一种多级数据校验的星载存储系统技术方案

本发明专利技术属于星载大容量存储领域，涉及一种多级数据校验的星载存储系统，包括高速数据接收单元，用于接收来自载荷的科学数据，并经校验后发送至高速数据组包单元；高速数据组包单元，用于按照CCSDS分包遥测协议进行数据组包并发送至高速数据缓存单元；高速数据缓存单元，用于利用外部缓存器进行缓存，并支持数据校验；高速数据存储单元，用于利用外部存储器完成缓存数据的存储管理，在轨自检，对功能异常的块进行坏块标记，重新映射地址空间，并对坏块采取静态坏块与动态坏块相结合的策略进行管理；高速数据发送单元，用于在卫星入境后，对高速数据组包单元的实时数据以及高速数据存储单元的回放数据分别组织传输帧，完成数据下传预处理。下传预处理。下传预处理。

【技术实现步骤摘要】
一种多级数据校验的星载存储系统


[0001]本专利技术属于星载大容量存储领域，尤其涉及一种多级数据校验的星载存储系统。

技术介绍

[0002]大容量固态存储器是卫星数据传输与存储分系统的重要组成部分。卫星载荷产生的数据首先经过链路层传输至存储系统，然后在存储系统内部经过解析、缓存、存储管理等操作最终存储在星载大容量存储器中；当卫星过境地面站时，存储系统回放大容量存储器中的数据，并通过数传天线下传到地面接收站。
[0003]由于太空中复杂的电磁环境，宇宙线或者辐射带的高能粒子具有很强的穿透能力，可能造成存储系统中的半导体存储介质发生翻转，某个数据为从“1”变成“0”，或者从“0”变成“1”，从而导致数据发生异常。受限于存储介质的工作机理，高能粒子对数据造成错误的现象只能降低而不能避免。
[0004]目前，传统的星载大容量存储器受限于资源、算法、架构等原因，对于在轨数据异常的检测和纠正存在不足，往往无法满足要求。这就需要一种多级数据校验的存储系统，能够根据数据在不同阶段的处理需求，采用不同的校验方式，对数据位进行校验和纠正，以降低数据出错的概率，保证数据的正确性；同时对存储器在轨自检功能提出了需求，以便存储器在轨进行维护，提高在轨生存能力。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是解决目前星载大容量存储系统在轨运行过程中，受空间环境影响，半导体存储介质电路状态发送改变，引起比特位翻转，导致数据异常的问题，提出一种多级数据校验的星载存储系统，能够通过多种校验方式对数据进行错误的检测和纠正，并根据校验信息的结果开启存储在轨自检功能，实现存储单元在轨维护。
[0006]本专利技术的目的在于克服现有技术缺陷，提出了一种多级数据校验的星载存储系统，并实现了存储单元的在轨自检功能。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术提出了一种多级数据校验的星载存储系统，所述系统包括高速数据接收单元、高速数据组包单元、高速数据缓存单元、高速数据存储单元和高速数据发送单元；其中，所述高速数据接收单元，用于通过高速串行总线接收来自载荷的科学数据，并经校验后发送至高速数据组包单元；所述高速数据组包单元，用于按照CCSDS分包遥测协议进行数据组包并发送至高速数据缓存单元；所述高速数据缓存单元，用于利用外部缓存器进行缓存，并支持数据校验；所述高速数据存储单元，用于利用外部存储器完成对缓存数据的存储管理，具备在轨自检功能，对功能异常的块进行坏块标记，重新映射地址空间，并对坏块采取静态坏块与动态坏块相结合的策略，进行管理；
所述高速数据发送单元，用于在卫星入境后，对高速数据组包单元的实时数据以及高速数据存储单元的回放数据分别组织传输帧，完成数据下传预处理。
[0008]作为上述系统的一种改进，所述高速数据接收单元支持来自高速率接口GTX、中速率接口TLK2711和低速率接口LVDS的串行数据接收和链路层解析，并按照ITU
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IEE规范，采用CRC16的算法对接收的数据进行累加和校验，判断经过链路传输是否出现错误。
[0009]作为上述系统的一种改进，所述高速数据组包单元按照CCSDS102.0
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B
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5分包遥测协议进行数据组包，组包后的数据包包括同步码、主导头、副导头以及数据域，并以字节为单位，对数据包进行RS（252,256）编码，在内部进行一级缓存。
[0010]作为上述系统的一种改进，所述高速数据缓存单元控制外部缓存器DDR2
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SDRAM进行缓存，并对缓存的数据进行ECC校验，对缓存数据在缓存期间受太空环境中的单粒子影响造成的错误进行检测和纠正；所述外部缓存器采用固定分区的原则，对待处理数据按照一级缓存对应进行二级缓存。
[0011]作为上述系统的一种改进，所述二级缓存根据特定字节将不同载荷的科学数据组织成不同的文件，按照固定分区进行存储。
[0012]作为上述系统的一种改进，所述高速数据存储单元利用外部存储器完成对缓存数据的存储管理，具体包括：高速数据存储单元控制外部存储器对缓存数据进行存储管理，对存储期间受太空环境中的单粒子影响造成的错误进行检测和纠正；在任务阶段，存储RS（252,256）编码后的缓存数据；在卫星入境时，回放存储数据，并进行RS（252,256）解码，所述外部存储器为SLC型NAND Flash。
[0013]作为上述系统的一种改进，所述高速数据存储单元具备在轨自检功能，对功能异常的块进行坏块标记，重新映射地址空间；具体包括：接收地面指令，高速数据存储单元进入自检模式；自主关闭外部数据接口；对外部存储器的全存储空间数据进行擦除操作；读出全部块数据，逐一与0X0FF进行比对，如果某块比对不一致，则记录异常存储区地址，对异常块进行坏块标记；全地址写入指定数据，并监测存储状态，如果出现写入失败，则记录异常存储区地址，并对异常块进行坏块标记；以页为单位读出写入的数据，并与指定数据同步进行比对，如果某块比对不一致，则记录异常存储区地址，并对异常块进行坏块标记；擦除全存储空间数据，重新进行物理地址和逻辑地址的映射；自主打开外部数据源，等待存储任务，同时将坏块信息经遥测传送至地面。
[0014]作为上述系统的一种改进，所述对坏块采取静态坏块与动态坏块相结合的策略，进行管理；具体包括：将出厂坏块作为静态坏块，在地址映射时自主跳过坏块，任务阶段不使用；新增坏块作为动态坏块由软件和硬件共同管理，在数据存储时出现的坏块，由正常块重新写入待存储数据，以保证数据的连续性；动态坏块的处理为今后不再使用或经存储区维护后再次使用。
[0015]作为上述系统的一种改进，所述高速数据发送单元采用AOS空间数据链路协议进
行数据组帧，数据帧包括同步码、传输帧主导头、传输帧数据域和校验符号填充。
[0016]作为上述系统的一种改进，所述系统还包括统计模块，用于对校验信息进行统计，判断数据异常类型实现数据在轨异常监测。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的优势在于：1、本专利技术根据数据在不同阶段的处理需求，采用不同的校验方式，对数据位进行校验和纠正，降低了数据出错的概率，实现了星载存储器在轨数据的多级校验，降低了空间粒子造成数据异常所带来的影响，提高了星载存储系统的可靠性；2、本专利技术根据对校验信息的统计，易于定位数据出现异常的环节，为后续采取针对性措施提供依据；3、本专利技术根据高速数据接收单元对数据的解析，将来自载荷的科学数据按照类型进行文件化缓存和存储；4.本专利技术根据统计的异常数据信息，具备存储单元的在轨自检功能，通过地面指令发起，基于在轨自检策略，由存储单元自主进行，并对坏块进行管理。
附图说明
[0018]图1是本专利技术的多级数据校验的星载存储系统组成原理图。
[0019]图2是本专利技术的存储单元在轨自检的流程图。
[0020]图3是本专利技术的坏块管理示意图。
具体实施方式
[0021]本专利技术提出了一种多级数据校验的星载存储系统，该系统包括：高速数据接收单本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多级数据校验的星载存储系统，所述系统包括高速数据接收单元、高速数据组包单元、高速数据缓存单元、高速数据存储单元和高速数据发送单元；其中，所述高速数据接收单元，用于通过高速串行总线接收来自载荷的科学数据，并经校验后发送至高速数据组包单元；所述高速数据组包单元，用于按照CCSDS分包遥测协议进行数据组包并发送至高速数据缓存单元；所述高速数据缓存单元，用于利用外部缓存器进行缓存，并支持数据校验；所述高速数据存储单元，用于利用外部存储器完成对缓存数据的存储管理，具备在轨自检功能，对功能异常的块进行坏块标记，重新映射地址空间，并对坏块采取静态坏块与动态坏块相结合的策略进行管理；所述高速数据发送单元，用于在卫星入境后，对高速数据组包单元的实时数据以及高速数据存储单元的回放数据分别组织传输帧，完成数据下传预处理。2.根据权利要求1所述的多级数据校验的星载存储系统，其特征在于，所述高速数据接收单元支持来自高速率接口GTX、中速率接口TLK2711和低速率接口LVDS的串行数据接收和链路层解析，并按照ITU
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IEE规范，采用CRC16的算法对接收的数据进行累加和校验，判断经过链路传输是否出现错误。3.根据权利要求1所述的多级数据校验的星载存储系统，其特征在于，所述高速数据组包单元按照CCSDS102.0
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B
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5分包遥测协议进行数据组包，组包后的数据包包括同步码、主导头、副导头以及数据域，并以字节为单位对数据包进行RS（252,256）编码，在内部进行一级缓存。4.根据权利要求3所述的多级数据校验的星载存储系统，其特征在于，所述高速数据缓存单元控制外部缓存器DDR2
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SDRAM进行缓存，并对缓存的数据进行ECC校验，对缓存数据在缓存期间受太空环境中的单粒子影响造成的错误进行检测和纠正；所述外部缓存器采用固定分区的原则，对待处理数据按照一级缓存对应进行二级缓存。5.根据权利要求4所述的多级数据校验的星载存储系统，其特征在于，所述二级缓存根据特定字节将不同载荷的科学数据组织成不同的文件，按照固定分区进行存储。6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋景星，朱岩，饶家宁，王连国，安军社，
申请(专利权)人：中国科学院国家空间科学中心，
类型：发明
国别省市：