层，由多个主控单元组成，包括载荷主控单元和卫星平台主控单元；依据所述任务层形成的配置文件，所述主控单元对可配置资源进行具体配置；

所述资源管理层，包括资源信息管理模块和资源信息监控模块，对可配置资源的工作状态进行状态监测，一旦采集到故障信息，所述资源管理层反馈重构可配置资源；

所述资源层，由多个可配置单元组成，包括存储资源、计算资源、数字处理资源、通道资源、天线孔径资源。

进一步地，所述主控单元包括依次连接的FPGA外部配置端口、FPGA、控制器和片内总线，所述FPGA外部配置端口用于将任务层形成的配置文件下载到控制器中，所述片内总线与所述资源层的多个可配置单元的总线接口连接。

进一步地，所述控制器包括存储器、处理器和PFGA内部配置端口，

所述存储器，与FPGA连接，用于存储配置文件；

所述处理器，与存储器连接，计算数字电路的配置；

所述PFGA内部配置端口，与处理器和片内总线连接，根据处理器的计算结果对可配置硬件资源进行数字电路配置。

进一步地，所述处理器为DSP型，所述存储器为SRAM型。