CN104932358A - 一种基于pxi架构的大中型卫星通用发射控制台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于PXI架构的大中型卫星通用发射控制台，包括：PXI信号采集与控制工控机、模块化信号调理机箱、大功率供电执行器机箱、脱落分离电源模块；PXI信号采集与控制工控机与模块化信号调理机箱和脱落分离电源模块连接，模块化信号调理机箱与大功率供电执行器机箱连接。本发明具备网络故障自动恢复能力，根据卫星状态智能地改变测试策略，延长设备寿命；自动统计卫星加断电相关信息并可实现清零以准确掌握卫星加断电情况；软件采用LabVIEW开发，简易高效、人机交互便捷；通过修改配置参数实现软件移植；脱落分离电源模块由PXI信号采集与控制工控机远程控制，电源具备过压、过流、过温保护，确保卫星安全。

Description

一种基于PXI架构的大中型卫星通用发射控制台

技术领域

本发明涉及大中型卫星的控制、监测和各阶段电测试领域，尤其涉及一种基于PXI架构的大中型卫星通用发射控制台。

背景技术

随着国防和空间科学研究对卫星功能和数量需求的不断增加，对卫星测试提出了越来越高的要求，需要高效、快速、全覆盖、全复现地对卫星进行检测，给出真正高价值、高可靠性的测试结论，为卫星的研制过程提供有利的技术支持。

大中型卫星是指：质量大于500kg的卫星。其中：质量为500kg～1000kg的卫星称为中型卫星，质量为1000kg以上的卫星称为大型卫星。大中型卫星发射控制台是用于卫星测试和发射的专用设备，是卫星地面综合测试系统的重要组成部分，用于对卫星的控制、监测和各阶段电测试。卫星发射控制台接收来自总控终端计算机的远程控制命令，完成太阳电池模拟阵对卫星的供充电通路控制、对星上重要单机和蓄电池放电开关通断控制、脱落分离电源控制与参数采集、卫星脱落插头脱落和分离插头分离控制以及模拟星箭分离控制；实时监测星上供配电有线遥测参数和星表插头状态；将所有测试和统计数据发送至远程监视终端计算机进行统一监视；自动将全部测试和统计数据、操作日志存入本机，可完整复现卫星测试过程以备查阅。卫星发射控制台是卫星从研制到发射整个过程中不可或缺的关键设备。

随着我国自主研发卫星型号的日益增加，传统大中型卫星发射控制台的弊端也日益凸显：

1、集成度较低。功能模块或接口不统一、扩展接口有限；或分散于不同机箱之中，设备体积较为庞大，难以满足大中型卫星不断增加的测试需求以及卫星测试设备小型化、高集成度、易扩展的要求。

2、功能独立性不强。传统的发射控制台需要太阳电池模拟阵配合才能完成卫星脱落插头脱落和分离插头分离操作。

3、自动化测试程度较低，主要表现为以下三个方面：

(1)测试时需要对大量遥测数据进行人工判读和对卫星加断电相关信息进行人工统计且要求测试人员对星地接口关系、发射控制台以及卫星电源分系统和总体电路分系统的工作原理非常熟悉。否则，可能出现误判、漏判的现象，费时费力，造成测试效率低下，增加了测试时间和人力成本；

(2)没有根据卫星测试状态变化而自适应地改变测试策略，造成发射控制台测试资源浪费，缩短了设备的使用寿命；

(3)对于网络故障缺少自动恢复机制，需要人工干预，造成测试不便；

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明提供了一种基于PXI架构的大中型卫星通用发射控制台，用于大中型卫星的控制、监测和各阶段的电测试。

本发明是通过以下技术方案实现的。

一种基于PXI架构的大中型卫星通用发射控制台，包括：PXI信号采集与控制工控机1、模块化信号调理机箱2、大功率供电执行器机箱3以及脱落分离电源模块4，其中：

所述PXI信号采集与控制工控机1通过网络接口接入卫星综合测试系统，接收来自卫星综合测试系统的总控终端计算机的远程控制指令，解析并完成相应控制动作并将结果和统计数据发送给卫星综合测试系统的卫星综合测试服务器，由卫星综合测试服务器转发至卫星综合测试系统的监视终端计算机进行统一远程监视。同时，自动将全部测试数据、操作日志存入PXI信号采集与控制工控机1，可完整复现卫星测试过程以备查阅；

所述模块化信号调理机箱2连接星地长电缆并通过脱落插头和分离插头分别与卫星直接相连；模块化信号调理机箱2通过内部转接电缆分别与PXI信号采集与控制工控机1和大功率供电执行器机箱3相连，完成对卫星信号调理，实现卫星信号与所述PXI信号采集与控制工控机之间的信号电气接口适配，完成PXI信号采集与控制工控机对大功率供电执行器机箱的控制信号调理；所述卫星信号包括：星上模拟量信号、星上状态量信号以及星上控制信号；PXI信号采集与控制工控机

所述大功率供电执行器机箱3前端接收太阳电池模拟阵的功率信号，后端连接星地长电缆并通过脱落插头和分离插头输出至卫星；

所述脱落分离电源模块4通过网络接口接收来自所述PXI信号采集与控制工控机1的控制命令，完成工作参数的设置并输出功率信号经所述模块化信号调理机箱2送至卫星用以执行卫星脱落插头脱落以及分离插头分离动作。

优选地，所述PXI信号采集与控制工控机内配置有嵌入式控制器模块以及分别与嵌入式控制器模块控制连接的多路复用器模块、数字万用表模块、数字IO模块以及继电器开关模块；其中：

所述多路复用器模块和数字万用表模块配合与经模块化信号调理机箱调理后的星上模拟量信号对接，用于星上模拟量信号的时分复用采集；

所述数字IO模块与经模块化信号调理机箱调理后星上状态量信号对接，用于星上状态量信号采集；

所述继电器开关模块分别与星上控制信号、模块化信号调理机箱和大功率供电执行器机箱对接，分别用于产生有线控制信号脉冲a、有线控制信号脉冲b和有线控制信号脉冲c；其中，所述有线控制信号脉冲a用于控制星上单机的通断，所述有线控制信号脉冲b用于脱落插头和分离插头的供电通路通断控制以及脱落插头脱落和分离插头分离动作控制，所述有线控制信号脉冲c用于太阳电池模拟阵与卫星之间的供充电通路的通断控制；

所述嵌入式控制器模块通过PXI总线分别控制多路复用器模块、数字万用表模块、数字IO模块以及继电器开关模块，并完成嵌入式控制器模块、多路复用器模块、数字万用表模块、数字IO模块以及继电器开关模块之间的数据交互。

优选地，所述嵌入式控制器模块设有网络故障自动检测及恢复模块。

优选地，所述嵌入式控制器模块设有卫星状态判断以及卫星加断电时间统计及清零模块，所述卫星状态判断以及卫星加断电时间统计及清零模块根据卫星状态改变测试策略，用于延长多路复用器模块、数字万用表模块的使用寿命；同时，卫星状态判断以及卫星加断电时间统计及清零模块自动统计卫星加断电的相关信息，根据测试需要实现单次或历史卫星加电时间清零功能。

优选地，所述嵌入式控制器模块内安装有基于LabVIEW图形化编程语言开发的通用发射控制台软件，所述通用发射控制台软件通过修改通用发射控制台软件的配置参数实现对不同型号卫星的软件移植；

所述配置参数包括：发射控制台IP、卫星型号、综合测试服务器地址、端口号、登录用户名及密码、母线电压阈值、各母线电流的转换参数、加电时间清零设置值。

优选地，所述PXI信号采集与控制工控机内还设置有多个用于功能模块扩展的扩展插槽。

优选地，所述模块化信号调理机箱内设置有5类模块化调理板，分别为：模拟量调理板、触点状态调理板、电平状态调理板、控制调理板和继电器调理板；其中：

所述模拟量调理板调理卫星有线下传的模拟量信号，用于后端PXI信号采集与控制工控机进行采集；

所述触点状态调理板调理卫星有线下传触点类状态信号，实现与PXI信号采集与控制工控机之间的电气接口适配；

所述电平状态调理板调理卫星有线下传电平类状态信号，实现与PXI信号采集与控制工控机之间的电气接口适配；

所述控制调理板用于继电器开关模块与大功率供电执行器机箱的对接中，当继电器开关模块产生至少一路有线控制信号脉冲用于控制大功率供电执行器机箱中的对应大功率继电器动作时，控制调理板防止该有线控制信号脉冲误触发剩余通路大功率继电器动作；

所述继电器调理板用于泄放大功率供电执行器机箱中的大功率继电器动作时产生的感应电动势。

优选地，所述大功率供电执行器机箱设有磁保持继电器，用于控制太阳电池模拟阵与卫星之间的供充电通路的通断。

优选地，所述脱落分离电源模块，提供如下两种功率：

第一种功率为29～31V、4～4.5A，用于完成发射前的脱落插头脱落控制；

第二种功率为28～30V、4～6A，用于电测试时进行分离插头分离控制试验。

本发明提供的基于PXI架构的大中型卫星通用发射控制台，集成了大中型卫星各种测试需求，适用于卫星控制、监测和各阶段电测试。本发明将功能模块全部集成到一台PXI信号采集与控制工控机中；具备网络故障自动恢复能力，根据卫星状态智能地改变测试策略，延长设备寿命，更符合自动化测试的趋势和要求；自动统计卫星加断电相关信息并可实现清零以准确掌握卫星加断电情况；软件采用LabVIEW开发，编程简易高效、界面友好、人机交互更加便捷；通过修改配置参数实现软件移植；脱落分离电源由PXI工控机通过网络接口远程控制，电源具备过压、过流、过温保护，确保卫星安全。

与现有发射控制台相比，本发明具有如下有益效果：

1、集成度更高且具备足够PXI统一扩展插槽，功能扩展非常方便，更加符合卫星测试设备小型化、高集成度、易扩展的需求。发射控制台将嵌入式控制器模块和所有测试功能模块全部集成到一台PXI工控机中，大大减小了设备体积；工控机共有18个模块插槽，结合各类系列化、高度集成、高可靠性的PXI测试功能模块，可适应各种测试需求。

2、设备组成更加合理，功能独立性更强。发射控制台包括：PXI信号采集与控制工控机、模块化信号调理机箱和大功率供电执行器机箱、脱落分离电源模块。可独立完成卫星供配电相关的有线控制、遥测参数测量监视和卫星加断电相关信息统计以及卫星电测试中分离插头分离独立控制和卫星发射前的脱落插头脱落独立控制。

3、更加符合卫星自动化测试的趋势和要求，主要表现为：

(1)发射控制台具备网络故障自动检测及恢复功能。当PXI信号采集与控制工控机与测试网络或脱落分离电源之间的通信网络出现故障，发射控制台可以智能地识别网络状态并自动重新接入网络以恢复正常通信，无需人工干预。

(2)发射控制台可自动判断卫星加断电状态，根据卫星状态智能地改变测试策略，从而延长功能模块的使用寿命；

(3)根据卫星加断电状态，自动统计卫星加断电的相关信息，可根据需要实现卫星单次或历史加电时间清零功能，便于全面而准确地掌握卫星的加断电情况。

4、发射控制台软件采用LabVIEW图形化编程语言进行开发，编程简易高效、界面友好、人机交互更加便捷。主要通过修改配置文件中的配置参数实现不同型号卫星发射控制台软件移植，减少了大量人力和时间成本，更符合软件开发的趋势。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明结构以及连接关系示意图；

图2为本发明实物结构以及连接关系示意图；

图3为本发明工作流程图；

图4为本发明软件工作流程图。

图中：1为PXI信号采集与控制工控机，2为模块化信号调理机箱，3为大功率供电执行器机箱，4为脱落分离电源模块，5为综合测试服务器，6为总控终端计算机，7为监视终端计算机，8为分离插头，9为脱落插头，10为交换机，11为卫星，12为KVM显示器，13为网线。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

实施例

本实施例提供了一种基于PXI架构的大中型卫星通用发射控制台，发射控制台通过局域网完成与卫星综合测试系统中的总控终端计算机、综合测试服务器、监视终端计算机之间的数据交互。发射控制台接收来自总控终端计算机经综合测试服务器转发的远程控制命令，实现对大中型卫星供充电通路通断控制、对星上重要单机和蓄电池放电开关通断控制、脱落分离电源控制与参数采集、卫星脱落插头脱落和分离插头分离控制以及模拟星箭分离等有线控制以及对卫星供配电关键参数、脱落插头、分离插头、星表插头状态进行实时监视，智能而全面地统计卫星加断电相关信息，将所有测试和统计数据发送至远程监视终端计算机进行统一监视；同时，发射控制台软件将全部测试和统计数据、操作日志(包括设备自检情况、网络连接情况、指令执行情况、测试数据、统计数据等)自动存入本PXI信号采集与控制工控机，可完整地复现卫星测试情况以备查阅。

基于PXI架构的大中型卫星通用发射控制台，包括：PXI信号采集与控制工控机、模块化信号调理机箱、大功率供电执行器机箱、脱落分离电源模块；其中：所述PXI信号采集与控制工控机分别与模块化信号调理机箱和脱落分离电源模块控制连接，所述模块化信号调理机箱与大功率供电执行器机箱控制连接。

PXI信号采集与控制工控机：是所述大中型卫星发射控制台的核心，负责接收远程控制指令并解析，完成卫星发射控制台的控制与采集功能；该工控机将嵌入式控制器模块和多路复用器模块、数字万用表模块、数字IO模块、继电器开关模块全都集成到一台PXI机箱中并具备足够的扩展接口；

模块化信号调理机箱：对卫星的相关信号进行调理以完成卫星信号与所述PXI信号采集与控制工控机中各功能模块之间的信号电气接口适配；

大功率供电执行器机箱：该机箱选用耐高压、耐大电流的磁保持继电器控制供充电通路的通断，确保太阳电池模拟阵对大中型卫星的供、充电功率完全建立并同时输出功率信号，实现对卫星供电和星上蓄电池组充电；

脱落分离电源模块：负责为完成卫星发射前的脱落插头脱落控制以及验证星箭分离接口设计正确性的分离插头分离控制试验提供功率；该电源模块由所述PXI信号采集与控制工控机通过网络接口远程控制，每个模块包含2个供电子模块，确保脱落分离电源的主备份设计，模块具备过压、过流、过温保护功能；

所述PXI信号采集与控制工控机通过网络接口接入卫星综合测试系统，接收来自总控终端计算机的远程控制指令，解析并完成相应控制动作并将结果和统计数据发送给卫星综合测试服务器，由服务器转发至远程监视终端计算机进行统一远程监视，同时自动将全部测试数据、操作日志存入本机，可完整复现卫星测试过程以备查阅；所述模块化信号调理机箱连接星地长电缆通过脱落插头和分离插头与卫星直接相连，通过内部转接电缆与PXI信号采集与控制工控机、大功率供电执行器机箱相连，完成卫星信号与所述PXI信号采集与控制工控机中各功能模块之间的信号调理和电气接口适配；所述大功率供电执行器机箱前端接收太阳电池模拟阵的功率信号，后端连接星地长电缆通过脱落插头和分离插头输出至卫星；脱落分离电源模块通过网络接口接收来自所述的PXI信号采集与控制工控机的控制命令，完成工作参数的设置并输出功率信号经所述模块化信号调理机箱送至卫星用以执行卫星脱落插头脱落、分离插头分离动作。

PXI信号采集与控制工控机配置有嵌入式控制器模块、多路复用器模块、数字万用表模块、数字IO模块、继电器开关模块、发射控制台软件以及其余多个扩展插槽(用于功能模块扩展)；嵌入式控制器模块中安装有Windows操作系统，发射控制台软件运行在操作系统之上，嵌入式控制器模块通过PXI总线与各功能模块进行通信，控制各功能模块完成相应的信号采集和有线控制。具体为：①嵌入式控制器模块利用多路复用器模块、模拟量采集模块配合实现时分复用地采集整星阻抗、母线电压、母线电流、蓄电池组电压等模拟信号；②嵌入式控制器模块利用状态量采集模块采集星上重要单机的开关机状态、脱落分离电源通路状态、脱落插头、分离插头、星表插头状态以及大功率供电执行器机箱中的大功率继电器工作状态；③嵌入式控制器模块利用继电器开关模块产生控制脉冲，控制星上重要单机的开关机、蓄电池组放电开关的通断；供电阵、充电阵通路控制以及脱落分离电源通路控制；脱插脱落和分插插头分离的动作控制；④嵌入式控制器模块还通过网络接口远程控制脱落分离电源模块输出脱落插头脱落、分离插头分离动作时所需要的大功率并读取该电源的相关工作参数和工作状态；

嵌入式控制器模块中包含网络故障自动检测及恢复模块，当PXI信号采集与控制工控机与测试网络或脱落分离电源之间的通信网络出现故障，发射控制台能智能地识别网络状态并自动重新接入网络以恢复正常通信。

嵌入式控制器模块中包含卫星状态判断以及卫星加断电时间统计及清零模块，模块根据卫星状态智能地改变测试策略，延长功能模块使用寿命；同时，自动统计卫星加断电的相关信息，可根据测试需要实现单次或历史卫星加电时间清零功能。

所述嵌入式控制器模块内安装有基于LabVIEW图形化编程语言开发的通用发射控制台软件，所述通用发射控制台软件通过修改通用发射控制台软件的配置参数实现对不同型号卫星的软件移植；

所述配置参数包括：发射控制台IP、卫星型号、综合测试服务器地址、端口号、登录用户名及密码、母线电压阈值、各母线电流的转换参数、加电时间清零设置值。

基于LabVIEW图形化编程语言开发的通用发射控制台软件，编程简易高效、界面友好、人机交互更加便捷，该软件主要通过修改配置文件中的相关参数实现不同型号卫星发射控制台软件移植，软件运行在嵌入式控制器模块内安装的操作系统之上。

模块化信号调理机箱连接星地长电缆通过脱落插头和分离插头与卫星直接相连，系统内与信号采集与控制工控机、大功率供电执行器机箱相连。信号调理机箱内包括5类的模块化调理板，分别为：模拟量调理板、触点状态调理板、电平状态调理板、控制调理板、继电器调理板。此外，信号调理机箱对PXI采集与控制机箱中全部控制指令和模拟量、状态量采集实施硬件备份，即便PXI工控机发生故障，仍可以通过备份在信号调理模块中的硬件控制按钮、测量表头、测孔和指示灯以及脱落分离电源模块上的控件和显示屏实现发射控制台继续正常工作，增加了发射控制台的可靠性。

大功率供电执行器机箱选用耐高压、大电流的大功率磁保持继电器(可通过110V，25A的功率)，控制供充电通路的通断，以保证太阳电池模拟阵对大中型卫星的供、充电功率完全建立并同时输出功率信号(50～90V、3～8A)，大功率供电执行器机箱前端接收来自模拟阵的功率信号，后端连接星地长电缆通过脱落插头和分离插头输出至卫星，实现对卫星供电和星上蓄电池组充电，满足大中型卫星高压、大电流(50～90V、3～8A)供电通路控制需求。

脱落分离电源模块，除为发射前卫星脱落插头脱落时提供功率(29～31V、4～4.5A)，以完成发射前的脱落插头脱落控制；还为电测试时进行分离插头分离控制试验提供功率(28～30V、4～6A)，以验证卫星与运载火箭之间分离接口设计的正确性。该电源模块由PXI采集与控制工控机通过网络接口远程控制，同时将电源模块的工作参数和工作状态实时发送给工控机，在远程的监视终端可以全面监视电源模块的工作状态，该模块具备过压、过流、过温保护功能，使得脱落、分离动作更加安全可靠，确保卫星安全。

在本实施例中，所述的大功率供电执行器机箱中的大功率继电器以及模块化信号调理机箱中的用于控制脱落插头脱落和分插插头分离动作的大功率继电器可以分别采用型号为2JB25-1/II的大功率磁保持继电器(其触点负载：110V，25A)和型号为2JT25-1/II的大功率电磁继电器(其触点负载：28V，25A)，也可以采用相同功率指标的其它型号的大功率继电器。

下面结合附图对本实施例进一步描述。

图1为本实施例提供的基于PXI架构的大中型卫星通用发射控制台连接关系示意图，系统包括PXI信号采集与控制工控机、模块化信号调理机箱、大功率供电执行器机箱、脱落分离电源模块。

卫星作为检测对象，发射控制台连接星地长电缆通过脱落插头和分离插头与卫星直接相连，对卫星进行有线控制和模拟量、状态量采样；通过网络控制脱落分离电源模块并进行卫星脱落插头脱落和分离插头分离控制动作；此外，发射控制台还控制太阳电池模拟阵与卫星之间的供充电通路的通断；

发射控制台通过局域网完成与卫星综合测试系统中的总控终端计算机、综合测试服务器、监视终端计算机之间的数据交互。具体工作流程为：①发射控制台接收来自总控终端计算机经综合测试服务器转发的远程控制命令并执行相应的控制动作。例如：蓄电池组放电开关接通、星上重要单机加电、平台供电阵全部接通、平台充电阵全部接通、脱落插头脱落、分离插头分离等控制动作；②发射控制台以固定周期(如每0.5秒)将测试结果和统计数据发送给综合测试服务器，由服务器转发给远程监视终端进行统一监视。例如：卫星母线电压、母线电流、蓄电池电压、各星表插头状态、卫星加电时间等。发射控制台自动将全部数据和操作日志存入本机，可完整复现卫星测试过程以备查阅；

图2为本实施例提供的一种基于PXI架构的大中型卫星通用发射控制台实物结构以及连接关系示意图，图中，模块化信号调理机箱2以其面板的结构示意图进行展示。下面分别进行介绍：

(1)PXI信号采集与控制工控机

PXI信号采集与控制工控机为发射控制台的核心硬件，进一步，所述PXI信号采集与控制工控机，包含嵌入式控制器模块、多路复用器模块、数字万用表模块、继电器开关模块、状态量采样模块以及采用LabVIEW开发的发射控制台软件。嵌入式控制器模块中安装有Windows操作系统，发射控制台软件运行在操作系统之上，该控制器模块通过PXI总线与各功能模块进行通信，控制各功能模块完成相应的模拟量采集、数字量采集和有线控制并获取测试结果。嵌入式控制器模块可采用NI公司PXIe-8135，该嵌入式控制器模块的性能保证了系统运行速度和数据存储要求，另外该模块具备2个以太网端口，满足卫星综合局域网与对脱落分离电源模块的控制和工作参数的接收网络物理独立需求。信号采集与控制工控机可采用NI公司PXIe-1065机箱，该机箱为18槽3U PXI Express机箱，兼容嵌入式控制器模块PXIe-8135，且具备足够的扩展接口用于扩展各类PXI/PXIe接口的功能模块。具体方案为：

1)模拟量采样

PXI信号采集与控制工控机采用多路复用器模块和数字万用表模块配合实现时分复用地采集整星阻抗、母线电压、母线电流、蓄电池组电压等有线信号。其中，数字万用表模块可采用NI公司6¹/₂隔离数字万用表模块PXI-4070，该模块具备高达1.8MS/s采样率，10～23位的可调分辨率，±300VDC宽范围电压范围采样。多路复用器模块可采用NI公司PXI-2527，拥有64×1一线、32×1二线、16×4四线制可配置测试模式，高达-300V～300V宽范围输入，可切换高达2A载流，可借助硬件触发器实现确定性触发，确保开关切换的快速和稳定。

2)状态量采样

PXI信号采集与控制工控机采用数字IO模块采集相关状态量。采集星上重要单机的开关机状态、脱落分离电源通路状态、脱落插头、分离插头、星表插头状态以及执行器机箱中的大功率继电器工作状态；数字IO模块可采用NI公司PXI-6511，该模块具备-30V～+30V宽范围，工业级24V逻辑阈值，64路漏/源输入，符合高集成化需求；每8路为一组，每组具备光耦隔离，满足星地电气隔离要求。

3)有线控制

PXI信号采集与控制工控机利用继电器开关模块产生控制脉冲，经模块化信号调理机箱信号调理后控制星上重要单机的开关机、蓄电池组放电开关的通断；大功率供电执行器与卫星之间的供电通路通断控制以及脱落分离电源供电通路的通断控制、脱落插头脱落和分离插头分离动作控制；继电器开关模块可采用NI公司PXI-2568，该模块可在30V电平切换高达2A的载流，每块模块集成了31个独立的通用单刀单掷继电器，可根据卫星有线控制路数需求扩展该模块。

(2)模块化信号调理机箱

模块化信号调理机箱用于PXI信号采集与控制工控机箱前端星上模拟量信号、触点类状态信号、电平类状态信号采集以及后端控制信号的信号调理，以便与卫星电气接口匹配。模块化信号调理机箱内包括5类的模块化调理板，分别为：模拟量调理板、触点状态调理板、电平状态调理板、控制调理板、继电器调理板。模块化信号调理机箱中具备扩展接口用于调理板的扩展。具体为：①模拟量调理板串联限流电阻转接卫星母线和蓄电池组电压电流等信号送采集与控制机箱采样；②触点调理板接收星上脱落分离插头和各类飞行插头、大功率继电器触点类状态信号调理后送PXI信号采集与控制工控机采样；③电平状态调理板接收星上电平类状态信号，光耦隔离后送PXI信号采集与控制工控机采样；④控制调理电路板用于防止控制大功率供电执行器机箱中对应的至少一路大功率继电器动作时，误触发剩余大功率继电器动作；⑤继电器调理板泄放大功率继电器动作产生的感应电动势。此外，模块化信号调理机箱对PXI信号采集与控制工控机中全部控制指令和模拟量采集、触点类状态量采集、电平类状态量采集实施硬件备份，即便PXI信号采集与控制工控机发生故障，仍可以通过备份在信号调理模块中的硬件控制按钮、测量表头、测孔和指示灯等以及脱落分离电源模块上的按键和显示屏实现发射控制台继续正常工作，增加了发射控制台的可靠性。

(3)大功率供电执行器机箱

大功率供电执行器机箱可选用耐高压、大电流的磁保持继电器2JB25-1/II，其触点负载：110V，25A；控制地面太阳电池模拟阵供充电通路的通断，以保证太阳模拟阵各路电源模块供电功率完全建立并同时输出功率信号(50～90V、3～8A)，大功率供电执行器机箱前端接收来自太阳电池模拟阵的功率信号，后端连接星地长电缆通过脱落插头和分离插头输出至卫星，实现对卫星供电和星上蓄电池组充电，满足大中型卫星高压、大电流(50～90V、3～8A)供电通路控制需求。

(4)脱落分离电源

脱落分离电源可采用Agilent公司的E4361A电源模块，该模块由PXI工控机通过网络接口远程控制，每个模块包含每个1个E4360A主机和2个E4361A供电模块，可确保脱落分离电源的主备份设计，单个供电模块最大功率为510W，最大输出电压65V，最大输出电流8.5A，满足卫星发射前脱落插头脱落动作所需功率(29～31V、4～4.5A)和卫星测试时分离插头分离控制试验所需功率(28～30V、4～6A)需求。该模块具备过压、过流、过温保护功能，使得脱落、分离动作更加安全可靠，确保卫星安全。

图3为本实施例提供的一种基于PXI架构的大中型卫星通用发射控制台工作流程图。下面介绍发射控制台的工作流程。

首先，开启发射控制台硬件设备并启动发射控制台软件，接着发射控制台设备自检及初始化，初始化完毕后，软件进入主程序，即分别进入4个工作线程。分别是①控制功能产生与执行线程(包含指令接收、解析、动作及操作日志、脱落分离电源控制)；②数据采集、显示、存储与发送线程；③测试网络故障检测及恢复线程；④脱落分离电源控制网络故障检测及恢复线程。发射控制台进入这4个工作线程后，将不断循环执行相应线程的程序，直至操作人员结束测试。

(1)控制功能产生与执行线程

测试人员通过总控终端计算机向发射控制台发送远程控制命令，控制命令先发给综合测试服务器，由服务器转发给发射控制台，发射控制台接收到控制命令便进行解析并执行相应的控制动作(如果命令为退出发射控制台软件命令，软件将停止所有线程并关闭软件)。

(2)数据的采集、显示、统计、保存和远程监视线程

数据采集、显示、保存和发送和远程监视线程将模拟量、触点类状态量、电平类状态量测量数据、统计数据进行图形化显示、统计卫星加断电相关信息并在本地保存所有测试和统计数据且以固定周期(如每0.5秒)发送给综合测试服务器，由服务器转发给监视终端计算机，方便进行统一的远程监视。

(3)测试网络故障检测及恢复线程

测试网络故障检测及恢复线程通过测试网络故障检测及恢复模块不断检测测试网络状态实现的，当测试网络出现故障，自动将发射控制台重新接入网络，恢复正常通信以便完成总控终端、综合测试服务器、发射控制台、监视终端计算机之间的数据交互，提高了设备测试的自动化。

(4)脱落分离电源控制网络故障以及恢复线程

脱落分离电源控制网络故障以及恢复线程通过测试网络故障检测及恢复模块不断检测脱落分离电源控制网络状态实现的，当出现脱落分离电源的控制网络故障，脱落分离电源控制网络故障以及恢复模块自动将脱落分离电源重新控制网络，恢复正常通信以便完成发射控制台与脱落分离电源数据交互，提高了发射控制台测试的自动化。

图4为本实施例提供的一种基于PXI架构的大中型卫星通用发射控制台软件工作流程图，下面对软件工作流程进行详细介绍。

软件启动后，首先进入用户登录界面，登录可选择“电测试模式”和“发射区模式”，需要输入用户名和密码。只有正确输入用户名和密码才能启动软件，防止非操作人员随意启动软件进行操作。“发射区模式”下，软件界面的分离电源接通/断开、分离插头分离控件均被屏蔽；如接收到上述控制指令，则拒绝执行以防止误操作。当发射控制台软件登录成功后，发射控制台将开始进行功能模块自检，当且仅当全部功能模块(多路复用器模块、数字万用表模块、数字IO模块、继电器开关模块)自检成功时，发射控制台才能正常工作，否则，发射控制台软件将会自动弹出提示对话框并生成错误自检报告并最终自动退出软件，防止发射控制台设备带着故障工作，提高了设备运行的可靠性。功能模块自检成功后，软件将对相关变量赋初始值、读取.ini格式配置文件信息，包括发射控制台IP、卫星型号、综合测试服务器地址、端口号、登录用户名和密码、母线电压阈值、各母线电流的转换参数、加电时间清零设置值等信息。其中，IP地址和网络端口号为发射控制台和综合测试服务器通信的信息；登陆用户名和密码是与综合测试服务器约定好的内容，用于综合测试服务器的登录权限控制；母线电压阈值用于判断卫星是否加电；各路母线电流转换参数是用于采集值与实际电流值之间转换；加电时间清零设置可以实现阶段性电测试时间清零或设置为特定数值的功能。当发射控制台读取了通信参数接着登录综合测试服务器并等待服务器回复，如果登录成功则向服务器发送数据请求，则设备的初始化完毕；如果没有登录失败，则说明设备网络故障，这将会在软件后续的网络故障恢复功能程序模块中解决(即便网络一直中断，设备仍具备本地控制功能，仍然不影响设备功能的正常执行)，这对于发射控制台的初始化没有影响，软件都将弹出发射控制台初始化完毕对话框，这标志着可以对发射控制台进行控制操作。

发射控制台自检初始化完毕后，软件进入主程序，分别进入4个工作线程。分别是①控制功能产生与执行线程(包含指令接收、解析、动作及操作日志、脱落分离电源控制)；②数据采集、显示存储与发送线程；③发射控制台测试网络故障检测及恢复线程；④脱落分离电源控制网络故障检测及恢复线程。发射控制台进入这4个工作线程后，将不断循环执行相应流程的程序，直至操作人员结束测试。具体为：

(1)控制功能产生与执行线程

控制功能产生与执行模块接收来自总控终端计算机经综合测试服务器转发的远程控制命令或本软件界面触发实施的控制命令，解析控制命令并执行相应的卫星供充电通路控制、星上重要单机的开关机控制、脱落分离电源通路控制、卫星脱落插头脱落和分离插头分离控制动作等(如果命令为退出发射控制台软件命令，软件将停止所有线程并关闭软件)。

(2)数据的采集、显示、统计、保存和远程发送线程

数据的采集、显示、统计、保存和远程发送模块实时采集卫星供配电关键参数、星上飞行插头状态，显示、保存和发送流程则将采集模拟量、数字量参数并进行图形化显示、根据卫星状态自适应地改变测试策略，智能而全面地统计卫星加断电相关信息并本地保存所有测试和统计数据且以固定周期(如每0.5s)发送给综合测试服务器，由综合测试服务器转发给监视终端计算机，以便远程统一监视。

(3)测试网络故障检测及恢复线程

测试网络故障检测及恢复线程是通过测试网络故障检测及恢复模块不断检测测试网络状态实现的，当测试网络出现故障，自动将发射控制台重新接入网络，恢复正常通信以便完成总控终端计算机、综合测试服务器、发射控制台、监视终端计算机之间的数据交互，提高了设备测试的自动化和智能化。

(4)脱落分离电源控制网络故障及恢复线程

脱落分离电源控制网络故障及恢复线程是通过测试网络故障检测及恢复模块不断检测脱落分离电源控制网络状态实现的，当脱落分离电源的控制网络出现故障，脱落分离电源控制网络故障以及恢复模块自动将脱落分离电源重新接入控制网络，恢复正常通信以继续进行发射控制台与脱落分离电源之间的数据交互，提高了设备测试的自动化和智能化。

本实施例提供的一种基于PXI架构的大中型卫星通用发射控制台，其功能完善、使用安全、性能可靠稳定；适合在多种大中型卫星型号测试中应用推广。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (9)

1.一种基于PXI架构的大中型卫星通用发射控制台，其特征在于，包括：PXI信号采集与控制工控机(1)、模块化信号调理机箱(2)、大功率供电执行器机箱(3)以及脱落分离电源模块(4)，其中：

所述PXI信号采集与控制工控机(1)通过网络接口接入卫星综合测试系统，接收来自卫星综合测试系统的总控终端计算机的远程控制指令，解析并完成相应控制动作并将结果和统计数据发送给卫星综合测试系统的卫星综合测试服务器，由卫星综合测试服务器转发至卫星综合测试系统的监视终端计算机进行统一远程监视；同时，自动将全部测试数据、操作日志存入PXI信号采集与控制工控机(1)，能够完整复现卫星测试过程以备查阅；

所述模块化信号调理机箱(2)连接星地长电缆并通过脱落插头和分离插头与卫星直接相连；模块化信号调理机箱(2)通过内部转接电缆分别与PXI信号采集与控制工控机(1)和大功率供电执行器机箱(3)相连，完成对卫星信号的调理，实现卫星信号与所述PXI信号采集与控制工控机(1)之间的信号电气接口适配，同时，完成PXI信号采集与控制工控机(1)对大功率供电执行器机箱(3)的控制信号调理；所述卫星信号包括：星上模拟量信号、星上状态量信号以及星上控制信号；

所述大功率供电执行器机箱(3)前端接收太阳电池模拟阵的功率信号，后端连接星地长电缆并通过脱落插头和分离插头输出至卫星；

所述脱落分离电源模块(4)通过网络接口接收来自所述PXI信号采集与控制工控机(1)的控制命令，完成工作参数的设置并输出功率信号经所述模块化信号调理机箱(2)送至卫星用以执行卫星脱落插头脱落以及分离插头分离动作。

2.如权利要求1所述的基于PXI架构的大中型卫星通用发射控制台，其特征在于，所述PXI信号采集与控制工控机内配置有嵌入式控制器模块以及由嵌入式控制器模块分别控制的多路复用器模块、数字万用表模块、数字IO模块以及继电器开关模块；其中：

所述多路复用器模块和数字万用表模块配合与经模块化信号调理机箱调理后的星上模拟量信号对接，用于星上模拟量信号的时分复用采集；

所述数字IO模块与经模块化信号调理机箱调理后的星上状态量信号对接，用于星上状态量信号采集；

所述继电器开关模块分别与星上控制信号、模块化信号调理机箱和大功率供电执行器机箱对接，分别用于产生有线控制信号脉冲a、有线控制信号脉冲b和有线控制信号脉冲c；其中，所述有线控制信号脉冲a用于控制星上单机的通断，所述有线控制信号脉冲b用于脱落插头和分离插头的供电通路通断控制以及脱落插头脱落和分离插头分离动作控制，所述有线控制信号脉冲c用于太阳电池模拟阵与卫星之间的供充电通路的通断控制；

所述嵌入式控制器模块通过PXI总线分别控制多路复用器模块、数字万用表模块、数字IO模块以及继电器开关模块，并完成嵌入式控制器模块、多路复用器模块、数字万用表模块、数字IO模块以及继电器开关模块之间的数据交互。

3.如权利要求2所述的基于PXI架构的大中型卫星通用发射控制台，其特征在于，所述嵌入式控制器模块设有网络故障自动检测及恢复模块。

4.如权利要求2所述的基于PXI架构的大中型卫星通用发射控制台，其特征在于，所述嵌入式控制器模块设有卫星状态判断以及卫星加断电时间统计及清零模块，所述卫星状态判断以及卫星加断电时间统计及清零模块根据卫星状态改变测试策略，用于延长多路复用器模块、数字万用表模块的使用寿命；同时，卫星状态判断以及卫星加断电时间统计及清零模块自动统计卫星加断电的相关信息，根据测试需要实现单次或历史卫星加电时间清零功能。

5.如权利要求2所述的基于PXI架构的大中型卫星通用发射控制台，其特征在于，所述嵌入式控制器模块内安装有基于LabVIEW图形化编程语言开发的通用发射控制台软件，通过修改通用发射控制台软件的配置参数实现对不同型号卫星的通用发射控制台软件进行移植；

所述配置参数包括：发射控制台IP、卫星型号、综合测试服务器地址、端口号、登录用户名及密码、母线电压阈值、各母线电流的转换参数、加电时间清零设置值。

6.如权利要求2至4中任一项所述的基于PXI架构的大中型卫星通用发射控制台，其特征在于，所述PXI信号采集与控制工控机内还设置有多个用于功能模块扩展的扩展插槽。

7.如权利要求1所述的基于PXI架构的大中型卫星通用发射控制台，其特征在于，所述模块化信号调理机箱内设置有5类模块化调理板，分别为：模拟量调理板、触点状态调理板、电平状态调理板、控制调理板和继电器调理板；其中：

所述模拟量调理板调理卫星下传的模拟量信号，用于后端PXI信号采集与控制工控机进行采集；

所述触点状态调理板调理卫星下传触点类状态信号，实现与PXI信号采集与控制工控机之间的电气接口适配；

所述电平状态调理板调理卫星下传电平类状态信号，实现与PXI信号采集与控制工控机之间的电气接口适配；

所述控制调理板用于继电器开关模块与大功率供电执行器机箱之间的对接，当继电器开关模块产生至少一路有线控制信号脉冲控制大功率供电执行器机箱中的对应大功率继电器动作时，控制调理板防止该有线控制信号脉冲误触发剩余通路大功率继电器动作；

所述继电器调理板用于泄放大功率供电执行器机箱中的大功率继电器动作时产生的感应电动势。

8.如权利要求1所述的基于PXI架构的大中型卫星通用发射控制台，其特征在于，所述脱落分离电源模块，提供如下两种功率：

第一种功率为29～31V、4～4.5A，用于完成发射前的脱落插头脱落控制；

第二种功率为28～30V、4～6A，用于电测试时，进行分离插头分离控制试验。

9.如权利要求1所述的基于PXI架构的大中型卫星通用发射控制台，其特征在于，所述大功率供电执行器机箱设有磁保持继电器，用于控制太阳电池模拟阵与卫星之间的供充电通路的通断。