CN107856890A - 一种基于cRIO架构的便携式卫星脱插监测设备 - Google Patents

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邢斯瑞
叶琳琳
易进
李玲
袁建富
陈贵阳
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Abstract

一种基于cRIO架构的便携式卫星脱插监测设备涉及卫星地面测试技术领域，包括cRIO控制器和受控于所述cRIO控制器的执行模块和采集模块，所述cRIO控制器、执行模块和采集模块集成在CompactRIO8槽高性能控制器机箱中；所述脱插监测设备分别与监测终端和卫星通信；所述脱插监测设备采集卫星的信号，并上传给所述监测终端，显示给用户，实现对卫星状态采集与监测的功能；根据卫星实际需求，所述脱插监测设备在所述监测终端的控制下给卫星发送指令，控制卫星状态，实现对卫星控制的功能。本发明体积小、成本低、便携性好、通用性和扩展性强；并且可以脱离上位机独立运行，降低了测试成本，提高了测试效率，减少测试过程中对测试人员的依赖度。

Description

一种基于cRIO架构的便携式卫星脱插监测设备
技术领域
本发明涉及卫星地面测试技术领域，特别涉及一种基于cRIO架构的便携式卫星脱插监测设备。
背景技术
在卫星测试阶段，对卫星脱落插座信号和星表插座信号的采集与监测是卫星地面测试系统中重要的部分。
对卫星状态进行采集与监测的设备在国内早有研发，2015年上海卫星工程研究所开发了一种基于PXI架构的大中型卫星通用发射控制台，采用PXI信号采集与控制工控机实现实时测试的方法，具体包括模块化信号调理机箱、大功率供电执行器机箱和脱落分离电源模块，系统体积比较庞大，因此设计一个轻量化、便携式、低成本、高效率的卫星状态实时监测系统成为卫星测试工作的重要方向。
发明内容
为了实现上述目的，本发明提供一种基于cRIO架构的便携式卫星脱插监测设备。
本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：
一种基于cRIO架构的便携式卫星脱插监测设备，所述脱插监测设备包括cRIO控制器和受控于所述cRIO控制器的执行模块和采集模块，所述cRIO控制器、执行模块和采集模块集成在CompactRIO8槽高性能控制器机箱中；
所述脱插监测设备分别与监测终端和卫星通信；
所述脱插监测设备采集卫星的信号，并上传给所述监测终端，显示给用户，实现对卫星状态采集与监测的功能；
根据卫星实际需求，所述脱插监测设备在所述监测终端的控制下给卫星发送指令，控制卫星状态，实现对卫星控制的功能。
进一步的，所述采集模块包括4通道模拟输入模块、高速双向数字I/O模块和4通道通用漏极/源极数字输入模块；
所述4通道模拟输入模块采集模拟量信号；所述高速双向数字I/O模块采集数字信号；所述4通道通用漏极/源极数字输入模块采集工业级数字信号。
进一步的，所述执行模块为4通道继电器输出模块，所述4通道继电器输出模块用于执行所述指令。
进一步的，所述脱插监测设备的软件采用Labview编程，所述软件的程序运行在RTCompactRIO终端上，所述RT CompactRIO终端操作系统为Linux。
进一步的，所述脱插监测设备采集卫星的脱落插座信号和星表插座信号；所述监测终端通过所述脱插监测设备向所述卫星发送卫星的开关通断电指令。
进一步的，所述cRIO控制器控制采集模块实时采集卫星的信号并上传至cRIO控制器组成数据帧，所述cRIO控制器再将所述数据帧以100ms/次的速率上传给监测终端；
同时，所述cRIO控制器实时检测是否有来自监测终端发送的指令，当检测到有来自监测终端发送的指令时，所述cRIO控制器控制执行模块执行指令，对卫星进行控制；
当所述cRIO控制器将数据帧上传给监测终端的同时，检测到有来自监测终端发送的指令，则所述cRIO控制器先控制执行模块执行指令，再将所述数据帧上传给监测终端。
进一步的，上传至所述cRIO控制器的数据帧实时刷新，所述cRIO控制器将最后组成的数据帧上传给所述监测终端。
进一步的，所述cRIO控制器控制执行模块执行指令的同时返回一个应答帧给监测终端。
采用本发明的脱插监测设备，能够采集卫星的实时状态，并对卫星的状态进行监测，同时还能够给卫星发送指令，对卫星进行控制；同时本发明的脱插监测设备体积小、成本低、便携性好、通用性和扩展性强；并且可以脱离上位机独立运行，降低了测试成本，提高了测试效率，减少测试过程中对测试人员的依赖度。
附图说明
图1为本发明的原理图；
图2为本发明的信号传递图；
附图标记说明：
1、脱插监测设备；2、cRIO控制器；3、4通道模拟输入模块；4、高速双向数字I/O模块；5、4通道通用漏极/源极数字输入模块；6、4通道继电器输出模块；7、CompactRIO8槽高性能控制器机箱；8、监测终端；9、卫星。
具体实施方式
下面结合图1和图2对本发明的具体实施方式做进一步的说明。
脱插监测设备1包括cRIO控制器2和受控于cRIO控制器2的执行模块和采集模块，cRIO控制器2、执行模块和采集模块集成在CompactRIO8槽高性能控制器机箱7中；
脱插监测设备1分别与监测终端8和卫星9通信；
脱插监测设备1采集卫星9的信号，并上传给监测终端8，显示给用户，实现对卫星9状态采集与监测的功能；
根据卫星9实际需求，脱插监测设备1在监测终端8的控制下给卫星9发送指令，控制卫星9状态，实现对卫星9控制的功能。
采集模块包括4通道模拟输入模块3、高速双向数字I/O模块4和4通道通用漏极/源极数字输入模块5；
4通道模拟输入模块3采集模拟量信号；高速双向数字I/O模块4采集数字信号；4通道通用漏极/源极数字输入模块5采集工业级数字信号。
执行模块为4通道继电器输出模块6，4通道继电器输出模块6用于执行监测终端8给卫星9发送的指令。
脱插监测设备1的软件采用Labview编程，软件的程序运行在RTCompactRIO终端上，RT CompactRIO终端操作系统为Linux。
脱插监测设备1采集卫星9的脱落插座信号和星表插座信号；监测终端8通过脱插监测设备1向卫星9发送卫星的开关通断电指令。
4通道模拟输入模块3、高速双向数字I/O模块4、4通道通用漏极/源极数字输入模块5和4通道继电器输出模块6通过脱插线缆与卫星上的脱落插座及星表插座接口连接。CompactRIO8槽高性能控制器机箱7通过其上的LAN网口，采用UDP通信方式，与监测终端8通信，用于将采集到的卫星9的信号上传给监测终端8，或接收来自监测终端8发送的指令，根据指令内容向卫星9发送相应的指令，对卫星9进行控制。
cRIO控制器2中运行Labview软件，可以通过Labview软件访问4通道模拟输入模块3、高速双向数字I/O模块4、4通道通用漏极/源极数字输入模块5和4通道继电器输出模块6，因此，脱插监测设备1可以脱离上位机独立运行，降低了测试成本，提高了测试效率，同时减少测试过程中对测试人员的依赖度。
本实施例中，Compact8槽高性能控制器机箱7采用美国NI公司的型号为NIcRIO9038的机箱；4通道模拟输入模块3采用美国NI公司的型号为NI9229的板卡；高速双向数字I/O模块4采用美国NI公司的型号为NI9401的板卡；4通道通用漏极/源极数字输入模块5采用美国NI公司的型号为NI9435的板卡；4通道继电器输出模块6采用美国NI公司的型号为NI9482的板卡。
本发明基于cRIO架构的便携式卫星脱插监测设备方法的实施例
cRIO控制器2控制采集模块实时采集卫星9的信号并上传至cRIO控制器2组成数据帧，cRIO控制器2再将数据帧以100ms/次的速率上传给监测终端8；同时，cRIO控制器2实时检测是否有来自监测终端8发送的指令，当检测到有来自监测终端8发送的指令时，cRIO控制器2控制执行模块执行指令，对卫星9进行控制；
当cRIO控制器2将数据帧上传给监测终端8的同时，检测到有来自监测终端8发送的指令，则cRIO控制器2先控制执行模块执行指令，再将数据帧上传给监测终端8。
上传至所述cRIO控制器2的数据帧实时刷新，cRIO控制器2将最后组成的数据帧上传给监测终端8，并且cRIO控制器2控制执行模块执行指令的同时返回一个应答帧给监测终端8。
设备通电后，cRIO控制器2控制4通道模拟输入模块3、高速双向数字I/O模块4和4通道通用漏极/源极数字输入模块5实时采集卫星9的信号，4通道模拟输入模块3、高速双向数字I/O模块4和4通道通用漏极/源极数字输入模块5同时采集卫星9的信号，并上传至cRIO控制器2中，采集的一般为星上电压和星上电流信号，cRIO控制器2利用4通道模拟输入模块3、高速双向数字I/O模块4和4通道通用漏极/源极数字输入模块5采集的信号组成数据帧，数据帧随着4通道模拟输入模块3、高速双向数字I/O模块4和4通道通用漏极/源极数字输入模块5对卫星9的采集实时刷新，cRIO控制器2以100ms/次的速率将最后组成的数据帧，通过UDP网络上传给监测终端8，用户通过监测终端8可以很直观的看到完整的数据帧，数据帧的内容包括脱落插座信号和星表插座信号的信息，这就实现了对卫星9采集与监测脱落插座信号和星表插座信号的功能；同时，cRIO控制器2实时检测是否有来自监测终端8发送的指令，当卫星9根据实际需求，需要实现指令响应功能时，由监测终端8向脱插监测设备1发送指令，cRIO控制器2控制执行模块4通道继电器输出模块6执行指令，cRIO控制器2执行指令的同时，返回一个应答帧给监测终端8，告知监测终端8指令已执行，实现了对卫星9的控制；
但是当cRIO控制器2准备将最后组成的数据帧上传给监测终端8的同时，检测到有来自监测终端8发送的指令，则cRIO控制器2先控制执行模块4通道继电器输出模块6执行指令，再将数据帧上传给监测终端8。
本实施例中，当监测终端8向脱插监测设备1发送的指令为卫星9的开关通断电信号时，cRIO控制器2通过控制4通道继电器输出模块6的通断，产生相应的脉冲信号，进而控制卫星9的开关通断电信号，当需要给卫星9断电/通电的时候，可以通过脱插监测设备1给卫星9紧急断电/通电，既方便又迅速。
通过脱插监测设备1能够采集卫星9的实时状态，进而实现采集与监测的功能；同时还可以在监测终端8的控制下给卫星9发送指令，进而实现对卫星9的控制。

Claims (8)

1.一种基于cRIO架构的便携式卫星脱插监测设备，其特征在于：所述脱插监测设备包括cRIO控制器和受控于所述cRIO控制器的执行模块和采集模块，所述cRIO控制器、执行模块和采集模块集成在CompactRIO8槽高性能控制器机箱中；
所述脱插监测设备分别与监测终端和卫星通信；
所述脱插监测设备采集卫星的信号，并上传给所述监测终端，显示给用户，实现对卫星状态采集与监测的功能；
根据卫星实际需求，所述脱插监测设备在所述监测终端的控制下给卫星发送指令，控制卫星状态，实现对卫星控制的功能。
2.根据权利要求1所述的一种基于cRIO架构的便携式卫星脱插监测设备，其特征在于：所述采集模块包括4通道模拟输入模块、高速双向数字I/O模块和4通道通用漏极/源极数字输入模块；
所述4通道模拟输入模块采集模拟量信号；所述高速双向数字I/O模块采集数字信号；所述4通道通用漏极/源极数字输入模块采集工业级数字信号。
3.根据权利要求1所述的一种基于cRIO架构的便携式卫星脱插监测设备，其特征在于：所述执行模块为4通道继电器输出模块，所述4通道继电器输出模块用于执行所述指令。
4.根据权利要求1所述的一种基于cRIO架构的便携式卫星脱插监测设备，其特征在于：所述脱插监测设备的软件采用Labview编程，所述软件的程序运行在RT CompactRIO终端上，所述RT CompactRIO终端操作系统为Linux。
5.根据权利要求1所述的一种基于cRIO架构的便携式卫星脱插监测设备，其特征在于：所述脱插监测设备采集卫星的脱落插座信号和星表插座信号；所述监测终端通过所述脱插监测设备向所述卫星发送卫星的开关通断电指令。
6.根据权利要求1-5所述任一项基于cRIO架构的便携式卫星脱插监测设备的方法，其特征在于：所述cRIO控制器控制采集模块实时采集卫星的信号并上传至cRIO控制器组成数据帧，所述cRIO控制器再将所述数据帧以100ms/次的速率上传给监测终端；同时，所述cRIO控制器实时检测是否有来自监测终端发送的指令，当检测到有来自监测终端发送的指令时，所述cRIO控制器控制执行模块执行指令，对卫星进行控制；
当所述cRIO控制器将数据帧上传给监测终端的同时，检测到有来自监测终端发送的指令，则所述cRIO控制器先控制执行模块执行指令，再将所述数据帧上传给监测终端。
7.根据权利要求6所述的一种基于cRIO架构的便携式卫星脱插监测设备的方法，其特征在于：上传至所述cRIO控制器的数据帧实时刷新，所述cRIO控制器将最后组成的数据帧上传给所述监测终端。
8.根据权利要求6所述的一种基于cRIO架构的便携式卫星脱插监测设备的方法，其特征在于：所述cRIO控制器控制执行模块执行指令的同时返回一个应答帧给监测终端。
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