CN106569062B - 一种卫星地面供配电测试设备通用化设计方法 - Google Patents

Abstract

一种卫星地面供配电测试设备通用化设计方法，涉及一种卫星地面供配电测试设备设计领域；包括使设备资源配置达到所有在研卫星对地面供配电测试设备需求的最大包络，并预留足够的冗余备份及可扩展资源，制定设备内部各类资源的构建规则，针对不同卫星对电池通断接口电路等要求不同，将供配电测试设备内部的驱动电源与电磁继电器的无源触点同时引出至设备输出接口，各卫星可根据星上电源控制器的具体设计通过电缆插头的特殊设计完成控制方式的转换；实现测试设备不经任何改造即可应用于后续卫星，大幅降低物力成本，实现不同卫星之间测试设备的快速互换，同时加工单位可实现生产线式的研制，大幅缩短设备的研制周期。

Description

一种卫星地面供配电测试设备通用化设计方法

技术领域

本发明涉及一种卫星地面供配电测试设备设计领域，特别是一种卫星地面供配电测试设备通用化设计方法。

背景技术

供配电测试设备是为卫星提供有线指令并进行有线参数采集的关键设备，目前由于各个型号的功率、有线指令控制、有线参数采集数量、内容及星地接口不同，需要为每颗卫星研制专用的供配电测试设备，这种方式不仅造成了资源的极大浪费，且当某型号的供配电测试设备出现故障且无法快速修复时，由于型号间设备不通用，其它卫星的设备无法用于该型号测试，可能会影响卫星测试进度。

目前的供配电测试设备功能相对统一，如专利申请号为CN200720173870.4的实用新型公开的一种基于PLC以及Profibus现场总线的卫星地面供配电测试系统，虽然能够满足卫星的测试需求，但是不具有通用性，存在着很多不足之处：由于专用供配电测试设备内部硬件设计相对固定，并没有将数字模块对应的所有外围资源均配备齐全并引出至设备对外接口，某一卫星的设备接口、指标及资源不能适用于其它型号，需要为每颗卫星配备专用的供配电测试设备，浪费了大量的物力成本；需要组织卫星供配电测试岗位设计师为每颗卫星的供配电测试设备编写生产技术要求等文件，进行接口设计，耗费了大量的人力成本；承制单位需要为每颗卫星的供配电测试设备进行单独的结构、电路、接点，并绘制相关的图纸，大大降低了设备的研制及生产效率，不能够适应当前急剧增加的型号数量与多颗卫星并行测试、快速测试的需求。

供配电测试设备的构建方法见专利申请号为CN200720173870.4的实用新型，本发明在此基础上，提出了适用于所有在研卫星的供配电测试设备通用化设计方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种卫星地面供配电测试设备通用化设计方法，实现测试设备不经任何改造即可应用于后续卫星，大幅降低物力成本，实现不同卫星之间测试设备的快速互换，同时加工单位可实现生产线式的研制，大幅缩短设备的研制周期。

本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：

一种卫星地面供配电测试设备通用化设计方法，

步骤(一)、确定所有在研卫星的数字量输入DI最大数量；

设定在研卫星星上双端电压采集数字量输入DI接口数量为L；地面测试设备提供电源进行通断状态监视采集数字量输入DI接口数量为M；对地面测试设备内部采集数字量输出DO指令发送状态进行回采的数字量输入DI的接口数量为N；其中，L为正整数，M为正整数，N为正整数；

设定星上和地面采集数字量输入DI的接口总数量为S，S≥(L+M+N)*(1+70％)，且S为8的整数倍，其中70％为冗余备份的数量比例；则设备内部数字量输入DI资源配置如下：星上双端电压数字量输入DI采集需求数量为P＝L*(1+80％)；需要地面测试设备提供电源进行通断状态监视的数字量输入DI采集数量配置为Q＝M+1，对地面设备内部采集数字量输出DO指令发送状态进行回采的数字量输入DI配置数量为R＝S-L*(1+80％)-(M+1)，且R≥N*(1+80％)，；其中，S为正整数，P为正整数，Q为正整数，R为正整数；其中80％为冗余备份的数量比例；

步骤(二)、确定所有在研卫星的数字量输出DO最大数量；

设备最终配备的数字量输出DO数量与对地面设备内部DO指令发送状态进行回采的数字量输入DI配置数量相同，同为R；

设备最终配备的数字量输出DO数量R，包括设备内部配置磁保持继电器的数字量输出DO通路数量A和设备内部配置电磁继电器的数字量输出DO通路数量B；

步骤(三)、在转接模块上固定安装2个2JB-30型磁保持继电器和一个Y2-50型接插件；

步骤(四)、将供配电测试设备内部的驱动电源和内部的电磁继电器的无源触点引出至设备输出接口，实现各卫星星上电源控制器的电缆插头与供配电测试设备内部的驱动电源和内部电磁继电器进行连接；

步骤(五)、确定在研卫星有线模拟量输入AI最大数量

设定星上模拟量输入AI的电压测量精度优于25mV的数量D，星上模拟量输入AI的电压测量精度优于5mV的数量为E，设备内部电源测量模拟量输入AI的数量为F，则设备最终配置的模拟量输入AI数量为G≥(E+1)+D*(1+30％)+F；其中D为正整数，E为正整数，F为正整数，G为正整数；其中30％为冗余备份的数量比例；

步骤(六)、制定通用测试设备的标准接口，将设备对外接口设计为“供电正线”、“供电负线”、“AI”、“DI”、“DO”5个接插件，每个接插件各个接点与设备内部模块、资源、通路的连接关系均固定，遵循各通路、接点之间相互独立、命名清晰、顺序编号的原则，后续所有设备接口定义须遵循该标准，各卫星供配电低频电缆也必须根据该标准接口进行设计；

步骤(七)、所有的冗余备份的数字量输入DI和模拟量输入AI与主份数量均相互独立，备份资源双端独立输出，且主备份资源需在测试电缆设计时进行短接。

在上述的一种卫星地面供配电测试设备通用化设计方法，所述步骤(一)中，在研卫星星上双端电压采集数字量输入DI接口数量为L，即地面设备数字量输入DI的路数为L，其中L路地面设备数字量输入DI中，每路均配置固态继电器进行隔离。

在上述的一种卫星地面供配电测试设备通用化设计方法，所述步骤(二)中，设备最终配备的数字量输出DO数量R＝A+B。

在上述的一种卫星地面供配电测试设备通用化设计方法，所述步骤(三)中，转接模块包括2个2JB-30型磁保持继电器和1个Y2-50型接插件，其中1个2JB-30型磁保持继电器的KT1端与Y2-50型接插件的Vcc1端连接；另一个，2JB-30型磁保持继电器的KT2端与Y2-50型接插件的Vcc2端连接；Y2-50型接插件的GD端与外部稳压供电模块连接。

在上述的一种卫星地面供配电测试设备通用化设计方法，所述步骤(五)中，星上模拟量输入AI的电压测量精度优于25mV的测量范围为-50～50V；星上模拟量输入AI的电压测量精度优于5mV的测量范围为-10～10V；设备最终配置的模拟量输入AI数量G为8的整数倍。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

(1)本发明所涉及的供配电测试设备能够适用于所有在研卫星，在某卫星发射后或出现故障时，不需对设备进行任何改造即可应用于其它卫星，可大大缩减测试设备的投入，提高效益，保证卫星研制进度；

(2)本发明统筹在研在研卫星的应用需求，统一了供配电测试设备的技术状态，能够大幅减轻岗位人员为每颗卫星进行设备方案设计、技术协调等重复性劳动，将更多的精力投入卫星快速测试技术研究，促进卫星测试技术快速发展，同时加工单位可实现生产线式的研制，建立标准流程，能够节省为每台专用测试设备单独进行结构、电路设计的时间，大幅缩短设备的研制周期。

附图说明

图1为本发明卫星供配电测试设备通用化设计方法流程图；

图2为本发明转接模块示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：

如图1所示为卫星供配电测试设备通用化设计方法流程图，由图可知一种卫星地面供配电测试设备通用化设计方法如下：

步骤(一)、确定卫星供配电测试设备资源的配置满足在研卫星对地面供配电测试设备模拟量输入AI、数字量输入DI和数字量输出的DO的数量；

针对数字量输入DI数量与接口形式不同，梳理所有在研卫星针对数字量输入DI接口数量的最大需求；

设定在研卫星星上双端电压采集数字量输入DI接口数量为L，即地面设备数字量输入DI的路数为L，其中L路地面设备数字量输入DI中，每路均配置固态继电器进行隔离。；地面测试设备提供电源进行通断状态监视采集数字量输入DI接口数量为M；对地面测试设备内部采集数字量输出DO指令发送状态进行回采的数字量输入DI的接口数量为N；

设定星上和地面采集数字量输入DI的接口总数量为S；则设备内部数字量输入DI资源配置如下：星上双端电压数字量输入DI采集需求数量为P＝L*(1+80％)，需要地面测试设备提供电源进行通断状态监视的数字量输入DI采集数量配置为Q＝M+1，对地面设备内部采集数字量输出DO指令发送状态进行回采的数字量输入DI配置数量为R＝S-L*(1+80％)-(M+1)，且R≥N*(1+80％)，为实现最大化、灵活地利用设备资源，在设备内部各DI通路之间独立，即相互之间无任何连接关系，各型号可根据需要在电缆端进行连接、配置；

步骤(二)、统计所有在研卫星的数字量输出DO最大需求数量，设备最终配备的数字量输出DO数量与对地面设备内部DO指令发送状态进行回采的数字量输入DI配置数量相同，同为R；

设备最终配备的数字量输出DO数量R，包括设备内部配置磁保持继电器为地面电源上星提供供电通路的DO通路数量A和设备内部配置电磁继电器的DO通路数量B；各控制通路之间相互独立，无任何连接关系；设备最终配备的数字量输出DO数量R＝A+B。

步骤(三)、由于各卫星功率指标不同，从而对供电通断继电器触点额定电流要求不同，由于供电通断继电器为不可插拔继电器，因此通用设备设计了可方便拆卸的转接模块来实现设备间通用并提高设备的可维修性，在转接模块上安装、焊接2个2JB-30型磁保持继电器并增加一个Y2-50型接插件，该接插件同时包含了供电正输入线(从设备供电接口输入)与输出线(经过磁保持继电器触点控制后至设备功率输出接口)，用于供电正线的转换和与外部接口的转接，在磁保持继电器损坏或不满足卫星载流能力要求时，只要拔下该接插件，拆下转接模块，更换备用或新研转接模块，再插上Y2-50型接插件即可按照相关程序继续执行测试；

其中1个2JB-30型磁保持继电器的KT1端与Y2-50型接插件的Vcc1端连接；另一个，2JB-30型磁保持继电器的KT2端与Y2-50型接插件的Vcc2端连接；Y2-50型接插件的GD端与外部稳压供电模块连接。

步骤(四)、将供配电测试设备内部的驱动电源与电磁继电器的无源触点同时引出至设备输出接口，各卫星可根据星上电源控制器的具体设计通过电缆插头的特殊设计完成控制方式的转换；

可见目前共有三种连接方式，前两种情况均需要地面供配电测试设备内部28V电源供电，第一种情况电池使能控制28V正线通断，电池通及电池断控制28V负线通断，第二种情况电池使能控制28V负线通断，电池通及电池断控制28V正线通断，第三种情况不使用地面28V电源，电池通断继电器使用卫星母线电源供电(情况)

即同时将28V电源正负线、电池使能、电池通、电池断控制继电器输出无源触点两端均引出至供配电测试设备DO输出接口，各型号可设计不同的电缆来实现不同的控制方式(设计)

步骤(五)、统筹在研卫星有线模拟量输入AI，

设定星上模拟量电压测量精度优于25mV(一般测量范围要求在-50～50V左右)的需求数量D，星上模拟量电压测量精度优于5mV(一般为通过霍尔将电流转换为电压量的测量，测量范围要求在-10～10V左右)的需求数量为E，设备内部电源测量数量为F，则设备最终配置的AI(模拟量输入)数量为G(一般为8的整数倍)≥(E+1)+D*(1+30％)+F，针对不同卫星模拟量输入范围及测量精度要求不同，扩展模拟量测量电路的输入电压范围，配置-50～50V、-10～10V两种测量范围的隔离放大器，并设计接口转换电路，根据不同卫星的需求实现量程改变及通路的灵活切换；

步骤(六)、制定通用测试设备的标准接口，将设备对外接口设计为“供电正线”、“供电负线”、“AI”、“DI”、“DO”5个接插件，每个接插件各个接点与设备内部模块、资源、通路的连接关系均固定，遵循各通路、接点之间相互独立、命名清晰、顺序编号的原则，后续所有设备接口定义须遵循该标准，各卫星供配电低频电缆也必须根据该标准接口进行设计；

步骤(七)、所有的冗余备份AI、DI、DO与主份通路均相互独立，备份资源双端独立输出，提高设备的可扩展性、资源的利用率及用户使用的灵活性，主备份资源需在测试电缆设计时进行短接。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (5)

1.一种卫星地面供配电测试设备通用化设计方法，其特征在于：

步骤一、确定所有在研卫星的数字量输入DI最大数量；

设定在研卫星星上双端电压采集数字量输入DI接口数量为L；地面测试设备提供电源进行通断状态监视采集数字量输入DI接口数量为M；对地面测试设备内部采集数字量输出DO指令发送状态进行回采的数字量输入DI的接口数量为N；其中，L为正整数，M为正整数，N为正整数；

设定星上和地面采集数字量输入DI的接口总数量为S，S≥(L+M+N)*(1+70％)，且S为8的整数倍，其中70％为冗余备份的数量比例；则设备内部数字量输入DI资源配置如下：星上双端电压数字量输入DI采集需求数量为P＝L*(1+80％)；需要地面测试设备提供电源进行通断状态监视的数字量输入DI采集数量配置为Q＝M+1，对地面设备内部采集数字量输出DO指令发送状态进行回采的数字量输入DI配置数量为R＝S-L*(1+80％)-(M+1)，且R≥N*(1+80％)；其中，P为正整数，Q为正整数，R为正整数；其中80％为冗余备份的数量比例；

步骤二、确定所有在研卫星的数字量输出DO最大数量；

设备最终配备的数字量输出DO数量与对地面设备内部DO指令发送状态进行回采的数字量输入DI配置数量相同，同为R；

设备最终配备的数字量输出DO数量R，包括设备内部配置磁保持继电器的数字量输出DO通路数量A和设备内部配置电磁继电器的数字量输出DO通路数量B；

步骤三、在转接模块上固定安装2个2JB-30型磁保持继电器和一个Y2-50型接插件；

步骤四、将供配电测试设备内部的驱动电源和内部的电磁继电器的无源触点引出至设备输出接口，实现各卫星星上电源控制器的电缆插头与供配电测试设备内部的驱动电源和内部电磁继电器进行连接；

步骤五、确定在研卫星有线模拟量输入AI最大数量

设定星上模拟量输入AI的电压测量精度优于25mV的数量D，星上模拟量输入AI的电压测量精度优于5mV的数量为E，设备内部电源测量模拟量输入AI的数量为F，则设备最终配置的模拟量输入AI数量为G≥(E+1)+D*(1+30％)+F；其中D为正整数，E为正整数，F为正整数，G为正整数；其中30％为冗余备份的数量比例；

步骤六、制定通用测试设备的标准接口，将设备对外接口设计为“供电正线”、“供电负线”、“AI”、“DI”、“DO”5个接插件，每个接插件各个接点与设备内部模块、资源、通路的连接关系均固定，遵循各通路、接点之间相互独立、命名清晰、顺序编号的原则，后续所有设备接口定义须遵循该标准，各卫星供配电低频电缆也必须根据该标准接口进行设计；

步骤七、所有的冗余备份的数字量输入DI和模拟量输入AI与主份数量均相互独立，备份资源双端独立输出，且主备份资源需在测试电缆设计时进行短接。

2.根据权利要求1所述的一种卫星地面供配电测试设备通用化设计方法，其特征在于：所述步骤一中，在研卫星星上双端电压采集数字量输入DI接口数量为L，即地面设备数字量输入DI的路数为L，其中L路地面设备数字量输入DI中，每路均配置固态继电器进行隔离。

3.根据权利要求1所述的一种卫星地面供配电测试设备通用化设计方法，其特征在于：所述步骤二中，设备最终配备的数字量输出DO数量R＝A+B。

4.根据权利要求1所述的一种卫星地面供配电测试设备通用化设计方法，其特征在于：所述步骤三中，转接模块包括2个2JB-30型磁保持继电器和1个Y2-50型接插件，其中1个2JB-30型磁保持继电器的KT1端与Y2-50型接插件的Vcc1端连接；另一个2JB-30型磁保持继电器的KT2端与Y2-50型接插件的Vcc2端连接；Y2-50型接插件的GD端与外部稳压供电模块连接。

5.根据权利要求1所述的一种卫星地面供配电测试设备通用化设计方法，其特征在于：所述步骤五中，星上模拟量输入AI的电压测量精度优于25mV的测量范围为-50～50V；星上模拟量输入AI的电压测量精度优于5mV的测量范围为-10～10V；设备最终配置的模拟量输入AI数量G为8的整数倍。