支持明态传输的通用星载数据帧加解密接口处理系统的制作方法

本发明属于航天遥感之信息安全。

背景技术：

1、在卫星通信系统中，确保数据传输的安全性和完整性至关重要，现有的星载数据帧加解密系统虽然能够保护数据不被未授权访问，但它们常常面临几个关键问题：

2、1、现有的星载数据帧加解密系统只提供加密模式，这在卫星全系统功能测试阶段尤其不便，在测试阶段，所有的测控、通信指令及图像数据都通过加密模式进行，导致极大地降低测试效率并复杂化问题分析，所有数据均为加密形式，所以一旦发生异常情况，测试人员无法直接查看数据内容，从而无法快速准确地诊断问题所在。

3、2、接口扩展性不足，无法适应多种数据类型和通信标准；

4、3、数据处理延迟，不符合实时数据处理的需求，导致高能耗和资源消耗，影响星载数据帧加解密系统的其他功能。

技术实现思路

1、为了解决上述现有技术中存在的技术问题，本发明提出一种“支持明态传输的通用星载数据帧加解密接口处理系统”。

2、支持明态传输的通用星载数据帧加解密接口处理系统，如图1所示，包括主控fpga芯片，用于实现接口处理系统守时、gtx高速链路驱动、内部缓存、数据解析、lvds和rs422接口时序驱动、can控制器的驱动、以及组帧和发送的功能；

3、主控fpga芯片与加解密编解码单元之间的16路lvds接口、8路gtx高速数据接口以及16路gpio预留接口，

4、16路所述lvds接口其中2路用于时钟信号的传输，2路用于给加解密编解码单元发送加密数据以进行解密，2路用于接收加解密编解码单元解密后输出的解密数据，2路用于发送星上中心机非密can总线上返回的遥测参数，2路用于接收加解密编解码单元加密后输出的星上中心机遥测参数，2路用于发送加解密编解码单元的状态信息，剩余4路用于预留扩展接口；

5、8路所述gtx高速数据接口，4路用于发送载荷单机的待加密数据，4路用于接收经过加解密编解码单元处理后的加密数据；

6、与北斗系统之间的2路can总线接口，用于接收地面上注的明密态控制指令集、星上中心机对北斗系统控制指令的发送及星上中心机下发的明密态遥测信息；

7、与测控数传系统之间的2路can总线接口、2路rs422接口及2路gtx高速数据接口，2路所述can总线接口用于接收地面上注的明密态控制指令集、测控数传系统运行状态信息、星上中心机对测控数传系统控制指令的发送及星上中心机下发的明密态遥测信息；2路所述rs422接口用于支持载荷单机的程序密态上注；2路所述gtx高速数据接口用于加解密编解码单元输出的载荷单机加密数据的发送；

8、与星上中心机之间的2路can总线接口，用于发送经过加解密编解码单元后输出的解密遥控指令，及发送加解密编解码单元和接口处理系统的遥测状态信息，同时用于接收星上中心机返回的遥测参数、接收星上中心机给北斗系统和测控数传系统的控制指令，接收加解密编解码单元和接口处理系统的控制指令参数；

9、与载荷单机之间的2路rs422接口，用于发送经过加解密编解码单元解密后的载荷单机上注程序，及2路gtx高速数据接口，用于接收载荷单机发送的待加密数据；

10、与电源分系统连接的系统供电接口，用于确保接口处理系统在各种操作模式下的电力供应。

11、技术效果：

12、本发明通过明密态模式灵活切换解决了现有系统只提供加密模式导致卫星全系统功能测试阶段效率低的技术问题，所述接口处理系统在卫星全系统功能测试阶段支持明态传输，允许数据绕过加密处理，直接与星上中心机和测控数传系统进行通信，不仅显著提高了测试效率，还便于问题的快速定位和解决，系统能够在明态和密态之间灵活切换，支持卫星的整星测试和快速故障诊断，从而极大地提升了整个卫星系统的运行和维护效率。

13、通过fpga在内部例化多个接口控制器实现多接口兼容，解决了现有技术接口扩展性不足，无法适应多种数据类型和通信标准的技术问题，系统支持多种总线接口(如can、rs422、gtx)，实现数据的灵活接收和发送，具有高度的灵活性，能够处理多种数据类型并支持新的通信协议，适应不同任务需求，实现系统的灵活部署和应用。

14、通过fpga实现高效的数据解析、缓存调度及加解密数据指令处理，减少处理延迟，提升系统实时性，降低了能源和资源的消耗，gtx高速数据接口支持高速数据传输需求，保证数据处理的高效性和准确性，同时预留的16路gpio扩展接口，作为与加解密编解码单元之间的预留扩展接口，为系统未来可能的升级和功能增强提供了必要的硬件支持，使系统具有较强的通用性和可扩展性，适用于各种类型卫星产品的加解密需求，不需要针对卫星数据格式和产品类型的修改而改变加密解编解码单元的功能，适合卫星的批量生产使用。

15、为了确保本发明在发生数据传输错误、接口故障或其他异常情况下能够稳定运行，还设计了多种异常处理和故障恢复机制，所述接口处理系统能够自动检测并记录异常情况，通过冗余设计和自动切换机制，确保数据传输的连续性和完整性，具体包括：

16、数据传输错误检测和纠正，接口处理系统采用crc校验和其他错误检测算法，实时监控数据传输的完整性，一旦检测到错误，接口处理系统会自动尝试重新传输，并记录错误日志供后续分析；

17、接口故障检测和切换：接口处理系统实时监控各接口的工作状态，一旦检测到某个接口故障，会自动切换到备用接口，确保数据传输不受影响；

18、系统恢复机制：在发生严重故障时，接口处理系统能够自动执行复位和恢复操作，重启关键模块以确保稳定运行。

1.支持明态传输的通用星载数据帧加解密接口处理系统，其特征在于：包括主控fpga芯片，用于实现接口处理系统守时、gtx高速链路驱动、内部缓存、数据解析、lvds和rs422接口时序驱动、can控制器的驱动、以及组帧和发送的功能；

2.根据权利要求1所述的支持明态传输的通用星载数据帧加解密接口处理系统，其特征在于：所述主控fpga芯片的内部逻辑功能包括，

3.根据权利要求1所述的支持明态传输的通用星载数据帧加解密接口处理系统，其特征在于：所述lvds接口、rs422接口以及can总线接口用于进行低速数据的加密和解密传输，具体交互格式中数据长度包含从模式到校验和之间的数据；模式用于区分数据的来源、明密状态及需要进行的处理；时间信息为当前记录的数据发送时刻；非加密数据区用于待加密和解密后数据的存储；加密数据区用于待解密和加密后数据的存储；校验和为上述数据根据具体的校验公式得到的校验结果。

4.根据权利要求1所述的支持明态传输的通用星载数据帧加解密接口处理系统，其特征在于：所述gtx高速数据接口用于进行高速数据的加密和解密传输，具体交互格式包括帧头、当前帧计数、帧有效标识、载荷非加密数据区、加密数据区及校验和，当前帧计数用于标识下传数据帧的相对关系；帧有效标识用于表示当时数据帧的有效性；载荷非加密数据区用于待加密和解密后数据的存储；加密数据区用于待解密和加密后数据的存储；校验和为上述数据根据具体的校验公式得到的校验结果。

5.根据权利要求3所述的支持明态传输的通用星载数据帧加解密接口处理系统，其特征在于：16路所述lvds接口分为两组，一组8路用于数据发送，另一组8路用于数据接收，且数据传输采用三线制方式：1路传输时钟信号，1路传输有效数据信号，1路传输数据有效标识信号。