CN105302094A - 星上综合电子系统传感器网络通信系统 - Google Patents

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CN105302094A CN201510657165.0A CN201510657165A CN105302094A CN 105302094 A CN105302094 A CN 105302094A CN 201510657165 A CN201510657165 A CN 201510657165A CN 105302094 A CN105302094 A CN 105302094A
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高苏湛
杨牧
向甜
郭晶晶
肖轩
李瑞琴
张奎彬
赵瑞峰
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/418—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS], computer integrated manufacturing [CIM]
    • G05B19/4185—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS], computer integrated manufacturing [CIM] characterised by the network communication
    • G05B19/41855—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS], computer integrated manufacturing [CIM] characterised by the network communication by local area network [LAN], network structure

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Abstract

本发明提供了一种星上综合电子系统传感器网络通信系统，包括协调器、传感器、控制器和星上通用处理器；协调器连接所星上通用处理器；协调器与传感器之间、控制器与传感器之间以及控制器与协调器之间无线连接；其中，传感器用于采集卫星的测量数据并将测量数据发送给协调器和控制器；协调器用于传感器网络的建立和维护以及与星上通用处理器进行有线交互；控制器用于向协调器提出加入传感器网络的申请，向传感器发送控制数据，向协调器发送控制器状态信息以及接收传感器的测量数据并进行路由转发。本发明采用无线网络的通信协议，减少了星上传感器的有线传输，建立了传感器-控制器的相互通信路由机制，提高了数据传输的可靠性。

Description

星上综合电子系统传感器网络通信系统
技术领域
本发明涉及航天领域,具体地，涉及一种星上综合电子系统传感器网络通信系统。
背景技术
目前，卫星上的传感器(例如热敏电阻等温度传感器)统一通过采样模块进行模拟量采集和数模转换，再经过通用处理器进行数据管理，计算，遥测下行。如有需要控制对应的设备(如加热器等)，统一由通用处理器进行计算和指令的发送。该种方式的数据采集、交互在某些线路不可靠的情况下会丢失对某些传感器的数据，失去对控制设备的控制，存在可靠性差、操作精度低的缺点。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种星上综合电子系统传感器网络通信系统。
根据本发明的星上综合电子系统传感器网络通信系统，包括协调器、传感器、控制器和星上通用处理器；
所述协调器连接所述星上通用处理器；所述协调器与所述传感器之间、所述控制器与所述传感器之间以及所述控制器与所述协调器之间无线连接；
其中，所述传感器用于采集卫星的测量数据并将所述测量数据发送给所述协调器和所述控制器；
所述协调器用于传感器网络的建立和维护以及与星上通用处理器进行有线交互；
所述控制器用于向协调器提出加入传感器网络的申请，向传感器发送控制数据，向协调器发送控制器状态信息以及接收传感器的测量数据并进行路由转发。
优选地，所述传感器的数量为多个；多个传感器之间无线连接；
所述控制器的数量为多个；多个控制器之间无线连接；
所述协调器通过数据传输线连接所述星上通用处理器。
优选地，所述协调器与所述传感器之间、所述控制器与所述传感器之间以及所述控制器与所述协调器之间的网络通信机制为基于IEEE802.15.4低速WLAN协议的数据传递方式，具有网络路由功能。
优选地，当所述传感器与所述协调器进行无线连接时，所述传感器向协调器提出加入传感器网络的申请；当所述控制器与所述协调器进行无线连接时，所述控制器向协调器提出加入传感器网络的申请。
优选地，所述控制器为卫星的指令执行部件，用于执行卫星的指令以及控制传感器网络的加入、路由和运作；所述指令包括电机驱动指令和脉冲输出指令。
优选地，所述协调器与所述传感器之间、所述控制器与所述传感器之间以及所述控制器与所述协调器之间无线连接通过如下方式通信：
应用层，所述传感器采集测量数据，向所述协调器和所述控制器发送测量数据；所述控制器响应卫星的指令执行操作、向传感器发送控制数据，向协调器发送控制器状态信息；所述协调器组建传感器网络、接收测量数据和控制器状态信息，发送命令；
网络层，提供可靠数据传输、流量控制、拥堵控制、网络描述；按照路由协议进行数据路由，网络地址分配；
MAC层，采用基于IEEE802.15.4低速WLAN协议，SlottedCSMA_CA协议；
物理层，采用基于IEEE802.15.4低速WLAN协议；2.4GHzISMband无线通信调制模式。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明所述协调器与所述传感器之间、所述控制器与所述传感器之间以及所述控制器与所述协调器之间无线连接，即采用无线网络的通信协议，减少了星上传感器的有线传输，建立了传感器-控制器的相互通信路由机制，提高了数据传输的可靠性，减少通用处理器的工作量；
2、本发明能够实现电子系统统一的数据管理、控制与数据处理等业务；提高上层业务的开发效率，把数据传输作为无线数据传输的底层服务区分开发；
3、本发明设置有具有传感器网络的路由机制，则当其中某一或多个节点发生故障或数据拥堵时，数据信号仍然可以从其他节点进行数据的传递，提高了数据的可靠性和便利性。
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为本发明的结构原理图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。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。
如图1所示，在本实施例中，本发明提供的星上综合电子系统传感器网络通信系统，包括协调器、传感器、控制器和星上通用处理器；所述协调器连接所述星上通用处理器；所述协调器与所述传感器之间、所述控制器与所述传感器之间以及所述控制器与所述协调器之间无线连接；其中，所述传感器用于采集卫星的测量数据并将所述测量数据发送给所述协调器和所述控制器；所述协调器用于传感器网络的建立和维护以及与星上通用处理器进行有线交互；所述控制器用于向协调器提出加入传感器网络的申请，向传感器发送控制数据，向协调器发送控制器状态信息以及接收传感器的测量数据并进行路由转发。
所述传感器的数量为多个；多个传感器之间无线连接；所述控制器的数量为多个；多个控制器之间无线连接；所述协调器通过数据传输线连接所述星上通用处理器。所述协调器与所述传感器之间、所述控制器与所述传感器之间以及所述控制器与所述协调器之间的网络通信机制为基于IEEE802.15.4低速WLAN协议的数据传递方式，具有网络路由功能。
当所述传感器与所述协调器进行无线连接时，所述传感器向协调器提出加入传感器网络的申请；当所述控制器与所述协调器进行无线连接时，所述控制器向协调器提出加入传感器网络的申请。所述控制器为卫星的指令执行部件，用于执行卫星的指令以及控制传感器网络的加入、路由和运作；所述指令包括电机驱动指令和脉冲输出指令；
更为具体地，所述传感器用于采集数据，存储数据，路由数据，发送数据给协调器，接收协调器指令修改本地参数，发送指令给控制器进行控制操作；控制器用于存储本地数据信息，路由数据；接收传感器指令执行操作、接收协调器指令执行操作、发送本地状态信息给协调器。所述协调器用于组建传感器网络，维护网络，路由数据，接收传感器、控制器数据，修改传感器、控制器参数配置，发送控制器命令指令。
所述协调器与所述传感器之间、所述控制器与所述传感器之间以及所述控制器与所述协调器之间无线连接通过如下方式通信：
所述协调器与所述传感器之间、所述控制器与所述传感器之间以及所述控制器与所述协调器之间无线连接通过如下方式通信：
应用层，所述传感器采集测量数据，向所述协调器和所述控制器发送测量数据；所述控制器响应卫星的指令执行操作、向传感器发送控制数据，向协调器发送控制器状态信息；所述协调器组建传感器网络、接收测量数据和控制器状态信息，发送命令；
网络层，提供可靠数据传输、流量控制、拥堵控制、网络描述；按照路由协议进行数据路由，网络地址分配；
MAC层，采用基于IEEE802.15.4低速WLAN协议，SlottedCSMA_CA协议；
物理层，采用基于IEEE802.15.4低速WLAN协议；2.4GHzISMband无线通信调制模式。
帧结构：
错误检测和重传协议采用FEC(forwarderrorcorrection)协议或ARQ(AutomaticRepeatRequest)协议。
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 (6)

1.一种星上综合电子系统传感器网络通信系统，其特征在于，包括协调器、传感器、控制器和星上通用处理器；
所述协调器连接所述星上通用处理器；所述协调器与所述传感器之间、所述控制器与所述传感器之间以及所述控制器与所述协调器之间无线连接；
其中，所述传感器用于采集卫星的测量数据并将所述测量数据发送给所述协调器和所述控制器；
所述协调器用于传感器网络的建立和维护以及与星上通用处理器进行有线交互；
所述控制器用于向协调器提出加入传感器网络的申请，向传感器发送控制数据，向协调器发送控制器状态信息以及接收传感器的测量数据并进行路由转发。
2.根据权利要求1所述的星上综合电子系统传感器网络通信系统，其特征在于，所述传感器的数量为多个；多个传感器之间无线连接；
所述控制器的数量为多个；多个控制器之间无线连接；
所述协调器通过数据传输线连接所述星上通用处理器。
3.根据权利要求1所述的星上综合电子系统传感器网络通信系统，其特征在于，
所述协调器与所述传感器之间、所述控制器与所述传感器之间以及所述控制器与所述协调器之间的网络通信机制为基于IEEE802.15.4低速WLAN协议的数据传递方式，具有网络路由功能。
4.根据权利要求1所述的星上综合电子系统传感器网络通信系统，其特征在于，
当所述传感器与所述协调器进行无线连接时，所述传感器向协调器提出加入传感器网络的申请；当所述控制器与所述协调器进行无线连接时，所述控制器向协调器提出加入传感器网络的申请。
5.根据权利要求1所述的星上综合电子系统传感器网络通信系统，其特征在于，所述控制器为卫星的指令执行部件，用于执行卫星的指令以及控制传感器网络的加入、路由和运作；所述指令包括电机驱动指令和脉冲输出指令。
6.根据权利要求1所述的星上综合电子系统传感器网络通信系统，其特征在于，
所述协调器与所述传感器之间、所述控制器与所述传感器之间以及所述控制器与所述协调器之间无线连接通过如下方式通信：
应用层，所述传感器采集测量数据，向所述协调器和所述控制器发送测量数据；所述控制器响应卫星的指令执行操作、向传感器发送控制数据，向协调器发送控制器状态信息；所述协调器组建传感器网络、接收测量数据和控制器状态信息，发送命令；
网络层，提供可靠数据传输、流量控制、拥堵控制、网络描述；按照路由协议进行数据路由，网络地址分配；
MAC层，采用基于IEEE802.15.4低速WLAN协议，SlottedCSMA_CA协议；
物理层，采用基于IEEE802.15.4低速WLAN协议；2.4GHzISMband无线通信调制模式。
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