CN111967112B - 一种卫星电缆网设计方法 - Google Patents

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Abstract

一种卫星电缆网设计方法，属于卫星总体设计领域。该方法的主要步骤为：①将电缆网分为能源网和信号网，将设备分为中心设备和分支设备；②统计卫星设备间的能源和信号传输需求；③对电缆网的传输需求进行冗余设计；④根据卫星系统对电磁兼容性要求不同，将能源网和信号网分离设计或合二为一设计；⑤在进行电连接器选型时，考虑防接线错误的因素；⑥确定电连接器点号定义，连接电缆芯线与对应的电缆点。采用本发明方法，可以综合提高电缆网的可靠性，同时降低电缆的制作难度。

Description

一种卫星电缆网设计方法
技术领域
本发明属于卫星总体设计领域，涉及一种卫星电缆网设计方法，适用于卫星总体电路设计。
背景技术
卫星电缆网是卫星总体电路的重要组成部分，负责进行卫星的能源和信号传输，在卫星中具有重要的作用。
现有的卫星电缆网设计中，主要存在以下问题：
(1)结构复杂。现有电缆网中的很多电缆，两端都有多个分支端，不利于电缆的制造、安装和铺设；
(2)点号编制规律性较差，不利于进行制作、检验。现有的电连接器，点号排序是沿电连接器长边顺序计数。在电缆设计中，为保证相同类型的电缆点在空间位置上相邻，一般将相同类型的电缆点设计为沿短边顺序排列，因此导致相同类型的电缆点号不连续，规律性较差，给制作、检验带来了一定的难度；
(3)容易发生接线错误。现有的电缆，在卫星装配操作中，容易出现误操作的情况。传统研制模式下，依赖人工主观识别的方法完成成百上千根电缆的插接状态检查。现有飞行器的电气系统越来越复杂，依靠主观识别方法识别电缆插接状态，若出现人工失误轻则烧毁星上设备，重则导致任务失败；
(4)对电磁兼容性的考虑不够全面。现有的设计方法，没有根据卫星对电磁兼容性的要求分别设计。一方面可能会导致电磁兼容性不满足要求，另一方面，虽然满足了电磁兼容性的要求，却可能导致电缆网设计过于复杂。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出了一种卫星电缆网设计方法，通过优化设计，杜绝了电缆两端存在多个分支端的情况，简化了电缆网结构，降低了制作和检验难度；通过使电连接器中的电缆点号沿短边计数，在保证相同类型的电缆点在空间上相邻的同时，也使得点号顺序连续，增强了点号的规律性，降低了设计、生产和检验的难度；通过减少相同型号电连接器的数量，降低了接线错误的可能性；通过将电连接器中电缆点的短接在设备端上完成，电缆上的电缆芯线与电缆点采用一一对应的方式连接，进一步降低了接线错误情况下发生故障的可能性，提高了设计的可靠性；根据卫星对电磁兼容性要求的不同，设计不同的电缆网，进一步优化了电缆网结构。
本发明的技术解决方案是：一种卫星电缆网设计方法，包括如下步骤：
(1)将卫星的电缆网分为能源网和信号网，将电缆网连接的设备分为中心设备和分支设备；电缆连接中心设备的一端为中心端，电缆连接分支设备的一端为分支端；将具有一个中心端和一个分支端的电缆称为单分支电缆，具有一个中心端和两个及两个以上分支端的电缆称为多分支电缆；
(2)统计设备间的能源和信号传输需求，对于能源网，根据设备的功率传输需求，以及单根电缆芯线的载流能力，得到用于能源传输的电缆芯线数目；对于信号网，根据设备的信号传输需求，按照每一信号通道使用一根电缆芯线的原则，得到用于信号传输的电缆芯线数目；
(3)根据电缆芯线的载流能力及能源传输的冗余设计要求，对能源网进行冗余设计；根据信号传输的冗余设计要求，对信号网进行冗余设计；
(4)在步骤(3)的基础上，根据卫星系统对电磁兼容性要求不同，将能源网和信号网进行分离设计或合二为一设计；
(5)考虑防接线错误的因素，进行电连接器选型；
(6)确定电连接器点号定义，连接电缆芯线与对应的电缆点。
优选的，步骤(2)中，根据设备的功率传输需求，以及单根电缆芯线的载流能力，得到用于能源传输的电缆芯线数目，具体为：
设导线的载流能力为Il，需要传输的电流为Itra，得到需要的不含接地线的芯线数目nI为
nI＝min(Itra/Il)×2
式中，min为大于等于括号内数值的最小整数，2倍关系表示正负线的总数。
优选的，步骤(3)中，对能源网进行冗余设计，具体为：
设某一类能源电缆芯线原需求数目为ls，冗余要求为进行降额η设计，0<η<1，则实际使用的该类能源电缆芯线数lt为
lt＝min(ls/η)
式中min为大于等于括号内数值的最小整数；
上式中不包括接地线的冗余要求，按照一台设备需1根接地线的原则，冗余设计后，每台设备需额外增加1～2根接地线。
在工程中，能源网可根据实际情况进行的冗余设计，此时，若原始需求无冗余要求，按以下方式对能源网进行冗余设计：
(41)供电芯线数为原需求量的二倍；
(42)每一设备供电正线、供电负线分别至少有三条，接地线至少有两条；
(43)上两条要求需同时满足。
优选的，所述步骤(3)中，对信号网进行冗余设计，具体为：
设某一信号电缆原始需求数目为ss，冗余要求为d倍冗余，则实际使用的信号电缆芯线数目st为
st＝ss(1+d)。
在工程中，信号网也可根据实际情况进行的冗余设计，此时，若原始需求无冗余要求，按“每一信号通道，两条电缆芯线”的方式对信号网进行冗余设计。
在工程中，根据卫星系统对电磁兼容性要求不同，在电磁兼容性要求较高时将能源网和信号网进行分离设计，或在电磁兼容性要求较低时合二为一设计。
当能源网和信号网独立设计时，优选设计方法如下：
(71)同一类型的设备，优先使用中心设备的同一输出端；
(72)中心设备的输出端，优先选用多点数的电连接器；
(73)若同类分支设备较少，且与其他设备共用中心设备输出端不会导致电磁兼容性能降低，可将不同类设备对应中心设备的同一输出端；
(74)若同类设备较多，合并到一起后导致同一输出端的点数超过了备选电连接器的最大点数，则将其拆分，对应中心设备的多个输出端。
当能源网和信号网合二为一设计时，优选设计方法如下：
(81)电源控制器引出其他所有设备需要的能源线，一同接入中央处理单元，再由中央处理单元分别接入不同的分支设备，即中央处理单元的输出端，不仅包含对应设备的信号芯线，还包含其能源芯线；
(82)不同类型的设备可以共用一个输出端接口，根据备选电连接器的点数，优选多点数的电连接器作为中心端的电连接器，同时根据分支设备所使用的电缆点数，进行分组，使不同的设备共用同一中心端。
优选的，步骤(5)中，电连接器选型的具体方法如下：
(91)单独的能源电缆中，同一多分支电缆分支端电连接器型号可以相同，不同多分支电缆分支端电连接器型号不同；
(92)单独的信号电缆，以及能源和信号电缆芯线处于同一电缆的情况，不同分支端的电连接器型号不同。
优选的，步骤(6)中，确定电连接器点号定义，连接电缆芯线与对应的电缆点的具体方法如下：
(101)为确保同一类型的电缆点在空间位置上相邻，且点号相连，将电连接器的点号设计为沿电连接器短边计数；
(102)电缆点的短接在设备端的电连接器上完成，电缆上的电缆点使用一一对应的方式连接；
(103)将电缆点分为能源点和信号点，能源点又细分为供电正点、供电负点和接地点；
(104)对信号点而言，传输相同信号的信号点可以在设备端进行短接处理；
(105)对能源点而言，将同一设备的供电正点、供电负点认为是相同的能源点，将同一端口的接地点认为是相同的能源点，相同设备中相同的能源点可以在设备端进行短接处理，其他点在设备端不进行短接处理。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)简化了电缆网结构。在本发明中，将设备分为中心设备和分支设备，根据所连接的设备不同，将电缆的端口分为中心端和分支端，对一根电缆而言，只有一个中心端，从而避免了电缆两端存在多个端口的情况；
(2)提高了电缆点号编制的规律性。在本发明中，将电连接器的电缆点号设计为沿短边计数，在保证相同类型的电缆点空间位置上相邻的同时，也能够保证相同类型的电缆点号在计数上连续，从而提高了电缆点号编制的规律性，降低了电缆网的设计、制作和检验难度；
(3)降低了发生接线错误的可能性，提高了装配的可靠性。在本发明中，通过以下方式，提高电缆网的可靠性：
a)对电缆网进行冗余设计，提高了工程应用的可靠性；
b)在电连接器选型时，减少相同型号电连接器数量，从根本上降低了接线错误发生的可能性；
c)将电缆点的短接在设备端完成，电缆中的芯线与电缆端电连接器中的电缆点采用一一对应的方式连接，即使出现了接线错误的情况，也能够降低发生故障的可能性，进一步提高了电缆网的可靠性；
(4)针对电磁兼容性要求的不同，设计不同的电缆网，提高了设计的灵活性。在本发明中，若卫星对电磁兼容性要求较高，则将能源网和信号网分离设计；若卫星对电磁兼容性要求较低，则将能源网和信号网合并设计，在不降低卫星性能的同时，提高了设计的灵活性。
附图说明
图1为电缆与设备连接示意图；
图2为单分支电缆示意图；
图3为多分支电缆示意图；
图4为卫星电缆与设备连接关系示意图；
图5为本发明方法的流程图；
图6为本发明中能源网与信号网分离设计示意图；
图7为本发明中能源网与信号网合并设计示意图；
图8为本发明中电连接器点号按短边顺序计数示意图；
图9为某型56芯电连接器示意图；
图10为图9所示电连接器电缆点号分配方案示意图。
具体实施方式
卫星电缆网主要用于连接不同的设备(电缆与设备的连接由互为公母的电连接器接驳)，进行能源和信号的传输，连接方式如图1所示。
一般而言，一根卫星电缆中包含多根电缆芯线，电连接器中有多个电缆点，电缆两端电连接器中的电缆点与电缆中的芯线相连。
在本发明中，将电缆网连接的设备分为中心设备和分支设备。电源控制器和中央处理单元分别为能源管理中枢和信号处理中枢，将其定义为中心设备，其他设备定义为分支设备。
与此相应，电缆根据连接的设备端不同，分为中心端和分支端。连接中心设备的一端称为中心端，连接分支设备的一端称为分支端。
在本发明中，设计为两种电缆：一种包含两个端口——一个中心端和一个分支端，称为单分支端电缆；另一种包含多个端口——一个中心端和多个分支端，称为多分支电缆。如图2、图3所示。
基于此，通常的卫星设备和电缆连接如图4所示。
电缆网的设计，主要是根据设备间的能源、信号传输需求，确定设备端的接口、电缆的传输特性，设备端口和电缆端口的电连接器型号，以及电缆点和对应电缆芯线的连接关系(包括电连接器内的点号定义)。
本发明中，进行电缆网设计时，在满足要求的前提下，减少设备的接口，以减少电连接器的数量，降低卫星的重量。
本发明所述的方法流程如图5所示。
一、将电缆网分为能源网和信号网两部分，统计设备间的能源和信号传输需求
本发明中，将卫星的电缆网分为能源网和信号网两部分，分别用于传输信号和能源。
1、统计能源传输需求
从能源角度，可将设备分为能源供应设备和消耗设备。一般而言，能源供应设备是蓄电池组、太阳电池阵，其他为能源消耗设备。
现有卫星大多采用分布式的供电系统——电源控制器输出母线电压，各用电设备将其变换为所需的工作电压。
因此，本发明在列出设备的输入电压电流时，首先根据其(经过DC-DC变换后的)工作电压和电流，得到设备的功率，然后考虑到能源转换效率因素，转换为母线电压下输入的电流值。
(1)根据导线载流能力计算所需芯线数目
设导线的载流能力为Il，需要传输的电流为Itra，得到需要的芯线数目nI(不含接地线)为
nI＝min(Itra/Il)×2
式中，min为大于等于括号内数值的最小整数，考虑到传输需要供电正线、供电负线的因素，所以上式中需乘以2。
(2)统计能源供应设备传输需求
根据前述计算芯线数目nI的公式，得到能源供应设备的电流输出统计如表1所示。
表1能源供应设备传输需求(样例)
(3)统计能源消耗设备传输需求
一般情况下，设备输入为母线电压，经过设备自身变换为所需的工作电压。为便于后续电缆网设计，列表统计其功率，并根据母线电压，电缆载流能力得到其输入功率、输入电流和所需导线数。
设母线电压为U，能源消耗设备的额定功率为Wmw，能源转换效率为η，则得到其输入功率Wim、输入电流Iim为
Wim＝Wmw÷η
Iim＝Wim÷U
根据前述计算芯线数目nI的公式，得到能源消耗设备的传输需求如表2所示。
表2能源消耗设备传输需求(样例)
设备名称 额定功率(W) 输入功率(W) 输入电流(A) 所需芯线数(不含接地线)(根)
设备1
设备2
设备3
……
设备n
2、统计信号传输需求
根据设备的信号传输通道数，设每一通道使用一根电缆芯线，列表统计如表3所示。
表3信号传输需求(样例)
设备名称 所需通道数(个) 所需芯线数目(根)
设备1
设备2
设备3
……
设备n
二、对电缆网进行冗余设计，提高电缆网的可靠性
为提高能源、信号传输的可靠性，根据前述的统计信息，对电缆网进行冗余设计。具体如下：
1、对能源网进行冗余设计
(1)根据电缆芯线的原需求数目，及降额设计要求，进行降额设计：
设某一类能源电缆芯线原需求数目为ls，冗余要求为进行降额η设计(0<η<1)，则其实际使用的电缆芯线lt为
lt＝min(ls/η)
式中，min为大于等于()内数值的最小整数。
注：该式中不包括接地线的冗余要求。一般而言，一台设备需要1根接地线，冗余设计后增加1～2根接地线(总数为2～3根)。
(2)若原始需求无冗余要求，为提高工程可靠性，按以下方式进行冗余设计：
①50％降额设计，即供电芯线数为原需求量的二倍；
②每一设备供电正线、供电负线分别至少有三条，接地线至少有两条；
③以上两条要求需同时满足。
2、对信号网进行冗余设计
(1)根据卫星的信号传输线路冗余设计要求，进行冗余设计；
设某一信号电缆原始需求数目为ss，冗余要求为d倍冗余，则其实际使用的信号电缆芯线数目st为
st＝ss(1+d)
(2)若原始需求无冗余要求，为提高工程可靠性，按“每一信号通道，两条电缆芯线”的方式进行冗余设计。
三、当卫星系统对电磁兼容性要求较高时，将能源网和信号网分离设计
对电磁兼容性要求高时，设计为能源网与信号网分离(具体的电磁兼容性要求由原始需求明确，若原始需求无电磁兼容性要求，为提高工程可靠性，按能源网与信号网分离的方式设计电缆网)。将设备的接口简化为两个——能源接口和信号接口，如图6所示。
为减少中心设备的输出接口，设计为一个中心端对应多个设备，使用多分支电缆进行连接。
1、能源网设计
(1)同一类型的设备，优先使用电源控制器的同一输出端；
举例如下：设有A、B、C、D四种设备，其中，A设备有2台，分别为A1，A2，B设备有3台，分别为B1、B2、B3，C设备有5台，分别为C1、C2、C3、C4、C5，D设备有1台，为D1。
在电源控制器端，初步设计为4个输出口，分别为AP口、BP口、CP口和DP口。其中，A1、A2设备共用AP口，B1、B2、B3设备共用BP口，C1、C2、C3、C4、C5设备共用CP口，D1设备使用DP口。
(2)电源控制器输出端，优先选用多点数的电连接器；
举例如下：设可供选择的电连接器点数为P40、P38、P36、P34、P32、P30、P28，电缆点数从多到少依次为P40>P38>P36>P34>P32>P30>P28。则优先选用多点数的电连接器，且优先顺序依次递减，具体为P40>P38>P36>P34>P32>P30>P28。
上文中的点数含义：由于在具体实施方式中表述，为增强通用性和可读性，在数字前面加上字母。以P40为例，可理解为该电连接器含有40个电缆点。P38、P36、P34、P32、P30、P28等与此类似，下同。
(3)若同类分支设备较少，且与其他设备共用电源控制器输出端不会导致电磁兼容性能降低，可将非同类设备的输入端对应电源控制器的同一输出端；
举例如下：根据前述假设，另外增加条件——D类设备与其他设备共用能源输出端不会导致电磁兼容性降低。得到处理方式如下：DP口取消，D1设备使用AP口，即A1、A2、D1共用AP口(存在备选电连接器，满足此时AP口的电缆点数需求)。
(4)若同类设备较多，合并到一起后导致同一输出端的点数超过了备选电连接器的最大点数，则将其拆分，对应电源控制器的多个输出端。
举例如下：根据前述假设，另外增加条件——C类设备与其他设备共用能源输出端不会导致电磁兼容性降低，且C类设备较多，合并到一起后，导致同一输出端的点数超过了备选电连接器最大点数。得到处理方式如下：
C1、C2、C3、C4使用CP口，C5设备与B1、B2、B3设备共用BP口(存在备选电连接器，满足此时BP口和CP口的电缆点数需求)。
综上，经过优化设计，电源控制器端共有三个输出口，分别为AP口、BP口和CP口。
2、信号网设计
(1)同一类型的设备，优先使用中央处理单元的同一输出端；
举例如下：设有A、B、C、D四种设备，其中，A设备2台，分别为A1，A2，B设备3台，分别为B1、B2、B3，C设备5台，分别为C1、C2、C3、C4、C5，D设备1台，为D1。
在中央处理单元端，初步设计为4个输出口，分别为AS口、BS口、CS口和DS口。其中，A1、A2设备共用AS口，B1、B2、B3设备共用BS口，C1、C2、C3、C4、C5设备共用CS口，D1设备使用DS口。
(2)中央处理单元输出端，优先选用多点数的电连接器；
举例如下：设可供选择的电连接器点数为S40、S38、S36、S34、S32、S30、S28，电缆点数从多到少依次为S40>S38>S36>S34>S32>S30>S28。则优先选用多点数的电连接器，且优先顺序依次递减，具体为S40>S38>S36>S34>S32>S30>S28。
(3)若同类设备较少，在不降低电磁兼容性能的情况下，将不同类设备的输入端对应中央处理单元的同一输出端；
举例如下：根据前述假设，外加条件——D设备与A设备共用信号输出端不会导致电磁兼容性能降低。处理方式如下：DS口取消，D1设备使用AS口，即A1、A2、D1共用AS口(存在备选电连接器，满足此时AS口的电缆点数需求)。
(4)若同类设备过多，合并后的输出端点数超过了备选电连接器中的最大点数，则将其拆分，对应中央处理单元的多个输出端(在此过程中，需要考虑不同类型的设备共用输出端是否会导致电磁兼容性能降低)。
举例如下：根据前述假设，外加条件——C设备与B设备之间共用信号输出端不会导致电磁兼容性能降低，且C类设备较多，合并到一起后，导致同一输出端的点数超过了备选电连接器中的最大点数。处理方式如下：
C1、C2、C3、C4使用CS口，C5设备与B1、B2、B3设备共用BS口(存在备选电连接器，满足此时CS口和BS口的电缆点数需求)。
综上，经过优化设计，电源控制器端共有三个输出口，分别为AS口、BS口和CS口。
四、当卫星系统对电磁兼容性要求低时，将能源网和信号网合二为一进行设计
当卫星系统对电磁兼容性要求低时，将能源网与信号网合二为一设计(具体的电磁兼容性要求由原始需求明确，若原始需求无电磁兼容性要求，为提高工程可靠性，按能源网与信号网分离的方式设计电缆网)。此时能源电缆的走向与信号电缆相同，设备的信号流和能源流相同，如图7所示。图7中的黑粗线箭头，表示能源消耗设备的能源电缆，通过电源控制器接入中央处理单元，然后由中央处理单元将其分配给各个设备。
为减少中心设备的输出接口，设计为一个输出口可对应多个分支设备，使用多分支电缆进行连接。具体如下：
1、电源控制器引出其他所有设备需要的能源线，一同接入中央处理单元中，再由中央处理单元将其分别接入不同的能源消耗设备。即中央处理单元的输出端，不仅包含对应设备的信号芯线，还包含其能源芯线。
举例如下：设有A、B、C、D四种设备，其中，A设备1台，接口需要P16根电缆芯线(包括P8根能源芯线和P8根信号芯线)；B设备1台，接口需要P23根电缆芯线(包括P14根能源芯线和P9根信号芯线)；C设备1台，接口需要P29根电缆芯线(包括P14根能源芯线和P15根信号芯线)；D设备1台，接口需要P41根电缆芯线(包括P14根能源芯线和P27根信号芯线)。
2、由于电磁兼容性要求较低，因此不同类型的设备可以共用一个输出端接口。根据备选电连接器中的点数，优先选用多点数的电连接器作为中心端的电连接器，以减少中心设备输出端的接口数量。同时根据分支设备所使用的电缆点数，进行合理分组，使不同的设备共用同一中心设备的输出接口。
举例如下：设中心端接口备选电连接器点数为P43、P52、P58、P47，电缆点数从多到少依次为P58>P52>P47>P43。则优先选用多点数的电连接器，且优先顺序依次递减，具体为P58>P52>P47>P43。
设分支端的设备和点号需求如前所述：A设备P16点，B设备P23点，C设备P29点，D设备P41点。
为减少中心端接口数目，不同的分支设备可共用同一中心端接口。在本例中，分支端点数从多到少排列为：D>C>B>A，总点数需求为P41+P29+P23+P16＝P109。
考虑到备选电连接器的点数，选用P58和P52点的两个电连接器，其中，设备A和D对应中央处理器端P58点电连接器，设备B和C对应中央处理器端P52点电连接器。具体设计结果如表4所示。
表4中心端与分支端接口对应表(样例)
上表中，A、B、C、D四台设备的能源芯线(数目分别为P8、P14、P14、P14)，由电源控制器引出，接入中央处理单元，再由中央处理单元分别连接到A、B、C、D四台设备中。
五、考虑防接线错误的因素，进行电连接器选型
在卫星总装和电测过程中，电缆会经过多次插拔操作，容易发生误操作。因此，需要进行电缆的防接线错误设计。
本发明中，设计为电连接器上的每个点，都只与一根电缆芯线相连。若电连接器的点数大于电缆芯线数，则将电连接器中多余的电缆点空置。本发明中，电连接器选型原则如下：
1、单独的能源电缆中，同一多分支电缆分支端电连接器型号可以相同，为防接线错误，不同的多分支电缆分支端电连接器型号不同；
2、单独的信号电缆，以及能源和信号电缆芯线处于同一电缆的情况，为防接线错误，不同电缆分支端的电连接器型号不同。
设计方法如下：
1、初步确定电连接器的“针”、“孔”型号。
对电连接器而言，为保证对应的电缆端和设备端可以顺利接驳，选型时需考虑其公母头配型问题。
设公母头电连接器配型如下：“头孔”“座针”电连接器互为公母头，“头针”“座孔”电连接器互为公母头。
在设备端的电连接器，考虑到安装等因素，一般为“座”型电连接器。为统一标准，在初步设计时，令分支设备的接口，使用“座孔”型电连接器，中心设备的接口，使用“座针”型电连接器。与此相对，电缆中的分支端，使用“头针”型电连接器，电缆中的中心端，使用“头孔”型电连接器。
2、通过调整电连接器的“针”“孔”属性进一步进行防接线错误设计。
在某些情况下，按第一步所列的“针”“孔”属性选择电连接器，会使用多个相同型号的电连接器，不能满足防接线错误的设计原则。由于结构因素，“头”、“座”属性不可更改，“针”、“孔”属性可以更改。
因此，可以通过调整电连接器“针”“孔”属性的方式，达到防接线错误的目的。
假设按第一步的方法，若有两个相同型号的电连接器，需要进行调整时，可将其调整为一个使用“座针”型电连接器，另一个使用“座孔”型电连接器。
3、通过使用不同点数的电连接器，进行防接线错误设计。
若通过调整电连接器的“针”“孔”属性依然不能满足防接线错误的设计，则使用临近的且大于前述步骤所选点数的电连接器，并将多余点号空置。
举例如下：假设备选电连接器有“头孔—15芯”、“头孔—16芯”等多种型号。按前述要求，进行调整后，电缆网中仍然使用了两只“头孔—15芯”电连接器，需要进行调整。则为防止接线错误，将其中的一只电连接器更换为“头孔—16芯”，并将多余点号空置。
六、确定电连接器点号定义，连接电缆芯线与对应的电缆点
为进一步提高可靠性，降低接线错误发生事故的可能性，将电缆芯线与电缆端电连接器中的电缆点一一对应连接，电缆点的短接在设备端的电连接器上完成。并且为降低设计难度，将电缆点号设计为沿电连接器短边计数。
在本发明中，电连接器点号定义、与电缆芯线连接的原则如下：
1、为降低设计难度，且确保同一类型的电缆点在空间位置上相邻，且点号相连，将电连接器的点号设计为沿电连接器的短边计数，如图8所示。
2、将电缆点分为能源点和信号点。其中，能源点又细分为供电正点、供电负点和接地点；
3、为降低电缆制作难度，以及防止接线错误情况下发生事故的可能性，将电缆点的短接在设备端的电连接器上完成，电缆上的电缆点，使用一一对应的方式连接；
4、对信号点而言，传输相同信号的信号点可以在设备端进行短接处理，对能源点而言，相同设备中相同的能源点可以在设备端进行短接处理(同一设备的供电正点、供电负点认为是相同的能源点，同一端口的接地点认为是相同的能源点)。其他电缆点在设备端不进行短接处理。
根据以上原则，确定出电缆点号定义、连接方式如下：
1、单分支电缆
(1)电缆两端相同点号的电缆点，一一对应连接；
(2)根据信号电缆点、能源电缆点(供电正点、供电负点、接地点)的数目，确定电缆点号。
举例如下：
设某一单分支电缆，使用的电连接器电缆点数为56，如图9所示。
设在此电连接器中，共有16个信号点，40个能源点。能源点中，有16个供电正点，16个供电负点，以及8个接地点。根据前述方法，具体设计如下：
信号点点号1～16；
供电正点点号17～32；
供电负点点号33～48；
接地点点号49～56。
综上，该型电连接器的电缆点号分配如图10所示。
2、多分支电缆
(1)在中心端确定每一设备的信号点、能源点(供电正点、供电负点、接地点)的点号；
举例如下：
设某一多分支电缆有两个分支端，分别有14个电缆点(具体为4个信号点，4个供电正点、4个供电负点、2个接地点)和18个电缆点(具体为4个信号点，6个供电正点、6个供电负点、2个接地点)，分别将其命名为A14和B18。中心端电连接器有14+18＝32个电缆点，将其命名为C32。
确定中心端对应的电缆点号如下：
C32端1～14点对应A14，其中1～4点为A14的信号点，5～8点为A14的供电正点，9～12点为A14的供电负点，13、14点为A14的接地点；
C32端15～32点对应B18，其中15～18点为B18的信号点，19～24点为B18的供电正点，25～30点为B18的供电负点，31、32点为B18的接地点。
(2)在分支端确定每一设备的信号电缆点、能源电缆点(供电正点、供电负点、接地点)的点号；
举例如下：
设分支端的电连接器及点号与上例中相同，分别为A14和B18。
对分支端A14电连接器而言，1～4点为信号点，5～8点为供电正点，9～12为供电负点，13、14点为接地点。
对分支端B18电连接器而言，1～4点为信号点，5～10点为供电正点，11～16为供电负点，17、18点为接地点。
根据以上分配方案，该多分支电缆的点号对应关系如表5所示。
表5中心端与分支端电缆电缆点号对应表(样例)
(3)将分支端的信号电缆点、能源电缆点与中心端对应的电缆点，分别从小到大排序，并使用电缆芯线一一对应连接。
举例如下：
设分支端的电连接器及点号与前述相同，分别为A14和B18，中心端的电连接器及点号与前述相同，为C32。
具体连接方式为：C32的1～14点与A14的1～14点按点号从小到大的顺序，一一对应连接；C32中的15～32点与B18中的1～18点按点号从小到大的顺序，一一对应连接。
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 (7)

1.一种卫星电缆网设计方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)将卫星的电缆网分为能源网和信号网，将电缆网连接的设备分为中心设备和分支设备；电缆连接中心设备的一端为中心端，电缆连接分支设备的一端为分支端；将具有一个中心端和一个分支端的电缆称为单分支电缆，具有一个中心端和两个及两个以上分支端的电缆称为多分支电缆；
(2)统计设备间的能源和信号传输需求，对于能源网，根据设备的功率传输需求，以及单根电缆芯线的载流能力，得到用于能源传输的电缆芯线数目；对于信号网，根据设备的信号传输需求，按照每一信号通道使用一根电缆芯线的原则，得到用于信号传输的电缆芯线数目；
(3)根据电缆芯线的载流能力及能源传输的冗余设计要求，对能源网进行冗余设计；根据信号传输的冗余设计要求，对信号网进行冗余设计；
(4)在步骤(3)的基础上，根据卫星系统对电磁兼容性要求不同，在电磁兼容性要求较高时将能源网和信号网进行分离设计，或在电磁兼容性要求较低时合二为一设计；
(5)考虑防接线错误的因素，进行电连接器选型；
(6)确定电连接器点号定义，连接电缆芯线与对应的电缆点；
所述步骤(5)中，电连接器选型的具体方法如下：
(91)单独的能源电缆中，同一多分支电缆分支端电连接器型号可以相同，不同多分支电缆分支端电连接器型号不同；
(92)单独的信号电缆，以及能源和信号电缆芯线处于同一电缆的情况，不同分支端的电连接器型号不同；
所述步骤(6)中，确定电连接器点号定义，连接电缆芯线与对应的电缆点的具体方法如下：
(101)为确保同一类型的电缆点在空间位置上相邻，且点号相连，将电连接器的点号设计为沿电连接器短边计数；
(102)电缆点的短接在设备端的电连接器上完成，电缆上的电缆点使用一一对应的方式连接；
(103)将电缆点分为能源点和信号点，能源点又细分为供电正点、供电负点和接地点；
(104)对信号点而言，传输相同信号的信号点可以在设备端进行短接处理；
(105)对能源点而言，将同一设备的供电正点、供电负点认为是相同的能源点，将同一端口的接地点认为是相同的能源点，相同设备中相同的能源点可以在设备端进行短接处理，其他点在设备端不进行短接处理。
2.根据权利要求1所述的一种卫星电缆网设计方法，其特征在于：所述步骤(2)中，根据设备的功率传输需求，以及单根电缆芯线的载流能力，得到用于能源传输的电缆芯线数目，具体为：
设导线的载流能力为Il，需要传输的电流为Itra，得到需要的不含接地线的芯线数目nI为
nI＝min(Itra/Il)×2
式中，min为大于等于括号内数值的最小整数，2倍关系表示正负线的总数。
3.根据权利要求1所述的一种卫星电缆网设计方法，其特征在于：所述步骤(3)中，对能源网进行冗余设计，具体为：
设某一类能源电缆芯线原需求数目为ls，冗余要求为进行降额η设计，0<η<1，则实际使用的该类能源电缆芯线数lt为
lt＝min(ls/η)
式中min为大于等于括号内数值的最小整数；
上式中不包括接地线的冗余要求，按照一台设备需1根接地线的原则，冗余设计后，每台设备需额外增加1～2根接地线。
4.根据权利要求1所述的一种卫星电缆网设计方法，其特征在于：所述步骤(3)中，若原始需求无冗余要求，按以下方式对能源网进行冗余设计：
(41)供电芯线数为原需求量的二倍；
(42)每一设备供电正线、供电负线分别至少有三条，接地线至少有两条；
(43)上两条要求需同时满足。
5.根据权利要求1所述的一种卫星电缆网设计方法，其特征在于：所述步骤(3)中，对信号网进行冗余设计，具体为：
设某一信号电缆原始需求数目为ss，冗余要求为d倍冗余，则实际使用的信号电缆芯线数目st为
st＝ss(1+d)。
6.根据权利要求1所述的一种卫星电缆网设计方法，其特征在于：所述步骤(3)中，若原始需求无冗余要求，按“每一信号通道，两条电缆芯线”的方式对信号网进行冗余设计。
7.根据权利要求1所述的一种卫星电缆网设计方法，其特征在于：所述步骤(4)中，当能源网和信号网合二为一设计时，设计方法如下：
(81)电源控制器引出其他所有设备需要的能源线，一同接入中央处理单元，再由中央处理单元分别接入不同的分支设备，即中央处理单元的输出端，不仅包含对应设备的信号芯线，还包含其能源芯线；
(82)不同类型的设备可以共用一个输出端接口，根据备选电连接器的点数，选多点数的电连接器作为中心端的电连接器，同时根据分支设备所使用的电缆点数，进行分组，使不同的设备共用同一中心端。
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