CN105515928A - 载人航天器信息网络系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种载人航天器信息网络系统，包括：通信网络、总线控制网络、终端设备；终端设备包括有线终端设备、无线终端设备；总线控制网络包括顶层总线控制器、总线组；顶层总线控制器通过总线组与有线终端设备连接，顶层总线控制器用于通过总线组向有线终端设备发送控制指令，顶层总线控制器用于通过总线组接收有线终端设备发送的遥测信息；通信网络包含顶层交换机、接入交换机、无线接入点；接入交换机与顶层交换机相连，有线终端设备与顶层交换机或接入交换机相连从而接入通信网络；无线接入点与顶层交换机或接入交换机相连，无线终端设备通过无线接入点接入通信网络，或无线终端设备通过无线接入点直接进行通信。

Description

载人航天器信息网络系统
技术领域
本发明涉及航天信息系统领域，具体地，涉及一种载人航天器信息网络系统。
背景技术
现有技术中，对于器上设备的控制一般采用RS485总线、CAN总线、1553B总线。1553B总线应用中，一般包括1553B总线控制器(BC)、1553B总线远置终端(RT)。对于高速数据通信，一般采用RS422、LVDS等传输方式。
目前1553B总线应用中一般只有一组1553B总线，这种方式在设备较少、控制信息简单的情况下是合适的，但若设备数量众多、控制信息要求严苛的条件下该种方式是不合适的。目前高速数据通信一般采用RS422、LVDS等传输方式，传输速率一般在十几兆、几十兆，也没有移动通信要求，这种方式在通信速率不是太高、航天器上也没有人员活动通信需求的情况下是合适的，但若通信速率要求超过百兆bps甚至千兆bps，器上有人员活动通信需求时，该种方式是不合适的。
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载人航天器信息网络系统，采用多总线、高速以太网、无线网络的载人航天器信息网络系统，数据通信速率可达几Gbps，大大高于技术背景中所提及的几十兆，极大地提高了器上数据的传输能力，且无线网络提供了更加灵活的通信接入方式。
根据本发明提供的一种载人航天器信息网络系统，包括：通信网络、总线控制网络、终端设备；
所述终端设备包括有线终端设备、无线终端设备；
所述总线控制网络包括顶层总线控制器、总线组；
所述顶层总线控制器通过所述总线组与所述有线终端设备连接，所述顶层总线控制器用于通过所述总线组向所述终端设备发送控制指令，所述顶层总线控制器还用于通过所述总线组接收所述有线终端设备发送的遥测信息；
所述通信网络包含顶层交换机、接入交换机、无线接入点；
所述接入交换机与所述顶层交换机相连，所述有线终端设备与所述顶层交换机或所述接入交换机相连从而接入所述通信网络；
所述无线接入点与所述顶层交换机或所述接入交换机相连，
或所述无线终端设备通过所述无线接入点接入通信网络，
或所述无线终端设备通过所述无线接入点连接至其他无线终端设备直接进行通信；
所述有线终端设备用于响应所述控制指令通过所述通信网络进行数据发送，和通过所述通信网络进行数据接收；
所述有线终端设备用于响应所述控制指令通过所述总线组向所述顶层总线控制器发送遥测信息。
作为一种优化方案，所述顶层总线控制器还与所述顶层交换机相连，所述顶层总线控制器还用于在所述总线组不可用状态下通过连接的所述通信网络向终端设备发送所述控制指令。
作为一种优化方案，所述无线接入点为无线WIFI接入点。
作为一种优化方案，所述总线组包含若干组1553B总线。
作为一种优化方案，所述通信网络为全交换式以太网。
作为一种优化方案，所述顶层交换机为万兆以太网交换机、接入交换机为千兆以太网交换机。
作为一种优化方案，至少两个所述顶层交换机相连，形成至少两个区域间的通信网络。
作为一种优化方案，至少两个所述顶层总线控制器相连，形成至少两个区域间的总线控制网络。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
采用本发明的多总线、高速以太网、WIFI无线网络的信息网络系统架构，支持设备多、传输信息量大、传输速率高，而且通信方式更加灵活。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。附图中：
图1是可选实施例中的一种载人航天器信息网络系统架构示意图。
图2是可选实施例中的一种载人航天器信息网络扩展的系统架构示意图。
具体实施方式
下文结合附图以具体实施例的方式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，还可以使用其他的实施例，或者对本文列举的实施例进行结构和功能上的修改，而不会脱离本发明的范围和实质。
本发明是一种用于大型载人航天器的信息网络系统架构，分为控制网与通信网两部分。控制网由顶层总线控制器和多组1553B总线组成，每一组总线均采用A、B冗余备份。控制网采用分层拓扑结构设计，图1中的终端设备可由不同应用系统根据需要继续采用低一层的总线控制器、相应终端设备和总线组成。通信网基于以太网交换技术，物理上采用树型拓扑结构，分为顶层交换机和接入交换机；顶层交换机和接入交换机除了提供各终端设备的接入端口之外，还可通过多个控制区域的顶层交换机之间的连接实现大型载人航天器不同区域间的通信网互联。无线接入点设备接入顶层交换机或接入交换机，为航天器上人员及移动终端接入通信网提供了无线接入端口。作为一种高可靠性结构，控制网还通过顶层总线控制器接入通信网，由顶层总线控制器作为网关完成两网之间的信息交互，在总线不可用的情况下也能保持完整的信息系统架构。
在本发明提供的一种载人航天器信息网络系统实施例，如图1所示，包括：通信网络、总线控制网络、终端设备；
所述终端设备包括有线终端设备、无线终端设备；
所述总线控制网络包括顶层总线控制器、总线组；
所述顶层总线控制器通过所述总线组与所述有线终端设备连接，所述顶层总线控制器用于通过所述总线组向所述有线终端设备发送控制指令，所述顶层总线控制器还用于通过所述总线组接收所述有线终端设备发送的遥测信息；
所述通信网络包含顶层交换机、接入交换机、无线接入点；
所述接入交换机与所述顶层交换机相连，所述有线终端设备与所述顶层交换机或所述接入交换机相连从而接入所述通信网络；
所述无线接入点与所述顶层交换机或所述接入交换机相连，
或所述无线终端设备通过所述无线接入点接入通信网络，
或所述无线终端设备通过所述无线接入点连接至其他无线终端设备直接进行通信；
所述终有线端设备用于响应所述控制指令通过所述通信网络进行数据发送，和通过所述通信网络进行数据接收；
所述有线终端设备用于响应所述控制指令通过所述总线组向所述顶层总线控制器发送遥测信息。
图1中，以太网通信网络中所示接入设备是指通过连接接入交换机接入以太网的有线终端设备。顶层设备是指通过连接顶层交换机接入以太网的有线终端设备。无线终端是指与接入交换机的无线接入点、或顶层交换机的无线接入点通过无线连接从而接入以太网的无线终端设备。总线控制网络中的所述总线设备是指通过总线组与所述顶层总线控制器相连的有线终端设备。有数据通信需求的有线终端设备设有总线接口和以太网接口，通过总线接口获取所述顶层总线控制器发出的控制指令，通过以太网接口进行数据传输。
作为一种高可靠性方案，所述顶层总线控制器还与所述顶层交换机相连，所述顶层总线控制器还用于在所述总线组不可用状态下通过所连接的顶层交换机向终端设备发送所述控制指令。在总线组出现故障导致总线控制网络无法向终端设备发送控制指令时，所述顶层总线控制器通过以太网进行控制指令的发送。所述载人航天器信息网络系统中的总线控制网络和以太网通信网络既相对独立、又密切联系。总线控制网络主要用于航天器信息系统核心服务，完成航天器系统指令的控制、遥测参数的采集、处理和传输等功能。以太网通信网络主要用于语音、图像、载荷数据等信息数据传输、操作控制、重要参数显示及越限报警等。此外，总线控制网络的控制指令、遥测数据除了通过总线控制网络自身传输外，还可经由以太网通信网络进行传输，而以太网通信网络的部分重要和关键参数也可通过总线控制网络进行传输，两网相互补充、协同工作，提高整个载人航天器信息网络系统的可靠性。
作为一种实施例，所述通信网络设有无线接入点；所述无线终端设备通过与所述无线接入点的无线连接接入所述以太网。所述无线接入点为无线WIFI接入点。
作为一种实施例，所述总线组包含若干组1553B总线。所述总线控制网络由顶层总线控制器负责各组总线的通信管理调度、在轨软件运行维护、控制指令发送及遥测数据采集等，各组总线设备具体负责不同应用系统的遥测采集和指令发送。顶层总线控制器与各组总线设备通过1553B总线进行遥测数据和控制指令的传送。各组总线可根据不同功能和应用需求进行分组。图1中的实施例中的所述总线组设有四组总线：总线1、总线2、总线3、总线4。各组总线可根据不同功能和应用需求进行分组，如GNC总线、平台总线、终端总线、载荷总线等。
作为一种实施例，所述通信网络为全交换式以太网。
作为一种实施例，所述顶层交换机为万兆以太网交换机、接入交换机为千兆以太网交换机。
作为一种实施例，所述以太网通信网络通过顶层交换机与接入交换机构成了信息传输的顶层网及接入网，实时性要求较高的终端设备作为顶层设备直接接入顶层交换机，实时性要求一般的终端设备作为图1中的接入设备通过接入交换机连接到以太网。接入设备的信息通过接入网进入顶层网，与连接其他接入交换机的终端设备进行信息交互。
作为一种实施例，所述以太网通信网络还可通过至少两个所述顶层交换机相连实现大型航天器至少两个区域间更大范围的通信网络，所述总线控制网络还可通过至少两个所述顶层总线控制器相连，形成至少两个区域间更大范围的总线控制网络，如图2。
采用本实施例的多总线、高速以太网、无线网络的载人航天器信息网络系统，数据通信速率可高达几Gbps，大大高于技术背景中所提及的几十兆，极大地提高了器上数据的传输能力，为器上人员活动提供了更加灵活的通信方式。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等同替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种载人航天器信息网络系统，其特征在于，包括：通信网络、总线控制网络、终端设备；
所述终端设备包括有线终端设备、无线终端设备；
所述总线控制网络包括顶层总线控制器、总线组；
所述顶层总线控制器通过所述总线组与所述有线终端设备连接，所述顶层总线控制器用于通过所述总线组向所述有线终端设备发送控制指令，所述顶层总线控制器还用于通过所述总线组接收所述有线终端设备发送的遥测信息；
所述通信网络包含顶层交换机、接入交换机、无线接入点；
所述接入交换机与所述顶层交换机相连，所述有线终端设备与所述顶层交换机或所述接入交换机相连从而接入所述通信网络；
所述无线接入点与所述顶层交换机或所述接入交换机相连；
所述无线终端设备通过所述无线接入点接入通信网络，
或所述无线终端设备通过所述无线接入点连接至其他无线终端设备直接进行通信；
所述有线终端设备用于响应所述控制指令通过所述通信网络进行数据发送，和通过所述通信网络进行数据接收；
所述有线终端设备用于响应所述控制指令通过所述总线组向所述顶层总线控制器发送遥测信息。
2.根据权利要求1所述的一种载人航天器信息网络系统，其特征在于，所述顶层总线控制器还与所述顶层交换机相连，所述顶层总线控制器还用于在所述总线组不可用状态下通过连接的所述通信网络向终端设备发送所述控制指令。
3.根据权利要求1所述的一种载人航天器信息网络系统，其特征在于，所述无线接入点为无线WIFI接入点。
4.根据权利要求1所述的一种载人航天器信息网络系统，其特征在于，所述总线组包含若干组1553B总线。
5.根据权利要求1所述的一种载人航天器信息网络系统，其特征在于，所述通信网络为全交换式以太网。
6.根据权利要求5所述的一种载人航天器信息网络系统，其特征在于，所述顶层交换机为万兆以太网交换机、接入交换机为千兆以太网交换机。
7.根据权利要求1所述的一种载人航天器信息网络系统，其特征在于，至少两个所述顶层交换机相连，形成至少两个区域间的通信网络。
8.根据权利要求1所述的一种载人航天器信息网络系统，其特征在于，至少两个所述顶层总线控制器相连，形成至少两个区域间的总线控制网络。
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