CN104503421A - 一种用于卫星供配电系统的测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明一种用于卫星供配电系统的测试系统包括：控制模块、PXI模块、稳压电源、太阳方阵模拟器；人机交互单元用于接收外部用户输入的指令和向控制单元发送指令；控制单元根据接收的指令控制PXI模块、稳压电源、太阳方阵模拟器完成数据采集；PXI模块、稳压电源、太阳方阵模拟器根据指令实现数据采集，并将采集到的数据反馈至人机交互单元。本发明解决了小卫星地面测试设备数量多、体积大、通用性差、设计和研制周期长的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于卫星供配电系统的测试系统，可应用于航天领域小卫星的综合测试中。
背景技术
小卫星综合测试作为小卫星整个研制过程中的重要环节，对卫星的研制周期、研制成本、研制效率有着很大影响。供配电测试设备是小卫星综合测试系统的重要组成部分，负责地面测试过程中对卫星供电、重要指令的控制及卫星主要电源参数的采集。
目前的供配电测试设备采用各自独立的控制方式，各测试设备的接口、通讯形式和通讯协议不同，缺少统一的控制模块对测试设备进行智能化管理和控制。很难完成批量化、智能化的型号测试任务，无法有效地提升测试效率，大量的时间被用在各种测试设备的构建和维护工作中。因此，小卫星综合测试需要随着卫星的发展要求，采用新的测试系统控制方式来支撑新的测试任务，以满足未来小卫星的发展要求，向灵活构建、快速测试方向发展，加快小卫星综合测试发展的进程。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种用于卫星供配电系统的测试系统，实现了供配电测试设备的集成化、一体化、通用化，解决了小卫星地面测试设备体积大、通用性差、操作复杂、设计和研制周期长的问题。
本发明的技术解决方案是：
一种用于卫星供配电系统的测试系统包括：控制模块、PXI模块、稳压电源、太阳方阵模拟器；控制模块又包括人机交互单元、控制单元、数据库、接口单元；
人机交互单元，用于接收外部用户输入的控制输出指令、卫星模拟量和状态量采集指令、信息查询指令，并将上述指令发送至控制单元；人机交互模块，接收控制单元发送的PXI模块、稳压电源、太阳方阵模拟器的采集信号，并将采集到的信号发送至用户，用于供用户判读；人机交互模块将接收到的控制模块发送的查询数据以图形或列表形式展示出来；
控制单元，实时监听人机交互模块是否有指令发出，当人机交互模块有指令发出时，开启接收模式并接收从人机交互模块发出的指令；控制单元，根据控制输出指令、卫星模拟量和状态量采集指令的内容，确定具体的指令实施对象、指令实施对象的物理地址以及指令通过该实时对象的通道号，并将该指令转换成PXI模块、稳压电源、太阳方阵模拟器可以识别的控制参数，通过接口单元发送至相应PXI模块、稳压电源、太阳方阵模拟器；控制单元，根据信息查询指令，确定需要查询的参数及时间信息，从数据库中提出相关参数和时间对应的内容，发送至人机交互模块；
PXI模块，根据接收到的控制单元发送的控制输出指令，控制PXI模块中的相应继电器进行闭合或断开，将控制电信号通过连接电缆发送至卫星，进而控制卫星上蓄电池的通断以及控制分系统的加断电；PXI模块，根据接收到的模拟量和状态量采集指令，PXI模块对卫星上单机设备输出的模拟量和状态量进行采集，并将状态量根据高低电压处理成1或0以及将模拟量根据卫星上单机设备物理量的处理方式进行反变换处理，得到用户系统可识别的物理值(比如PXI模块采集到的卫星上负载电流为2A，星上按照1：5的比例处理成10V电压后下传至PXI模块，PXI模块采集到10V电压后，按照5：1的比例进行反变换，得到2A的负载电流)，并将采集到的信息通过控制单元反馈至人机交互模块；
太阳方阵模拟器，按照相关通信协议解析接收到控制输出指令，根据指令中的加电序列号依次加断电，同时根据控制输出指令设置开路电压、短路电流、工作电压和工作电流，并输出相应的电压和电流到卫星上的单机设备；太阳方阵模拟器，根据接收到的卫星模拟量和状态量采集指令，对自身输出的电压和电流信息进行采集；太阳方阵模拟器，将电流和电压的数据采集情况通过控制单元反馈至人机交互模块；稳压电源，根据接收到控制输出指令，进行加断电，同时根据控制输出指令设置工作电压、保护电流，并输出相应的电压和电流到卫星上的单机设备；稳压电源，根据接收到的卫星模拟量和状态量采集指令，对自身输出的电压和电流信息进行采集；稳压电源，将电流和电压的数据采集情况通过控制单元反馈至人机交互模块。
PXI模块包括开关量控制板卡NI PXI-2586、状态量采集板卡NIPXI-6529、模拟量采集板卡NI PXI-4300
PXI开关量控制板卡NI PXI-2586，实现对控制信号的开关控制；
PXI状态量采集板卡NI PXI-6529，实现对电源分系统状态量的采集；
PXI模拟量采集板卡NI PXI-4300，实现对电源分系统模拟量的采集。
所述的太阳方阵模拟器采用多个安捷伦公司的E4360型太阳方阵模拟器。
所述的稳压电源采用安捷伦公司的6674A型稳压电源。
所述的接口单元采用PXI总线。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
(1)本发明将小卫星供配电测试设备进行了一体化和集成化设计，将传统的多个单机设备组成的测试系统集成处理，大大降低了设备体积，同时采用统一控制单元实现统一管理，减少了系统的重构时间，提高了小卫星的测试效率。
(2)本发明是小卫星测试技术发展的有益成果，作为小卫星测试系统发展的重要方向，将带给小卫星测试前所未有的进步，本发明可以应用可以加速一体化测试技术在社会各行业、各领域的应用，具有不可忽略的社会效益。
附图说明
图1为本发明系统结构示意图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明的系统组成和工作原理做进一步解释和说明。
如图1所示，一种用于卫星供配电系统的测试系统包括：控制模块、PXI模块、稳压电源、太阳方阵模拟器；
控制模块又包括人机交互单元、控制单元、数据库、接口单元；控制模块的设计采用模块化的设计思想，采用分层的结构模式来进行设计。
人机交互单元，用于接收外部用户输入的控制输出指令、卫星模拟量和状态量采集指令、信息查询指令，并将上述指令发送至控制单元(PXI控制单元、模拟器控制单元、稳压电源控制单元)；人机交互模块，接收控制单元发送的PXI模块、稳压电源、太阳方阵模拟器的采集信号，并将采集到的信号发送至用户，用于供用户判读；人机交互模块将接收到的控制模块发送的查询数据以图形或列表形式展示出来；
控制单元，实时监听人机交互模块是否有指令发出，当人机交互模块有指令发出时，开启接收模式并接收从人机交互模块发出的指令；控制单元，根据控制输出指令、卫星模拟量和状态量采集指令的内容，确定具体的指令实施对象(即指令将要发送给PXI模块、稳压电源、太阳方阵模拟器中的哪一个)、指令实施对象的物理地址以及指令通过该实时对象的通道号(比如，针对通过PXI模块发送至卫星的蓄电池通断指令，要经过PXI模块的哪一路通道发送至卫星，需要经过控制单元确定，这样做有利于集中高效管理，不至于指令经过实施对象时，发生指令紊乱)，并将该指令转换成PXI模块、稳压电源、太阳方阵模拟器可以识别的控制参数，通过接口单元发送至相应PXI模块、稳压电源、太阳方阵模拟器；控制单元，根据信息查询指令，确定需要查询的参数及时间信息，从数据库中提出相关参数和时间对应的内容，发送至人机交互模块；
PXI模块，根据接收到的控制单元发送的控制输出指令，控制PXI模块中的相应继电器进行闭合或断开，将控制电信号通过连接电缆发送至卫星，进而控制卫星上蓄电池的通断以及控制分系统的加断电；PXI模块，根据接收到的模拟量和状态量采集指令，PXI模块对卫星上单机设备输出的模拟量和状态量进行采集，并将状态量根据高低电压处理成1或0(高电压和低电压的具体范围可根据卫星需要自行规定)以及将模拟量根据卫星上单机设备物理量的处理方式进行反变换处理，得到用户系统可识别的物理值(比如PXI模块采集到的卫星上负载电流为2A，星上按照1：5的比例处理成10V电压后下传至PXI模块，PXI模块采集到10V电压后，按照5：1的比例进行反变换，得到2A的负载电流)，并将采集到的信息通过控制单元反馈至人机交互模块；
太阳方阵模拟器，按照相关通信协议解析接收到控制输出指令，根据指令中的加电序列号依次加断电，同时根据控制输出指令设置开路电压、短路电流、工作电压和工作电流，并输出相应的电压和电流到卫星上的单机设备；太阳方阵模拟器，根据接收到的卫星模拟量和状态量采集指令，对自身输出的电压和电流信息进行采集；太阳方阵模拟器，将电流和电压的数据采集情况通过控制单元反馈至人机交互模块；(太阳方阵模拟器用于模拟卫星太阳帆板的供电输出)
稳压电源，根据接收到控制输出指令，进行加断电，同时根据控制输出指令设置工作电压、保护电流，并输出相应的电压和电流到卫星上的单机设备；稳压电源，根据接收到的卫星模拟量和状态量采集指令，对自身输出的电压和电流信息进行采集；稳压电源，将电流和电压的数据采集情况通过控制单元反馈至人机交互模块。(稳压电源用于在卫星供电接口检查时或者对供电性能指标要求不高时使用，为卫星提供恒定电压的供电电源)
PXI模块包括开关量控制板卡NI PXI-2586、状态量采集板卡NIPXI-6529、模拟量采集板卡NI PXI-4300
PXI开关量控制板卡NI PXI-2586，实现对控制信号的开关控制；
PXI状态量采集板卡NI PXI-6529，实现对电源分系统状态量的采集；
PXI模拟量采集板卡NI PXI-4300，实现对电源分系统模拟量的采集。
太阳方阵模拟器采用多个安捷伦公司的E4360型太阳方阵模拟器。
稳压电源采用安捷伦公司的6674A型稳压电源。
接口单元采用PXI总线。
PXI控制单元实现方式如下：使用VC软件编写PXI控制功能单元、PXI模块硬件IO接口，这些模块和接口封装成Windows动态链接库；PXI控制单元，通过动态链接库提供的接口实现对PXI模块硬件的访问。在动态链接库中，主程序始终执行界面管理线程、数据采集线程。界面管理线程响应人机交互单元的操作；数据采集线程负责采集模拟量和状态量的值，通过调用NI提供的DAQmx开发API实现对板卡数据的采集。
太阳方阵模拟器控制单元实现方式如下：使用VC软件编写太阳方阵模拟器控制单元、太阳方阵模拟器硬件IO接口，这些模块和接口封装成Windows动态链接库，通过动态链接库提供的接口实现对太阳方阵模拟器的访问。动态链接库中，主程序始终执行界面管理线程、数据采集线程。界面管理线程响应人机交互单元的操作；数据采集线程负责向太阳方阵模拟器发送控制输出指令，通过调用NI提供的VISA标准库API实现对模拟器分阵的采集。
稳压电源控制控制单元实现方式如下：使用VC软件编写稳压电源控制单元、稳压电源硬件IO接口，这些模块和接口封装成Windows动态链接库，，通过动态链接库提供的接口实现对稳压电源的访问。动态链接库中，主程序始终执行界面管理线程、数据采集线程。界面管理线程响应人机交互单元的操作；数据采集线程负责向稳压电源发送控制输出指令，进行采集工作电压和工作电流的值，通过调用NI提供的VISA标准库API实现对模拟器分阵的采集。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。
Claims (5)
1.一种用于卫星供配电系统的测试系统，其特征在于包括：控制模块、PXI模块、稳压电源、太阳方阵模拟器；控制模块又包括人机交互单元、控制单元、数据库、接口单元；
人机交互单元，用于接收外部用户输入的控制输出指令、卫星模拟量和状态量采集指令、信息查询指令，并将上述指令发送至控制单元；人机交互模块，接收控制单元发送的PXI模块、稳压电源、太阳方阵模拟器的采集信号，并将采集到的信号发送至用户，用于供用户判读；人机交互模块将接收到的控制模块发送的查询数据以图形或列表形式展示出来；
控制单元，实时监听人机交互模块是否有指令发出，当人机交互模块有指令发出时，开启接收模式并接收从人机交互模块发出的指令；控制单元，根据控制输出指令、卫星模拟量和状态量采集指令的内容，确定具体的指令实施对象、指令实施对象的物理地址以及指令通过该实时对象的通道号，并将该指令转换成PXI模块、稳压电源、太阳方阵模拟器可以识别的控制参数，通过接口单元发送至相应PXI模块、稳压电源、太阳方阵模拟器；控制单元，根据信息查询指令，确定需要查询的参数及时间信息，从数据库中提出相关参数和时间对应的内容，发送至人机交互模块；
PXI模块，根据接收到的控制单元发送的控制输出指令，控制PXI模块中的相应继电器进行闭合或断开，将控制电信号通过连接电缆发送至卫星，进而控制卫星上蓄电池的通断以及控制分系统的加断电；PXI模块，根据接收到的模拟量和状态量采集指令，PXI模块对卫星上单机设备输出的模拟量和状态量进行采集，并将状态量根据高低电压处理成1或0以及将模拟量根据卫星上单机设备物理量的处理方式进行反变换处理，得到用户系统可识别的物理值(比如PXI模块采集到的卫星上负载电流为2A，星上按照1：5的比例处理成10V电压后下传至PXI模块，PXI模块采集到10V电压后，按照5：1的比例进行反变换，得到2A的负载电流)，并将采集到的信息通过控制单元反馈至人机交互模块；
太阳方阵模拟器，按照相关通信协议解析接收到控制输出指令，根据指令中的加电序列号依次加断电，同时根据控制输出指令设置开路电压、短路电流、工作电压和工作电流，并输出相应的电压和电流到卫星上的单机设备；太阳方阵模拟器，根据接收到的卫星模拟量和状态量采集指令，对自身输出的电压和电流信息进行采集；太阳方阵模拟器，将电流和电压的数据采集情况通过控制单元反馈至人机交互模块；
稳压电源，根据接收到控制输出指令，进行加断电，同时根据控制输出指令设置工作电压、保护电流，并输出相应的电压和电流到卫星上的单机设备；稳压电源，根据接收到的卫星模拟量和状态量采集指令，对自身输出的电压和电流信息进行采集；稳压电源，将电流和电压的数据采集情况通过控制单元反馈至人机交互模块。
2.根据权利要求1所述的一种用于卫星供配电系统的测试系统，其特征在于：所述PXI模块包括开关量控制板卡NI PXI-2586、状态量采集板卡NI PXI-6529、模拟量采集板卡NI PXI-4300
PXI开关量控制板卡NI PXI-2586，实现对控制信号的开关控制；
PXI状态量采集板卡NI PXI-6529，实现对电源分系统状态量的采集；
PXI模拟量采集板卡NI PXI-4300，实现对电源分系统模拟量的采集。
3.根据权利要求1所述的一种用于卫星供配电系统的测试系统，其特征在于：所述的太阳方阵模拟器采用多个安捷伦公司的E4360型太阳方阵模拟器。
4.根据权利要求1所述的一种用于卫星供配电系统的测试系统，其特征在于：所述的稳压电源采用安捷伦公司的6674A型稳压电源。
5.根据权利要求1所述的一种用于卫星供配电系统的测试系统，其特征在于：所述的接口单元采用PXI总线。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150408 |