CN108828281B - 一种小卫星通用地面供配电测试电缆系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小卫星通用地面供配电测试电缆系统，根据信号类型，对卫星脐带电缆、供配电测试设备至脐带电缆、太阳电池方阵模拟器及稳压电源至脐带电缆、卫星等效器至星地模拟接插件之间的电缆分支、接点分配进行合理设计，并预留部分备份接点，增强电缆设计的灵活性，最大程度地增强其通用性与应用范围。在不违背星地接口设计原则的前提下，使其能够应用于所有小卫星，改变需要为每颗卫星设计、研制专用星地供配电测试电缆现状，大幅节约人力、物力与时间成本。

Description

一种小卫星通用地面供配电测试电缆系统

技术领域

本发明涉及一种通用地面供配电测试电缆，尤其涉及小卫星通用地面供配电测试电缆系统。

背景技术

由于目前在研、在轨的卫星之间对地面的供电、关键的有线指令、参数测量需求均存在着很大的差异，且脱落插头等星地电缆、接插件的接点分配需要遵循、考虑诸多原则和因素，所以传统的做法是为每颗卫星设计、生产专用的低频电缆，但均不具有通用性。星地供配电测试电缆设计是一项繁琐的工程，其差异化设计给设计师增加工作量的同时，也大大增加了资源的浪费，随着小卫星研制周期的缩短，很多测试电缆还在寿命期内就要随着型号测试的结束而终结，造成了人力、物力资源的极大浪费。

发明内容

本发明的技术解决问题是：为克服现有技术的不足，提出了一种小卫星通用地面供配电测试电缆系统，以满足所有小卫星对地面供配电的测试需求。

本发明的技术解决方案是：

一种小卫星通用地面供配电测试电缆系统，包括脐带电缆WND-01、太阳电池方阵模拟器供电电缆WND-02、星务通信分支电缆WND-03、星上数据采集及供电电缆WND-04、地面稳压电源供电电缆WND-05、供配电设备自检电缆WND-06和卫星等效器电缆WND-07，

脐带电缆WND-01包括连接星表接口的脱落插头XT-1和三个分支，三个分支包含供电正XD-01、供电负XD-02和星上数据采集及供电XD-03；

太阳电池方阵模拟器供电电缆WND-02的一端与设备的输出端Y1、Y2、Y3连接，另一端通过供电正负分支后与脐带电缆供电正XD-01、供电负XD-02连接；

星务通信分支电缆WND-03由脐带电缆XD-02分出，用于星务分系统上注程序；

星上数据采集及供电电缆WND-04一端与通用稳压电源供电正输入GD+、供配电设备模拟量输入X3、数字开关量输入X4、数字开关量输出X5连接，另一端与脐带电缆XD-03连接；

地面稳压电源供电电缆WND-05一端与设备供电输出WYY连接，另一端与供电正XD-01、供电负XD-02及星上数据采集及供电电缆WND-04的供电正输入GD+连接；

供配电设备自检电缆WND-06一端与设备自检接口ZJ连接，另一端与供电负XD-02、星上数据采集及供电电缆WND-04供电正输入GD+连接；

卫星等效器电缆WND-07一端与设备输出端DXQ1、DXQ2、DXQ3连接，另一端与脱落插头XT-1连接。

当小卫星未安装太阳帆板时，采用太阳电池方阵模拟器供电，地面供配电测试电缆使用脐带电缆WND-01、太阳电池方阵模拟器供电电缆WND-02和星上数据采集及供电电缆WND-04三根电缆，根据星务分系统需求，选择是否使用星务通信分支电缆WND-03。

当小卫星安装太阳帆板后，如果太阳帆板未安装防倒灌二极管，则采用地面稳压电源供电；如果太阳帆板安装防倒灌二极管，则采用太阳电池方阵模拟器供电。

采用地面稳压电源供电时，地面供配电测试电缆使用脐带电缆WND-01、星上数据采集及供电电缆WND-04和地面稳压电源供电电缆WND-05三根电缆，根据星务分系统需求，选择是否使用星务通信分支电缆WND-03。

在供配电设备、地面稳压电源、太阳电池方阵模拟器应用于小卫星测试之前，需要进行供配电设备自检：采用脐带电缆WND-01、星上数据采集及供电电缆WND-04、供配电设备自检电缆WND-06和卫星等效器电缆WND-07四根电缆进行自检。

对脱落插头XT-1进行接点分配：包括供电通路接点分配、星上数据采集接点分配、星务通信接点分配和脱插状态接点分配。

脱插状态接点分配方法为：在脱落插头的四个象限的最外侧分别选取一个接点，在脱插座上分别将第一象限与第四象限、第二象限与第三象限的接点短接，并在脱插头上将第一象限与第三象限的接点短接。

供电正XD-01为太阳电池方阵模拟器供电及备用点，其中备用点作为太阳电池方阵模拟器供电和地面稳压电源供电共用点。

对于小卫星采用8个太阳电池方阵模拟器供电时，备用点作为地面稳压源供电正使用；对于小卫星采用12个太阳电池方阵模拟器供电时，备用点不作为地面稳压源供电使用，而作为太阳电池方阵模拟器供电使用。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明所涉及的小卫星地面供配电测试电缆具有通用性，在某卫星发射后或某卫星电缆出现故障时，可以应用于后续卫星或采用其它通用电缆替换，可降低电缆的研制成本，减少资源浪费，缩短测试系统准备时间；

(2)本发明统筹在研小卫星的应用需求，统一了供配电测试电缆的技术状态，能够大幅减轻岗位人员为每颗卫星进行专用电缆设计等重复性劳动，有效降低人力成本。

附图说明

图1为本发明系统架构示意图；

图2为脱落插头接点定义分配示意图；

图3为脱插通状态采集电路连接图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步描述。

本发明提出了一种小卫星通用地面供配电测试电缆系统，如图1所示为其系统架构示意图，主要包括：

脐带电缆WND-01、太阳电池方阵模拟器供电电缆WND-02、星务通信分支电缆WND-03、星上数据采集及供电电缆WND-04、地面稳压电源供电电缆WND-05、供配电设备自检电缆WND-06和卫星等效器电缆WND-07，

脐带电缆WND-01包括连接星表接口的脱落插头XT-1和三个分支，三个分支包含供电正XD-01、供电负XD-02、星上数据采集及供电XD-03；

太阳电池方阵模拟器供电电缆WND-02的一端与设备的输出端Y1、Y2、Y3连接，另一端通过供电正负分支后与脐带电缆供电正XD-01、供电负XD-02连接；

星务通信分支电缆WND-03由脐带电缆XD-02分出，用于星务分系统上注程序，保证大型试验及卫星发射前塔架无空甩电连接器XD-04，防止与其他电缆缠绕；

星上数据采集及供电电缆WND-04一端与通用稳压电源供电正输入GD+、供配电设备模拟量输入X3、数字开关量输入X4、数字开关量输出X5连接，另一端与脐带电缆XD-03连接；

地面稳压电源供电电缆WND-05一端与设备供电输出WYY连接，另一端与供电正XD-01、供电负XD-02及星上数据采集及供电电缆WND-04的供电正输入GD+连接；

供配电设备自检电缆WND-06一端与设备自检接口ZJ连接，另一端与供电负XD-02、星上数据采集及供电电缆WND-04供电正输入GD+连接；

卫星等效器电缆WND-07一端与设备输出端DXQ1、DXQ2、DXQ3连接，另一端与脱落插头XT-1连接；

上述电缆分别用于以下三种情况：

1、当小卫星未安装太阳帆板时，采用太阳电池方阵模拟器供电：地面供配电测试电缆使用脐带电缆WND-01、太阳电池方阵模拟器供电电缆WND-02和星上数据采集及供电电缆WND-04三根电缆即可，根据星务分系统需求，选择是否使用星务通信分支电缆WND-03；

2、当小卫星安装太阳帆板后，如果太阳帆板未安装防倒灌二极管，则采用地面稳压电源供电：地面供配电测试电缆使用脐带电缆WND-01、星上数据采集及供电电缆WND-04和地面稳压电源供电电缆WND-05三根电缆即可，根据星务分系统需求，选择是否使用星务通信分支电缆WND-03；如果太阳帆板安装防倒灌二极管，则采用太阳电池方阵模拟器供电。

3、在供配电设备、地面稳压电源、太阳电池方阵模拟器应用于小卫星测试之前，需要进行供配电设备自检：采用脐带电缆WND-01、星上数据采集及供电电缆WND-04、供配电设备自检电缆WND-06和卫星等效器电缆WND-07四根电缆进行自检即可。

具体实现方法如下：

(1)对脱落插头XT-1进行接点分配：包括供电通路接点分配、星上数据采集接点分配、星务通信接点分配和脱插状态接点分配。脱插状态接点分配方法：在脱落插头的四个象限的最外侧分别选取一个接点，在脱插座上分别将第一象限与第四象限、第二象限与第三象限的接点短接，并在脱插头上将第一象限与第三象限的接点短接。

以对YF5-127TJ型脱落插头进行接点定义分配为例，具体设计如图2所示，为保证供电安全，对供电正、供电负、分阵正等信号进行区域性设计，该插头中的信号类型包括供电线、供配电模拟量采集、数字量采集、数字量控制信号、星务422有线通信信号，不包括姿控有线测量与控制信号，其中，为更精确地反映脱落插头连接状态，改变传统的在脱插上随机选取2个接点在脱插座上短接进行该插头连接状态的采集的方法，在脱落插头的四个象限的最外侧分别选取一个接点(11，20，112，119)，并在脱插座(YF5-127ZK)上将11，20短接，112与119短接，在脱插头(YF5-127TJ)上将20点与112点短接，脱插通状态采集电路连接图如图3所示。在XT-1(YF5-127TJ)内，分别将采样正线与稳压电源供电正线中的三根线缆短接、采样负线与稳压电源供电负线中的三根线缆短接，改变传统电缆的设计方法，该插头内其它供电线禁止短接，以增强脐带电缆的通用化程度与设计的灵活性，但是需要根据实际设计情况在卫星脱插座上将相关的供电正线与负线短接；

(2)将脱落插头XT-1的接点根据信号特点，分为三个分支供电正XD-01、供电负XD-02、星上数据采集及供电XD-03，供电正XD-01设计成太阳电池方阵模拟器供电及备用点，其中备用点作为太阳电池方阵模拟器供电和地面稳压电源供电共用点。

将基于YF5-127TJ型脱落插头的脐带电缆(WND-01)分为三个分支XD-01(Y2-50ZJ),XD-02(Y2-50ZJ),XD-03(Y2-50ZJ)，其中，XD-01包括分阵正线(32个点)、备用点(12个点)，其中，32个点的分阵正线分别为分阵1～分阵8供电正线，每个分阵占用4个点，根据小卫星的功耗需求，一般卫星分阵数量小于等于8，所有小卫星分阵数量小于等于12，预留12个点作为备用点，可作为9～12分阵的供电正线(每个分阵3个点)，也可以作为稳压电源供电正线使用；XD-02包括供电负(29个点)、采样负(3个点)、星务通信信号线(5个点)，供电负、采样负线在稳压电源或太阳电池方阵模拟器供电时复用；XD-03包括稳压电源供电正(16个点)、采样正(3个点)、模拟量(14)、数字量采集(7)、数字量控制(8)信号线，可支持8路星上模拟量测量、3路数字量测量、5路数字量控制通道；

(3)Y1、Y2、Y3上的供电正负进行分支的方法：将Y1、Y2、Y3的供电正全部连接至XD-01、供电负全部连接至XD-02，其中Y3的供电负点使用备用点；

太阳电池方阵模拟器至脐带电缆分阵正、供电负分支的电缆WND-02共包括两种状态：分阵数量为1～8及9～12，其中，对于分阵数量为1～8的卫星，WND-02包括4个电连接器：Y1(Y2-50TK，模拟器1～4供电输出)、Y2(Y2-50TK，模拟器5～8供电输出)、XD-01(Y2-50TK)、XD-02(Y2-50TK)，对于分阵数量为9～12的卫星，WND-02包括5个电连接器：Y1(Y2-50TK，模拟器1～4供电输出)、Y2(Y2-50TK，模拟器5～8供电输出)、Y3(Y2-50TK，模拟器9～12供电输出)、XD-01(Y2-50TK)、XD-02(Y2-50TK)，此状态下将XD-01中的备用点作为9～12分阵供电正线，其中，Y1,Y2,Y3中每个接插件包括4个分阵的供电正线与负线，每个分阵的正负线均占用3个接点，在WND-02设计过程中，需要在Y1、Y2、Y3、XD-02接插件内将不同分阵之间的负线进行短接，且保证每个焊点所焊接的线缆数量不超过2；

(4)星务通信分支电缆WND-03包括三个电连接器，XD-02(Y2-50TK)、XD-02(Y2-50ZJ)、XD-04(Y2-10ZJ)，其中两个XD-02之间为1对1连接，分支后的XD-02(Y2-50ZJ)仅包括供电负线、采样负线，且通过接插件类型不同进行防插错设计，XD-04(Y2-10ZJ)包括星务422通信信号线，WND-03在不需要进行星务422有线通信功能时可以不连接，减少脐带电缆空置分支数量，增强地面电缆网的EMC特性；

(5)按照供配电设备输出端特点，将星上信号按最大包络进行分支，使其满足小卫星对地面测试的最大需求。

供配电测试设备至脐带电缆XD-03分支的电缆WND-04包括4个电连接器：XD-03(Y2-50TK)、X3(模拟量采集，Y2-36TK)、X4(数字量采集，Y2-50TK)、X5(数字量控制，Y2-50TK)、GD+(供电正，Y2-50TK)，该电缆信号线数量进行最大包络设计，要求能够满足所有小卫星的有线测控需求，其中，模拟量采集包括：母线电压、负载电流、电池电压、放电模块1～4电压，数字量采集包括脱落插头接通状态、遥控自检甲状态、遥控自检乙状态，数字量控制包括蓄电池放电开关断开、姿控供电通、姿控供电断、脱插使能、脱插脱落；

(6)对于小卫星采用8个太阳电池方阵模拟器供电时，备用点作为地面稳压源供电正使用；对于小卫星采用12个太阳电池方阵模拟器供电时，备用点不作为地面稳压源供电使用，而作为太阳电池方阵模拟器供电使用。

稳压电源至脐带电缆分支的电缆WND-05分为两种状态：对于分阵数量为1～8的卫星，WND-05包括4个电连接器：WYY(Y2-50TK)、GD+(Y2-50ZJ)、XD-01(Y2-50TK)、XD-02(Y2-50TK)；对于分阵数量为9～12的卫星，WND-05包括3个电连接器：WYY(Y2-50TK)、GD+(Y2-50ZJ)、XD-02(Y2-50TK)；其中，分阵数量为1～8的卫星采用XD-01中12个备用点作为稳压电源供电正线，其中，WYY为稳压电源供电输出接口，包括16根供电正线，3根采样负线，17根供电负线，3根采样负线，其中WYY中的供电负、采样负与XD-02中29根供电负线与3根采样负线相连接，其中部分供电负线由WYY单焊点焊接两根线缆进行1分2至XD-02，WYY中的供电正，采样正与GD+中的16根供电正线与3根采样正线相连接，对于分阵数量为1～8的卫星，将WYY中的部分供电正焊点进行1分2设计，同时将其连接至XD-01的12个备用点；

(7)自检时，由供配电设备提供卫星母线。自检接口至卫星脐带电缆分支之间的电缆WND-06包括3个电连接器：ZJ(供配电测试设备自检电源输出接口，Y2-50TK)、GD+(Y2-50ZJ)、XD-02(Y2-50TK)，该电缆仅在设备自检时连接，用于模拟卫星供电母线，其中，ZJ电连接器中包括4根供电正线，4根供电负线，将ZJ中4个供电正点进行1分2设计连接至GD+中的8个供电正点，此8个点为WND-04及WND-05中GD+电连接器中的部分供电正点，将ZJ中4个供电负点进行1分2设计连接至XD-02中的8个供电负点，此8个点为XD-02电连接器中的部分供电负点；

(8)根据脱落插头XT-1接点分配进行对应设计，确保能够满足供配电测试设备的自检需求。卫星等效器至星地模拟接口之间的电缆WND-07包括4个接插件：DXQ1(模拟量输出，Y2-50TK)、DXQ2(供电正、供电负、数字量输入，Y2-50TK)、DXQ3(数字量输出，Y2-50TK)、XT-1(YF5-127ZK)，该电缆仅用于供配电测试设备自检时连接，采用最大化设计，统计所有小卫星的模拟量、数字量、供电模拟能力的最大需求，在该电缆设计过程中，提供大于上述需求的接点数量，其中，XT-1(YF5-127ZK)的接点定义与脐带电缆WND-01中XT-1(YF5-127TJ)的接点定义完全对应，根据XT-1中的接点定义，将其中1个采样正点、3个供电正点(其中1个与上述采样正点短接)、1个采样负正点、3个供电负点(其中1个与上述采样负点短接)与DXQ2中4个母线供电正与4个供电负点相连接，将XT-1中所有模拟量测量点与DXQ1中模拟量输出点对应连接，将XT-1中所有数字量测量点与DXQ3中数字量输出点对应连接，将XT-1中所有数字量控制点与DXQ2中数字量输入点对应连接。

上述所有相同名称的电连接器内相同信号名称的接点定义完全相同。

本发明所涉及的小卫星地面供配电测试电缆具有通用性，在某卫星发射后或某卫星电缆出现故障时，可以应用于后续卫星或采用其它通用电缆替换，可降低电缆的研制成本，减少资源浪费，缩短测试系统准备时间；

本发明统筹在研小卫星的应用需求，统一了供配电测试电缆的技术状态，能够大幅减轻岗位人员为每颗卫星进行专用电缆设计等重复性劳动，有效降低人力成本。

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 (7)

1.一种小卫星通用地面供配电测试电缆系统，其特征在于，包括脐带电缆WND-01、太阳电池方阵模拟器供电电缆WND-02、星务通信分支电缆WND-03、星上数据采集及供电电缆WND-04、地面稳压电源供电电缆WND-05、供配电设备自检电缆WND-06和卫星等效器电缆WND-07，

脐带电缆WND-01包括连接星表接口的脱落插头XT-1和三个分支，三个分支包含供电正XD-01、供电负XD-02和星上数据采集及供电XD-03；

太阳电池方阵模拟器供电电缆WND-02的一端与设备的输出端Y1、Y2、Y3连接，另一端通过供电正负分支后与脐带电缆供电正XD-01、供电负XD-02连接；

星务通信分支电缆WND-03由脐带电缆XD-02分出，用于星务分系统上注程序；

星上数据采集及供电电缆WND-04一端与通用稳压电源供电正输入GD+、供配电设备模拟量输入X3、数字开关量输入X4、数字开关量输出X5连接，另一端与脐带电缆XD-03连接；

地面稳压电源供电电缆WND-05一端与设备供电输出WYY连接，另一端与供电正XD-01、供电负XD-02及星上数据采集及供电电缆WND-04的供电正输入GD+连接；

供配电设备自检电缆WND-06一端与设备自检接口ZJ连接，另一端与供电负XD-02、星上数据采集及供电电缆WND-04供电正输入GD+连接；

卫星等效器电缆WND-07一端与设备输出端DXQ1、DXQ2、DXQ3连接，另一端与脱落插头XT-1连接；

对脱落插头XT-1进行接点分配：包括供电通路接点分配、星上数据采集接点分配、星务通信接点分配和脱插状态接点分配；

脱插状态接点分配方法为：在脱落插头的四个象限的最外侧分别选取一个接点，在脱插座上分别将第一象限与第四象限、第二象限与第三象限的接点短接，并在脱插头上将第一象限与第三象限的接点短接；

对脱落插头进行接点定义分配，对供电正、供电负、分阵正信号进行区域性设计，该插头中的信号类型包括供电线、供配电模拟量采集、数字量采集、数字量控制信号、星务422有线通信信号，不包括姿控有线测量与控制信号；

XD-01包括分阵正线32个点、备用点12个点，其中，32个点的分阵正线分别为分阵1～分阵8供电正线，每个分阵占用4个点，根据小卫星的功耗需求，卫星分阵数量小于等于8，所有小卫星分阵数量小于等于12，预留12个点作为备用点，作为9～12分阵的供电正线，每个分阵3个点，也可以作为稳压电源供电正线使用。

2.如权利要求1所述的一种小卫星通用地面供配电测试电缆系统，其特征在于，当小卫星未安装太阳帆板时，采用太阳电池方阵模拟器供电，地面供配电测试电缆使用脐带电缆WND-01、太阳电池方阵模拟器供电电缆WND-02和星上数据采集及供电电缆WND-04三根电缆，根据星务分系统需求，选择是否使用星务通信分支电缆WND-03。

3.如权利要求1所述的一种小卫星通用地面供配电测试电缆系统，其特征在于，当小卫星安装太阳帆板后，如果太阳帆板未安装防倒灌二极管，则采用地面稳压电源供电；如果太阳帆板安装防倒灌二极管，则采用太阳电池方阵模拟器供电。

4.如权利要求3所述的一种小卫星通用地面供配电测试电缆系统，其特征在于，采用地面稳压电源供电时，地面供配电测试电缆使用脐带电缆WND-01、星上数据采集及供电电缆WND-04和地面稳压电源供电电缆WND-05三根电缆，根据星务分系统需求，选择是否使用星务通信分支电缆WND-03。

5.如权利要求1所述的一种小卫星通用地面供配电测试电缆系统，其特征在于，在供配电设备、地面稳压电源、太阳电池方阵模拟器应用于小卫星测试之前，需要进行供配电设备自检：采用脐带电缆WND-01、星上数据采集及供电电缆WND-04、供配电设备自检电缆WND-06和卫星等效器电缆WND-07四根电缆进行自检。

6.如权利要求1所述的一种小卫星通用地面供配电测试电缆系统，其特征在于，供电正XD-01为太阳电池方阵模拟器供电及备用点，其中备用点作为太阳电池方阵模拟器供电和地面稳压电源供电共用点。

7.如权利要求1所述的一种小卫星通用地面供配电测试电缆系统，其特征在于，对于小卫星采用8个太阳电池方阵模拟器供电时，备用点作为地面稳压源供电正使用；对于小卫星采用12个太阳电池方阵模拟器供电时，备用点不作为地面稳压源供电使用，而作为太阳电池方阵模拟器供电使用。

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