CN101488796B - 一种卫星有效载荷管理系统及管理方法 - Google Patents
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Abstract
一种卫星有效载荷管理系统及管理方法,所述系统包括载荷配电器、存储模块、信号变换处理模块、数据复接模块和中心处理器模块,本发明提出模块化、集成化、标准化的有效载荷管理系统设计思想,将与有效载荷管理相关的数据传输、遥测遥控、电源管理等任务统一集中设计,同时设计标准的、可配置的有效载荷接口,使本系统的资源配置和接口配置固定、统一,可有效地解决有效载荷管理各任务的匹配性问题,为有效载荷管理的时序、信息、安全管理等设计提供良好的软硬件平台,以为提升有效载荷管理设计得水平,同时降低了有效载荷管理系统的复杂度和相应的重量、功耗等,为整星性能的提升奠定一定的基础。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型小卫星用有效载荷管理系统,特别是对于集成多种不同类型有效载荷设备的小卫星有效载荷管理;该项发明可作为空间电磁探测、空间环境监测小卫星有效载荷管理使用,也适用与其他通用遥感、侦察卫星有效载荷管理。
背景技术
目前小卫星有效载荷设备的管理和数据传输,是通过电源分系统、星务分系统和数传分系统分别完成的,其中电源分系统提供有效载荷设备供电,特别是特殊供电的需求;星务分系统负责有效载荷设备的控制、管理和通信;数传分系统负责各种有效载荷设备科学探测数据的采集、存储和下传等;通常一颗卫星的有效载荷设备较少(1至2台),各种接口形式、数据通信形式和其他设计统一,便于管理;随着地震电磁星、夸父计划的实施,卫星平台必须同时管理多种有效载荷设备,这些有效载荷设备的特点是功能、接口各异,且有效载荷设备大多采用国外产品,对平台提出的各种需求也不同,很难再使用以前的方式对有效载荷设备提出统一的接口设计要求以便进行管理,同时目前的有效载荷管理由星上三个分系统分别管理,技术复杂度、设备配置复杂度以及信息交换复杂度较大,不利用整星统一管理和资源的合理分配,以上都是目前有效载荷管理方式的缺点。
为此在地震电磁星设计中,从有效载荷设备的科学管理方法出发,设计一种新型的有效载荷管理系统。
发明内容
本发明的技术解决问题是:克服现有技术的不足,提供一种有效载荷信息、数据、供配电的统一集中管理和控制的有效载荷管理系统及管理方法。
本发明系统的技术解决方案是:一种卫星有效载荷管理系统,包括载荷配电器、存储模块、信号变换处理模块、数据复接模块和中心处理器模块,其中,
信号变换处理模块,提供不同的有效载荷设备接口,通过所述有效载荷设备接口采集各个有效载荷设备科学数据,并根据有效载荷设备的特性,将采集的科学数据,按照统一的格式处理后发送给数据复接模块;
数据复接模块,将接收信号变换处理模块发送的科学数据和中心处理器模块发送的整星遥测数据进行缓存,根据接收数据的流量和优先级,对各种数据进行读取调度,并对读取的数据进行标准封装,根据当前工作模式将封装后的数据进行后续处理;
存储模块,根据当前工作模式实时接收和存储数据复接模块发送的科学数据,或将已存储的科学数据发送给数据复接模块;
中心处理器模块,根据星务中心计算机发送的间接指令,控制数据复接模块、存储模块、温度控制与采集模块、载荷配电器以及有效载荷设备的工作状态和工作模式;采集各有效载荷设备以及本系统自身的各种遥测数据并通过总线发送给星务中心计算机;实时采集有效载荷设备上测温点的温度参数,根据当前各有效载荷设备温度情况进行温度控制;根据有效载荷设备工作状态,按照预先设计的安全模式,对有效载荷设备进行自主的安全管理;接收星务中心计算机发送的整星遥测数据并发送给数据复接模块;
载荷配电器,根据中心处理器模块发送的指令进行有效载荷设备供配电管理;并将采集的有效载荷设备供配电遥测数据返回给中心处理器模块。
所述的存储模块还根据中心处理器模块发送的指令将已存储的科学数据进行擦除、刷新。
所述的存储模块将实时接收的科学数据按照文件格式进行存储并生成FAT表,将生成的FAT表下传给地面,通过查找FAT表,将FAT表中对应的任一文件下传。
所述的信号变换处理模块工作过程为:
第一步,采集各个有效载荷设备科学数据,根据有效载荷设备的特性,将具备控制能力的有效载荷设备的科学数据按照同步三线制串行数据格式处理后发送给数据复接模块;将不具备控制能力的有效载荷设备的科学数据按照第二步的方式进行处理;对于数据量较大的科学数据,按照第三步进行处理;
第二步,对于采集的科学数据为高频模拟量信号,首先进行模数转换,然后对转换后的数字信号进行FFT变化,得到频域信息,再按照同步三线制串行数据格式进行处理后发送给数据复接模块;
对于采集的科学数据为低频模拟量信号,直接进行模数转换后按照同步三线制串行数据格式进行处理后发送给数据复接模块;
第三步,压缩采集的科学数据,将压缩后的科学数据按照同步三线制串行数据格式进行处理后发送给数据复接模块。
所述的数据复接模块工作过程为:
第一步,将接收信号变换处理模块发送的科学数据和中心处理器模块发送的整星遥测数据进行缓存,根据接收数据的流量和优先级,对数据进行读取调度;
第二步,对上述数据进行符合AOS编码格式的数据编码,形成不同类型的数据包;
第三步,根据处理器的控制选择不同的工作模式:当工作在直传模式时,将上述数据包,进行标准封装后直接进行下行调制发送给数传调制发送器;当工作在存储模式时,将上述数据包发送给存储模块;当工作在回放模式时,从存储模块中读取已存储的数据包,进行标准封装后直接进行下行调制发送给数传调制发送器;当工作在直传加回放模式时,将实时接收的第二步中生成的数据包与从存储模块中读取已存储的数据包一起进行标准封装后直接进行下行调制发送给数传调制发送器。
所述的中心处理器模块的工作过程如下:
第一步,判断是否接收到星务中心计算机发送的间接指令,若接收到间接指令,则解析该间接指令,并按指令内容进行操作,控制数据复接模块、存储模块、温度控制与采集模块、载荷配电器以及有效载荷设备的工作状态和工作模式,执行完毕后转第二步;否则,直接转第二步;
第二步,判断是否接收到星务中心计算机发送的轮询指令,若接收到该指令,则将已采集并存储的各有效载荷设备以及本系统自身的各种遥测数据,按照总线通信格式发送给星务中心计算机,执行完毕后转第三步;否则,直接转第三步;
第三步,采集并存储当前各有效载荷设备以及本系统自身的各种遥测数据,转第四步;
第四步,根据采集的上述遥测数据中的各有效载荷设备上测温点的温度参数,将采集的温度参数值与预先设定的对应控温阈值进行比较,根据比较结果,对相应的有效载荷设备进行温度控制,使其工作在预先设定的控温阈值之内;
第五步,根据第三步中采集的遥测数据中的与工作状态有关的信息,判断各有效载荷设备是否工作在安全模式下,如果某有效载荷设备工作状态异常,则发送安全指令给该有效载荷设备,并通过遥测信号通知地面,执行第六步;否则,直接转第六步;
第六步,接收星务中心计算机发送的整星遥测数据并按照同步串行三线接口格式发送给数据复接模块,执行完毕后从第一步开始循环执行。
本发明管理方法的技术解决方案是:一种卫星有效载荷管理方法,包括有效载荷设备科学数据管理、遥测数据管理和遥控数据管理三部分,三部分并行工作,其中,
科学数据管理实现步骤如下:
(1)采集各个有效载荷设备科学数据,根据有效载荷设备的特性,将具备控制能力的有效载荷设备的科学数据按照同步三线制串行数据格式处理后转步骤(4);将不具备控制能力的有效载荷设备的科学数据按照步骤(2)的方式进行处理;对于数据量较大的科学数据,按照步骤(3)进行处理;
(2)对于采集的科学数据为高频模拟量信号,首先进行模数转换,然后对转换后的数字信号进行FFT变化,得到频域信息,再按照同步三线制串行数据格式进行处理后转步骤(4);
对于采集的科学数据为低频模拟量信号,直接进行模数转换后按照同步三线制串行数据格式进行处理后转步骤(4);
(3)压缩采集的科学数据,将压缩后的科学数据按照同步三线制串行数据格式进行处理后转步骤(4);
(4)将接收的科学数据进行缓存,根据不同科学数据的流量和优先级,对各种科学数据进行读取调度;
(5)对步骤(4)中所述有效载荷科学数据进行符合AOS编码格式的数据编码,形成不同类型的数据包;
(6)根据不同的工作模式将步骤(5)中形成的数据包进行处理:当工作在直传模式时,将上述数据包进行标准封装后直接进行下行调制发送给数传调制发送器;当工作在存储模式时,将上述数据包进行存储;当工作在回放模式时,读取已存储的数据包,进行标准封装后直接进行下行调制发送给数传调制发送器;当工作在直传加回放模式时,实时接收的步骤(5)中生成的数据包与已存储的数据包一起进行标准封装后直接进行下行调制发送给数传调制发送器;
遥测数据管理实现步骤如下:
(a)采集有效载荷设备及上述的有效载荷管理系统内部的遥测数据;
(b)根据总线通信协议将采集的遥测数据进行组包并存储;
(c)根据总线轮询指令,将步骤(b)中存储的遥测数据包通过总线发送至星务中心计算机;
遥控数据管理实现步骤如下:
(A)通过总线中断服务程序,接收星务中心计算机发送的遥控数据;
(B)对接收到的遥控数据进行正确性判断,将正确的遥控数据进行解析;
(C)根据步骤(B)中解析的指令内容,进行相应的操作,控制有效载荷设备及上述的有效载荷管理系统的工作状态和工作模式。
本发明与现有技术相比有益效果为:
(1)采用模块化综合设计,对有效载荷管理任务进行了集成化设计对卫星星载有效载荷设备的管理任务,主要包括了有效载荷设备电源管理、科学数据调度传输、存储及发送管理、遥测数据采集与传输管理、温度控制管理以及在轨安全管理等方面。在以往的设计中,这些功能分散在整星数传、供配电以及星务等分系统中分别完成,管理功能分散,相关设备较多,解决各种管理任务相互之间的协调和匹配问题的途径复杂,工作量较大;另外对有效载荷管理设备的功能配置,随着不同型号不同载荷任务的变化而变化,没有统一的设计和配置,造成有效载荷管理系统技术状态繁多,不利于标准化模块化设计,且容易出现问题。本发明着重解决这一问题,提出模块化、集成化、标准化的有效载荷管理系统设计思想,将与有效载荷管理相关的数据传输、遥测遥控、电源管理等任务统一集中设计,同时设计标准的、可配置的有效载荷接口,使本系统的资源配置和接口配置固定、统一,可有效地解决有效载荷管理各任务的匹配性问题,为有效载荷管理的时序、信息、安全管理等设计提供良好的软硬件平台,以为提升有效载荷管理设计得水平,同时降低了有效载荷管理系统的复杂度和相应的重量、功耗等,为整星性能的提升奠定一定的基础。
(2)在以往有效载荷设计时,往往针对某一颗卫星所配置的有效载荷设备进行针对性的有效载荷管理系统配置设计,而有效载荷设备千差万别,这就导致各型号之间有效载荷管理系统之间设计、接口、配置不通用,状态不统一的问题。本发明通过模块化设计,首先针对有效载荷设备的特点,提出标准的接口变换方法,既对于不同的有效载荷数据输出接口,采用接口模块将各种接口形式和通信协议转换为标准的输入接口形式和通信协议,然后输入到有效载荷管理系统,这样就可以做到针对不同的有效载荷设备,仅仅在科学数据输入接口模块上进行更改,而其后的所有设计和状态基本保持不变,达到了有效载荷管理系统标准化设计的目的;同时,对于与有效载荷设备相关的科学数据传输通道、电源管理、温度控制管理以及遥测遥控总线等设计,均采用模块化设计方法,可根据不同需要进行添加或裁减,针对不同需求,仅需对相关管理软件和接口硬件进行模块化的配置更改,而整个系统将保持不变,从而达到系统可配置可剪裁的优点。
(3)CCSDS(Consultative Committee for Space Data System)标准已经成为世界航天测控领域中新一代的技术体系标准,我国航天科技的发展规划中,CCSDS逐渐成为国内体系标准也将成为必然。但以往我国卫星数据传输使用CCSDS标准的较少,不符合未来我国航天发展的趋势。在本发明中将CCSDS标准应用在系统中,采用信息结构分层的思想和多路复用机制,使用户可动态的分享信道,可处理不同性质的数据,提升信道利用率,同时对于星地通信标准化设计、交互能力的提升、优化空间信道资源、以及提升多任务设计灵活性等方面将起到积极作用。
(4)目前,整星遥测数据仅能通过测控S频段下行传输,下行码速率低且在我国国境外,无法接收遥测数据,境外遥测数据需要通过压缩存储和回放,导致境外遥测数据量少,无法真实反映境外卫星的工作状态,本发明利用大容量的存储和高码速率下传的特点,将整星遥测数据进行存储,待卫星过境时通过数传X频段下传,这样将整星境外所有实时遥测数据进行无损的存储和传输,能够真实反映卫星的工作状态,为进行故障处理和在轨数据判读提供详细、可靠的依据。
附图说明
图1为本发明系统组成框图;
图2为信号变换处理模块流程图;
图3为本发明数据复接模块输入接口时序关系图;
图4为本发明数据复接模块数据封装过程图;
图5为本发明中心处理器模块工作流程图
图6为本发明科学数据管理信息流图;
图7为本发明遥控数据管理信息流图;
图8为本发明遥测数据管理信息流图。
具体实施方式
有效载荷管理系统作为整星一个重要分系统,与整星其他分系统的关系,主要包括与星务中心计算机通过CAN总线进行遥测遥控数据信息的传递,通过供电母线获取能源并接受供配电控制,通过各种接口采集和接收有效载荷科学数据等,本发明有效载荷管理系统主要包括包括载荷配电器、存储模块、信号变换处理模块、数据复接模块和中心处理器模块,如图1所示,下面具体介绍该系统中的各个组成部分,具体如下:
(一)信号变换处理模块
信号变换处理模块主要功能是针对不同有效载荷接口需求,将不同的信号输入硬件接口和相应的通信协议进行转换,形成符合本系统规定的有效载荷科学数据接口及协议,并将这些数据发送给数据复接模块进行进一步数据处理。由于信号变换处理模块所对应的有效载荷设备接口和特性各不相同,因此该模块的设计将根据实际需求进行设计,根据不同有效载荷设备自身输出数据的特性,预留各种输入接口(例如等离子体分析仪IAP数据接口、GPS掩星接收机数据接口、高能粒子探测仪接口、overhauser等),但输出的接口形式和通信各式固定,具体实现方式如下:
第一步,采集各个有效载荷设备科学数据,根据有效载荷设备的特性,将具备控制能力的有效载荷设备的科学数据(例如:GPS掩星接收机的输入的数据为RS422异步串行通信接口)按照同步三线制串行数据格式处理后发送给数据复接模块;将不具备控制能力的有效载荷设备的科学数据按照第二步的方式进行处理;对于数据量较大的科学数据,按照第三步进行处理;
第二步,对于采集的科学数据为高频模拟量信号(例如:ICE电场测量仪的采样频率6.66MHz),首先进行模数转换,然后对转换后的数字信号进行FFT变化,得到频域信息(10kHz~3.25MHz),再按照同步三线制串行数据格式进行处理后发送给数据复接模块,如图2所示;
对于采集的科学数据为低频模拟量信号(例如:Langmuir探针采样频率2Hz),直接进行模数转换后按照同步三线制串行数据格式进行处理后发送给数据复接模块;
第三步,压缩采集的科学数据(例如:感应式磁力仪的码速率640kbps),将压缩后的科学数据按照同步三线制串行数据格式进行处理后发送给数据复接模块。
关于同步三线制串行数据格式可以参见图3,图中GATE为门控信号,低有效;CLK为同步时钟信号,下降沿有效;DATA为科学数据信号;
(二)数据复接模块
数据复接模块是进行有效载荷科学数据采集调度和编码的核心设备,其主要功能是将接收的科学数据和整星遥测数据进行缓存,根据不同数据的流量和优先级,对各种数据进行读取调度,并对读取的数据进行标准封装,根据当前工作模式将封装后的数据进行后续处理,具体实现方式如下:
第一步,将接收信号变换处理模块发送的有效载荷设备科学数据和星务中心计算机发送的整星遥测数据按照先进先出(FIFO)进行缓存,根据不同数据的流量和优先级,对各种数据进行读取调度;
第二步,对上述数据进行符合AOS编码格式的数据编码,形成不同类型的数据包;
第三步,根据处理器的控制选择不同的工作模式:当工作在直传模式时,将上述数据包,进行标准封装后直接进行下行调制发送给数传调制发送器;当工作在存储模式时,将上述数据包通过专用数据通道(可采用LVDS等高速通信接口)发送给存储模块;当工作在回放模式时,从存储模块中读取已存储的数据包,进行标准封装后直接进行下行调制发送给数传调制发送器;当工作在直传加回放模式时,实时接收的第二步中生成的数据包与从存储模块中读取已存储的数据包一起进行标准封装后直接进行下行调制,按照数据量大小平均分配为I路和Q路,以QPSK方式发送至数传调制发送器进行科学数据的发送。下行码速率由有效载荷设备科学数据量和卫星的科学数据下传工作模式以及地面站的接收能力确定,目前最大X波段的下行码速率为380Mbps。
由于接收的各种数据的来源不同、采集速率不同、数据格式不同等,因此采用CCSDS(高级在轨系统网络与数据链路)提出的AOS体制和标准对数据进行标准封装,AOS新体制与传统PCM测控体制相比较而言,其优点体现在AOS采用动态的数据组织和管理,有利于获得随机突发信息;AOS将测控与应用信道合一,易于实现交互支持功能。
标准封装过程如图4所示,首先将第二步中形成的不同类型的数据包生成AOS传输帧,并进行信道合路调度和RS编码,形成标准传输帧进行下传,本编码方式严格按照CCSDS标准执行,具体的实现方式可以参见空间数据系统咨询委员会推出的《CCSDS RECOMMENDATIONS“CCSDS标准建议书》。
(三)中心处理器模块
中心处理器模块是本系统的核心设备,其主要功能主要有以下几点:一是根据目前卫星工作状态,发送指令控制有效载荷设备的工作状态和工作模式;二是根据指令,控制数据复接模块和存储模块的各种工作方式(直传、存储或回放模式);三是采集各有效载荷设备以及本系统自身的各种遥测数据并通过总线发送给星务中心计算机进行遥测数据采集;四是根据当前各有效载荷设备温度情况进行温度控制;五是根据有效载荷设备及自身状态,按照实现设计的工作模式,对有效载荷设备和自身状态进行安全模式管理,六接收星务中心计算机发送的整星遥测数据,并将该数据发送给数据复接模块。具体实现方式如图5所示,步骤如下:
第一步,判断是否接收到星务中心计算机发送的间接指令,若接收到间接指令,则解析该间接指令,并按指令内容进行操作,控制数据复接模块、存储模块、温度控制与采集模块、载荷配电器以及有效载荷设备的工作状态和工作模式,执行完毕后转第二步;否则,直接转第二步;
有效载荷设备的工作模式及数据率见表1:
表1
第二步,判断是否接收到星务中心计算机发送的轮询指令,若接收到该指令,则将已采集并存储的各有效载荷设备以及本系统自身的各种遥测数据(例如存储模块的当前工作模式、各有效载荷设备的主备状态、工作电流等),按照总线通信格式发送给星务中心计算机,执行完毕后转第三步;否则,直接转第三步;
第三步,采集并存储当前各有效载荷设备以及本系统自身的各种遥测数据,转第四步;
第四步,根据采集的上述遥测数据中的各有效载荷设备上测温点的温度参数,将采集的温度参数值发送给载荷控温回路,与预先设定的对应控温阈值进行比较,根据比较结果,对相应的有效载荷设备进行温度控制,使其工作在预先设定的控温阈值之内;
例如,当前温度值为T0,预先设定的加热开启阈值为T1,加热关闭阈值为T2(默认T1<T2),则相关控温操作如表2所示:
表2
T0与T1、T2的关系 | 控温操作 |
T0<T1 | 开始加热 |
T0>T2 | 停止加热 |
T1<T0<T2 | 保持上次状态 |
第五步,根据第三步中采集的遥测数据中的与工作状态有关的信息,判断各有效载荷设备是否工作在安全模式下,如果某有效载荷设备工作状态异常,则发送安全指令给该有效载荷设备,并通过遥测信号通知地面,执行第六步;否则,直接转第六步;
为了保证本系统及整星安全,安全指令一般设计为有效载荷设备顺序关机指令,但根据不同的故障模式及严重等级,可以设计不同的安全指令序列,确保系统可以在轨自主恢复功能。例如,发生某台设备发生闩锁后,可发送断电指令,再发送加电指令,以自动恢复其功能;或者检测到某台设备主份工作异常,自动发送切换备份指令,使其恢复正常工作。
第六步,接收星务中心计算机发送的整星遥测数据并按照同步串行三线接口格式发送给数据复接模块,执行完毕后从第一步开始循环执行。
(四)存储模块
存储模块配置独立的控制器和大容量FLASH存储器件,通过控制器对接收的指令进行处理并对大容量FLASH存储器件进行读写管理。具体为:根据当前工作模式实时接收和存储数据复接模块发送的科学数据,或将已存储的科学数据发送给数据复接模块;存储模块还可以根据中心处理器模块发送的指令将已存储的科学数据进行擦除、刷新。并可以将实时接收的科学数据按照文件格式进行存储并生成FAT表,将生成的FAT表下传给地面,通过查找FAT表,将FAT表中对应的任一文件下传。FAT表的格式如表3所示。
表3
序号 | 参数名称 | 长度 |
1 | 0号文件起始地址 | 4字节 |
2 | 1号文件起始地址 | 4字节 |
3 | 2号文件起始地址 | 4字节 |
... | ...... | |
32 | 31号文件起始地址 | 4字节 |
33 | 当前共记录文件数 | 1字节 |
存储模块容量的设计根据有效载荷实际科学数据量的需求和工作模式的需求进行设计,目前最大的容量可为128Gbit。
(五)载荷配电器
载荷配电器,根据中心处理器模块发送的指令进行有效载荷设备供配电管理,例如,把整星一次电源经滤波器和DC/DC变换为各有效载荷设备用的±5V、±12V二次电源;并将采集的有效载荷设备供配电遥测数据返回给处理器。另外对于有特殊需求的有效载荷设备提供测量电压、扫描电源等供电服务。
一种卫星有效载荷管理方法,包括有效载荷设备科学数据管理、遥测数据管理和遥控数据管理三部分,三部分并行工作,如图6、7、8所示:
科学数据管理实现步骤如下:
(1)采集各个有效载荷设备科学数据,根据有效载荷设备的特性,将具备控制能力的有效载荷设备的科学数据按照同步三线制串行数据格式处理后转步骤(4);将不具备控制能力的有效载荷设备的科学数据按照步骤(2)的方式进行处理;对于数据量较大的科学数据,按照步骤(3)进行处理;
(2)对于采集的科学数据为高频模拟量信号,首先进行模数转换,然后对转换后的数字信号进行FFT变化,得到频域信息,再按照同步三线制串行数据格式进行处理后转步骤(4);
对于采集的科学数据为低频模拟量信号,直接进行模数转换后按照同步三线制串行数据格式进行处理后转步骤(4);
(3)压缩采集的科学数据,将压缩后的科学数据按照同步三线制串行数据格式进行处理后转步骤(4);
(4)将接收的科学数据进行缓存,根据不同科学数据的流量和优先级,对各种科学数据进行读取调度;
(5)对步骤(4)中所述有效载荷科学数据进行符合AOS编码格式的数据编码,形成不同类型的数据包;
(6)根据不同的工作模式将步骤(5)中形成的数据包进行处理:当工作在直传模式时,将上述数据包进行标准封装后直接进行下行调制发送给数传调制发送器;当工作在存储模式时,将上述数据包进行存储;当工作在回放模式时,读取已存储的数据包,进行标准封装后直接进行下行调制发送给数传调制发送器;当工作在直传加回放模式时,实时接收的步骤(5)中生成的数据包与已存储的数据包一起进行标准封装后直接进行下行调制发送给数传调制发送器;
遥测数据管理实现步骤如下:
(a)采集有效载荷设备及上述的有效载荷管理系统内部的遥测数据;
(b)根据总线通信协议将采集的遥测数据进行组包并存储;
(c)根据总线轮询指令,将步骤(b)中存储的遥测数据包通过总线发送至星务中心计算机;
遥控数据管理实现步骤如下:
(A)通过总线中断服务程序,接收星务中心计算机发送的遥控数据;
(B)对接收到的遥控数据进行正确性判断,将正确的遥控数据进行解析;
(C)根据步骤(B)中解析的指令内容,进行相应的操作,控制有效载荷设备及上所述的有效载荷管理系统的工作状态和工作模式:若解析的指令为直接开关指令,则控制载荷配电器中的OC门,控制继电器的动作;若是温控指令,则控制载荷控温回路;若是状态设置指令,则控制相关有效载荷设备或有效载荷管理系统中模块的工作状态。
本发明中遥控接口采用《Q/W557A-2007航天器遥控接口要求》进行设计,遥测接口采用《GJB 1198.8A-2004卫星测控和数据管理星载数据管理系统接口》进行设计。本发明方法中与有效载荷管理系统中相同的内容,在对方法的说明中不再详细说明。
本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。
Claims (9)
1.一种卫星有效载荷管理系统,其特征在于:包括载荷配电器、存储模块、信号变换处理模块、数据复接模块和中心处理器模块,其中,
信号变换处理模块,提供不同的有效载荷设备接口,通过所述有效载荷设备接口采集各个有效载荷设备科学数据,并根据有效载荷设备的特性,将采集的科学数据,按照统一的格式处理后发送给数据复接模块;
数据复接模块,将接收信号变换处理模块发送的科学数据和中心处理器模块发送的整星遥测数据进行缓存,根据接收数据的流量和优先级,对各种数据进行读取调度,并对读取的数据进行标准封装,根据当前工作模式将封装后的数据进行后续处理;
存储模块,根据当前工作模式实时接收和存储数据复接模块发送的科学数据,或将已存储的科学数据发送给数据复接模块;
中心处理器模块,根据外部星务中心计算机发送的间接指令,控制数据复接模块、存储模块、温度控制与采集模块、载荷配电器以及有效载荷设备的工作状态和工作模式;采集各有效载荷设备以及本系统自身的各种遥测数据并通过总线发送给星务中心计算机;实时采集有效载荷设备上测温点的温度参数,根据当前各有效载荷设备温度情况进行温度控制;根据有效载荷设备工作状态,按照预先设计的安全模式,对有效载荷设备进行自主的安全管理;接收星务中心计算机发送的整星遥测数据并发送给数据复接模块;
载荷配电器,根据中心处理器模块发送的指令进行有效载荷设备供配电管理;并将采集的有效载荷设备供配电遥测数据返回给中心处理器模块。
2.根据权利要求1所述的一种卫星有效载荷管理系统,其特征在于:所述的存储模块还根据中心处理器模块发送的指令将已存储的科学数据进行擦除、刷新。
3.根据权利要求1所述的一种卫星有效载荷管理系统,其特征在于:所述的存储模块将实时接收的科学数据按照文件格式进行存储并生成FAT表,将生成的FAT表下传给地面,通过查找FAT表,将FAT表中对应的任一文件下传。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种卫星有效载荷管理系统,其特征在于:所述的信号变换处理模块工作过程为:
第一步,采集各个有效载荷设备科学数据,根据有效载荷设备的特性,将具备控制能力的有效载荷设备的科学数据按照同步三线制串行数据格式处理后发送给数据复接模块;将不具备控制能力的有效载荷设备的科学数据按照第二步的方式进行处理;对于数据量较大的科学数据,按照第三步进行处理;
第二步,对于采集的科学数据为高频模拟量信号,首先进行模数转换,然后对转换后的数字信号进行FFT变化,得到频域信息,再按照同步三线制串行数据格式进行处理后发送给数据复接模块;
对于采集的科学数据为低频模拟量信号,直接进行模数转换后按照同步三线制串行数据格式进行处理后发送给数据复接模块;
第三步,压缩采集的科学数据,将压缩后的科学数据按照同步三线制串行数据格式进行处理后发送给数据复接模块。
5.根据权利要求1或2或3所述的一种卫星有效载荷管理系统,其特征在于:所述的数据复接模块工作过程为:
第一步,将接收信号变换处理模块发送的科学数据和中心处理器模块发送的整星遥测数据进行缓存,根据接收数据的流量和优先级,对数据进行读取调度;
第二步,对上述数据进行符合AOS编码格式的数据编码,形成不同类型的数据包;
第三步,根据处理器的控制选择不同的工作模式:当工作在直传模式时,将上述数据包,进行标准封装后直接进行下行调制发送给数传调制发送器;当工作在存储模式时,将上述数据包发送给存储模块;当工作在回放模式时,从存储模块中读取已存储的数据包,进行标准封装后直接进行下行调制发送给数传调制发送器;当工作在直传加回放模式时,将实时接收的第二步中生成的数据包与从存储模块中读取已存储的数据包一起进行标准封装后直接进行下行调制发送给数传调制发送器。
6.根据权利要求1所述的一种卫星有效载荷管理系统,其特征在于:所述的标准封装采用CCSDS提出的AOS空间数据传输标准。
7.根据权利要求5所述的一种卫星有效载荷管理系统,其特征在于:所述的标准封装采用CCSDS提出的AOS空间数据传输标准。
8.根据权利要求1或2或3所述的一种卫星有效载荷管理系统,其特征在于:所述的中心处理器模块的工作过程如下:
第一步,判断是否接收到星务中心计算机发送的间接指令,若接收到间接指令,则解析该间接指令,并按指令内容进行操作,控制数据复接模块、存储模块、温度控制与采集模块、载荷配电器以及有效载荷设备的工作状态和工作模式,执行完毕后转第二步;否则,直接转第二步;
第二步,判断是否接收到星务中心计算机发送的轮询指令,若接收到该指令,则将已采集并存储的各有效载荷设备以及本系统自身的各种遥测数据,按照总线通信格式发送给星务中心计算机,执行完毕后转第三步;否则,直接转第三步;
第三步,采集并存储当前各有效载荷设备以及本系统自身的各种遥测数据,转第四步;
第四步,根据采集的上述遥测数据中的各有效载荷设备上测温点的温度参数,将采集的温度参数值与预先设定的对应控温阈值进行比较,根据比较结果,对相应的有效载荷设备进行温度控制,使其工作在预先设定的控温阈值之内;
第五步,根据第三步中采集的遥测数据中的与工作状态有关的信息,判断各有效载荷设备是否工作在安全模式下,如果某有效载荷设备工作状态异常,则发送安全指令给该有效载荷设备,并通过遥测信号通知地面,执行第六步;否则,直接转第六步;
第六步,接收星务中心计算机发送的整星遥测数据并按照同步串行三线接口格式发送给数据复接模块,执行完毕后从第一步开始循环执行。
9.一种卫星有效载荷管理方法,其特征在于:包括有效载荷设备科学数据管理、遥测数据管理和遥控数据管理三部分,三部分并行工作,其中,
科学数据管理实现步骤如下:
(1)采集各个有效载荷设备科学数据,根据有效载荷设备的特性,将具备控制能力的有效载荷设备的科学数据按照同步三线制串行数据格式处理后转步骤(4);将不具备控制能力的有效载荷设备的科学数据按照步骤(2)的方式进行处理;对于数据量较大的科学数据,按照步骤(3)进行处理;
(2)对于采集的科学数据为高频模拟量信号,首先进行模数转换,然后对转换后的数字信号进行FFT变化,得到频域信息,再按照同步三线制串行数据格式进行处理后转步骤(4);
对于采集的科学数据为低频模拟量信号,直接进行模数转换后按照同步三线制串行数据格式进行处理后转步骤(4);
(3)压缩采集的科学数据,将压缩后的科学数据按照同步三线制串行数据格式进行处理后转步骤(4);
(4)将接收的科学数据进行缓存,根据不同科学数据的流量和优先级,对各种科学数据进行读取调度;
(5)对步骤(4)中所述有效载荷科学数据进行符合AOS编码格式的数据编码,形成不同类型的数据包;
(6)根据不同的工作模式将步骤(5)中形成的数据包进行处理:当工作在直传模式时,将上述数据包进行标准封装后直接进行下行调制发送给数传调制发送器;当工作在存储模式时,将上述数据包进行存储;当工作在回放模式时,读取已存储的数据包,进行标准封装后直接进行下行调制发送给数传调制发送器;当工作在直传加回放模式时,实时接收的步骤(5)中生成的数据包与已存储的数据包一起进行标准封装后直接进行下行调制发送给数传调制发送器;
遥测数据管理实现步骤如下:
(a)采集有效载荷设备及权利要求1所述的有效载荷管理系统自身的各种遥测数据;
(b)根据总线通信协议将采集的遥测数据进行组包并存储;
(c)根据总线轮询指令,将步骤(b)中存储的遥测数据包通过总线发送至星务中心计算机;
遥控数据管理实现步骤如下:
(A)通过总线中断服务程序,接收星务中心计算机发送的遥控数据;
(B)对接收到的遥控数据进行正确性判断,将正确的遥控数据进行解析;
(C)根据步骤(B)中解析的指令内容,进行相应的操作,控制有效载荷设备及权利要求1所述的有效载荷管理系统的工作状态和工作模式。
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CN102081158B (zh) * | 2009-11-30 | 2013-03-27 | 上海卫星工程研究所 | 极轨气象卫星载荷数据记录系统 |
CN101969359B (zh) * | 2010-09-29 | 2012-11-14 | 航天东方红卫星有限公司 | 小卫星电子载荷任务上注及处理方法 |
CN102520624A (zh) * | 2011-12-09 | 2012-06-27 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种适合星上载荷用程控指令接收电路 |
CN102829869B (zh) * | 2012-08-16 | 2014-03-26 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 针对大孔径静态干涉成像光谱仪的地面测试系统 |
CN102999331B (zh) * | 2012-11-13 | 2015-07-15 | 北京空间飞行器总体设计部 | 一种星载软件的硬件屏蔽层以及星上数据通信方法 |
CN102932699B (zh) * | 2012-11-19 | 2014-12-03 | 中国航天科技集团公司第五研究院第五一三研究所 | 一种星载多路数据高速复接装置 |
CN102932261A (zh) * | 2012-11-20 | 2013-02-13 | 航天东方红卫星有限公司 | 一种基于智能型高速路由器的星上载荷信息流管理系统 |
CN103197622B (zh) * | 2013-03-01 | 2015-11-18 | 上海卫星工程研究所 | 载荷程控风险识别与处理系统及方法 |
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CN103399533B (zh) * | 2013-07-03 | 2015-07-15 | 上海卫星工程研究所 | 卫星遥控指令优先级控制系统 |
CN104423298B (zh) * | 2013-09-09 | 2018-07-03 | 深圳航天东方红海特卫星有限公司 | 一种配电控制器 |
CN103595034B (zh) * | 2013-10-23 | 2017-01-04 | 航天东方红卫星有限公司 | 一种闭环消浪涌电路 |
CN103593959B (zh) * | 2013-10-30 | 2016-05-04 | 中国运载火箭技术研究院 | 一种基于大容量复接、存储技术的变帧结构遥测方法 |
CN103885075B (zh) * | 2014-03-31 | 2017-04-19 | 航天东方红卫星有限公司 | 一种基于卫星平台系统的辅助星载掩星接收机快速定位的方法 |
CN103944629B (zh) * | 2014-04-28 | 2017-06-06 | 航天东方红卫星有限公司 | 一种卫星综合电子系统 |
CN104015939A (zh) * | 2014-05-26 | 2014-09-03 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 用于平台载荷一体化卫星的综合管理系统 |
CN104460415B (zh) * | 2014-10-29 | 2017-02-15 | 清华大学 | 一种采用过流保护及双区互看的微小卫星配电系统 |
CN104618040B (zh) * | 2014-11-28 | 2017-05-10 | 广州刀锋智能科技有限公司 | 一种基于载荷地面检测仪的数传模块及数传方法 |
CN104750137B (zh) * | 2015-03-17 | 2016-11-30 | 航天东方红卫星有限公司 | 一种基于查找表的卫星控温数据处理方法 |
CN105245364B (zh) * | 2015-09-29 | 2018-07-24 | 中国运载火箭技术研究院 | 一种卫星有效载荷任务管理系统 |
CN105867849B (zh) * | 2016-03-28 | 2018-08-31 | 航天东方红卫星有限公司 | 一种提高小卫星星载固态存储器存储效率的方法 |
CN105867190B (zh) * | 2016-04-15 | 2018-11-27 | 北京博瑞云飞科技发展有限公司 | 无人驾驶飞行器的接口系统和接口控制方法 |
CN105721009B (zh) * | 2016-04-26 | 2019-03-12 | 中国电子科技集团公司第三十八研究所 | 可变带宽数字信道合成器、分解器、信道合成与分解器 |
CN106292360B (zh) * | 2016-08-12 | 2019-04-09 | 北京航天长征飞行器研究所 | 一种基于数字总线的飞行器上遥测系统 |
CN106443713A (zh) * | 2016-09-29 | 2017-02-22 | 上海航天测控通信研究所 | 轻小型全域信息采集与交换装置 |
CN107070530B (zh) * | 2016-11-18 | 2020-10-27 | 上海卫星工程研究所 | 低轨卫星数传及中继基带处理一体化设计装置及方法 |
CN106843038B (zh) * | 2016-12-31 | 2017-12-29 | 华中科技大学 | 一种遥感卫星图像处理载荷多任务主控系统 |
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CN107807547B (zh) * | 2017-09-22 | 2020-04-21 | 上海卫星工程研究所 | 卫星服务单元控制器 |
CN107864007B (zh) * | 2017-11-03 | 2020-09-08 | 西安电子科技大学 | 面向区域目标的多星多地面站资源协同分配管理方法 |
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CN108986436A (zh) * | 2018-06-19 | 2018-12-11 | 上海卫星工程研究所 | 一种用于卫星振动数据传输的通信系统 |
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CN109873668B (zh) * | 2019-03-08 | 2020-09-08 | 北京星际荣耀空间科技有限公司 | 基于运载火箭的数据组包方法、传输方法及系统 |
CN109981162B (zh) * | 2019-03-27 | 2022-03-04 | 北京空间飞行器总体设计部 | 适用于惯性空间指向空间天文卫星的数据处理与传输系统 |
CN110647157B (zh) * | 2019-09-18 | 2021-07-30 | 中国科学院国家空间科学中心 | 一种星载多路有效载荷管理器 |
CN111147339B (zh) * | 2019-12-20 | 2021-08-10 | 西安空间无线电技术研究所 | 一种基于总线路由的遥感卫星综合电子系统 |
CN111404597B (zh) * | 2020-03-30 | 2022-10-28 | 中国科学院微小卫星创新研究院 | 一种天基资源网络化智能微小卫星系统 |
CN111815118B (zh) * | 2020-06-10 | 2024-03-19 | 北京空间飞行器总体设计部 | 一种遥感卫星自主健康管理系统 |
CN112034731B (zh) * | 2020-08-12 | 2021-08-17 | 中国科学院国家空间科学中心 | 一种基于关联知识的有效载荷半实物仿真系统 |
CN112214195B (zh) * | 2020-10-13 | 2022-08-30 | 西安微电子技术研究所 | 一种宇航三线制同步从模式串行通信功能单元电路及方法 |
CN112929077B (zh) * | 2021-02-04 | 2023-02-17 | 上海卫星工程研究所 | 一种卫星数据融合处理信息系统及方法 |
CN113300756B (zh) * | 2021-05-24 | 2023-01-20 | 上海航天电子通讯设备研究所 | 一种基于ccsds规范的星间链路网状路由系统 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101304408A (zh) * | 2008-06-03 | 2008-11-12 | 中国航天时代电子公司第七七一研究所 | 一种遥感卫星载荷数据的处理方法 |
-
2009
- 2009-02-24 CN CN200910078262A patent/CN101488796B/zh active Active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101304408A (zh) * | 2008-06-03 | 2008-11-12 | 中国航天时代电子公司第七七一研究所 | 一种遥感卫星载荷数据的处理方法 |
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