CN112015166A - 一种适用于航天器的便携式测发控设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种适用于航天器的便携式测发控设备，涉及航天技术领域，其包括人机交互装置、主控板卡和测控板卡，人机交互装置用于发送操作人员输入的操作指令，主控板卡上配置有测发控软件，测发控软件具有多种控制模块，控制模块用于接收操作指令；测控板卡与主控板卡和航天器均相连；测控板卡用于接收各控制模块根据操作指令下发的控制指令，并控制航天器执行相应的动作；还用于接收航天器的反馈信号，将反馈信号封装并传输至主控板卡；以及，人机交互装置用于显示根据反馈信号得到的航天器状态。本申请的便携式测发控设备具有突出的重用性和通用性。

Description

一种适用于航天器的便携式测发控设备

技术领域

本申请涉及航天技术领域，特别涉及一种适用于航天器的便携式测发控设备。

背景技术

目前，地面测试发射控制系统(简称测发控系统)用于对航天器等航天器在地面测试及发射阶段进行供配电控制、开关量和模拟量等信号的测量以及与航天器上控制系统单机通讯。

在现有测发控系统中，大部分单机、组合采用集中控制、配电的方式，系统相对复杂，电缆数量众多，铺设、撤收耗时耗力，不便于快速恢复。还存在测发控系统恢复时间长、系统恢复展开工作重、现场技术保障人员较多、现场人工操作多、测试方案效率低以及人工判读时间长等缺点。此外，测发控系统过于复杂，系统中各测试设备软硬件差异较大，通讯、电气接口不一，设备兼容性差使得测发控系统成本居高不下，通用性不高。

随着航天器高密度发射新形势的到来，航天器测试技术、发射技术的要求不断提高，对于便携式测发控设备的通用性、低成本的要求越来越严格；越发严苛复杂的使用环境，对于便携式测发控设备的小型化要求越发严格。当前这种各自为战、复杂庞大的测发控系统已经体现出越来越多的缺点和不足，提高便携式测发控设备的测试覆盖性，加强设备通用性，增强设备集成度、小型化是当前测发控系统的发展趋势。

发明内容

本申请实施例提供一种适用于航天器的便携式测发控设备，以解决相关技术中便携式测发控设备的集成度低、兼容性和通用性差的问题。

第一方面，提供了一种适用于航天器的便携式测发控设备，其包括：

人机交互装置，其用于发送操作人员输入的操作指令；

主控板卡，其上配置有测发控软件，所述测发控软件具有多种控制模块，所述控制模块用于接收所述操作指令；

测控板卡，其与所述主控板卡和航天器均相连；所述测控板卡用于接收各控制模块根据所述操作指令下发的控制指令，并控制所述航天器执行相应的动作；还用于接收所述航天器的反馈信号，将所述反馈信号封装并传输至所述主控板卡；以及，

所述人机交互装置还用于显示根据所述反馈信号得到的航天器状态。

一些实施例中，多种所述控制模块包括供配电模块、测试信号收发模块和通讯模块；

所述供配电模块用于发送供配电指令至所述测控板卡，并控制所述测控板卡给所述航天器供配电；

所述测试信号收发模块用于发送测试指令至所述测控板卡，并控制所述测控板卡发送测试信号至所述航天器，以及采集所述航天器的测试信号；

所述通讯模块用于发送通讯指令至所述测控板卡，并控制所述测控板卡与所述航天器通讯。

一些实施例中，所述测试指令包括时序信号采集指令、开关量输出指令、开关量采集指令、以及模拟信号采集指令。

一些实施例中，所述测控板卡上设有供配电电路、测试信号发送电路和通讯电路；

所述供配电电路用于接收所述供配电模块下发的供配电指令，并控制所述航天器执行所述供配电指令；

所述测试信号发送电路用于接收所述测试信号收发模块下发的测试指令，并控制所述航天器执行相应的动作；

所述通讯电路用于接收所述通讯模块下发的通讯指令，并控制所述航天器执行所述通讯指令。

一些实施例中，所述便携式测发控设备上设有多个具有不同电气特性的通讯接口，所述通讯电路包括多个子通讯电路，每个所述子通讯电路对应一种所述通讯接口。

一些实施例中，所述测控板卡具有可编程逻辑芯片，所述可编程逻辑芯片与所述子通讯电路连接，并用于控制所述子通讯电路通过对应的通讯接口，按照不同的通讯协议与所述航天器通讯。

一些实施例中，多种所述通讯接口包括RS422接口、1553B 1M接口、1553B 4M接口和CAN接口。

一些实施例中，当所述通讯接口为RS422接口时，所述可编程逻辑芯片用于控制所述子通讯电路通过该RS422接口，按照同步RS422或异步RS422的通讯协议与所述航天器通讯。

一些实施例中，所述可编程逻辑芯片为FPGA。

一些实施例中，所述测控板卡通过PCIE与所述主控板卡相连。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：本申请实施例的便携式测发控设备具有突出的重用性和通用性。硬件上，电源、主控板卡及测控板卡均可快速更换，且可以根据实际需求快速订制。软件上，提供PCIe驱动程序供测发控软件访问测控板卡，测发控软件无需直接操作硬件，方便测发控软件快速开发。且本申请的测发控软件具有多种控制模块，每个控制模块用于对航天器进行一种控制，实现对航天器的多种功能测试。且还可以根据不同的航天器的通讯需求以及测量需求，订制多种测发控软件，在主控板卡上安装运行多种测发控软件，每种测发控软件对应控制一种航天器，因此本申请可通过运行不同的测发控软件，实现在不同场景下，对不同的航天器的控制。

本申请实施例提供了一种适用于航天器的便携式测发控设备，由于本申请实施例的测发控软件具有多种控制模块，每个控制模块用于对航天器进行一种控制，实现对航天器的多种功能测试。且还可以根据不同的航天器的通讯需求以及测量需求，订制多种测发控软件，在主控板卡上安装运行多种测发控软件，每种测发控软件对应控制一种航天器，因此，本申请实施例可通过运行不同的测发控软件，实现在不同场景下，对不同的航天器的控制。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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。

图1为本申请实施例提供的适用于航天器的便携式测发控设备的组合框图；

图2为本申请实施例提供的便携式测发控设备的主控板卡和测控板卡的功能框图；

图3为本申请实施例提供的便携式测发控设备的操作原理示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

参见图1所示，本申请实施例提供了一种适用于航天器的便携式测发控设备，其包括人机交互装置、主控板卡和测控板卡。人机交互装置用于发送操作人员输入的操作指令；主控板卡上配置有测发控软件，测发控软件具有多种控制模块，控制模块用于接收操作指令；测控板卡与主控板卡和航天器均相连；测控板卡用于接收各控制模块根据操作指令下发的控制指令，例如测试和通讯指令，并控制航天器执行相应的动作；还用于接收航天器的反馈信号，将反馈信号封装并传输至主控板卡；以及，人机交互装置用于显示根据反馈信号得到的航天器状态，以实现对运行航天器的测试和控制。

本申请实施例中：

便携式测发控设备的每个控制模块用于对航天器进行一种控制，例如供配电、测试和通讯等控制，实现对航天器的多种功能测试。且主控板卡上预装PCIe驱动，供测发控软件访问测控板卡，对测控板卡发送指令，以实现测控板卡对航天器的控制。因此本申请实施例的测发控软件能实现对航天器的供配电、测试和通讯的集成控制，通过该测发控软件实现对相对应的航天器在地面测试及发射阶段的控制和测试。且本申请实施例可以根据不同的航天器的通讯需求以及测试需求，在主控板卡上安装运行与各个航天器相对应的各种测发控软件，每种测发控软件对应控制一种航天器，可采用本申请实施的便携式测发控设备实现对各种不同的航天器的供配电、测试、通讯等操作，本申请实施例的便携式测发控设备具有高度的集成度和通用性，有效降低了测发控软件的操作和维护的工作量。

便携式测发控设备的主体结构采用加固型机箱的结构，方便携带，实现便携式测发控设备的小型化。其包括人机交互装置、主控板卡和测控板卡。机箱的主要目的是提供主控板卡和测控板卡的安装载体，并承担供电、人机交互等功能。机箱采用镁铝合金精加工而成，接口口盖采用防水密封设计及电磁防护设计；人机交互装置包括显示屏、防水键盘以及触控板，操作人员通过防水键盘以及触控板输入操作指令，并通过显示屏显示航天器的状态信息，实现人机交互。机箱自带适应交流市电的电源模块，用于航天器的供电；机箱内部安装主控板卡和测控板卡，主控板卡和测控板卡呈层叠式稳固安装在加固型机箱中，通过内部电缆相互连接；机箱背部安装航插，与航天器交互。

本申请实施例的便携式测发控设备具有突出的重用性和通用性。其软硬件均采用模块化、可重构设计。硬件上，电源、主控板卡及测控板卡均可快速更换，且可以根据实际需求快速订制。预留了丰富的电气、通讯接口，针对不同的待测航天器，仅需重新制作电缆。软件上，提供PCIe驱动程序供测发控软件访问测控板卡，测发控软件无需直接操作硬件，方便测发控软件快速开发。主控板卡可通过运行WIN7等主流操作系统，运行测发控软件或其他应用软件。且本申请实施例的测发控软件具有多种控制模块，每个控制模块用于对航天器进行一种控制，实现对航天器的多种功能测试。且还可以根据不同的航天器的通讯需求以及测量需求，订制多种测发控软件，在主控板卡上安装运行多种测发控软件，每种测发控软件对应控制一种航天器，因此本申请实施例可通过运行不同的测发控软件，实现在不同场景下，对不同的航天器的控制。

参见图2所示，可选的，多个控制模块包括供配电模块、测试信号收发模块和通讯模块；供配电模块用于发送供配电指令至测控板卡，并控制测控板卡给航天器供配电；测试信号收发模块用于发送测试指令至测控板卡，并控制测控板卡发送测试信号至航天器，以及采集航天器的测试信号；通讯模块用于发送通讯指令至测控板卡，并控制测控板卡与航天器通讯。通过将供配电模块、测试信号收发模块和通讯模块集成在同一测发控软件上，实现对航天器的多种功能的控制，集成度更高、通用性更强。

具体的以供配电的控制过程为例：本申请实施例的主控板卡上的测发控软件在测试人员的操作下发送继电器闭合指令，测发控软件的供配电模块将继电器闭合指令发送至测控板卡，测控板卡执行该指令，闭合继电器。地面电流则输送至航天器，航天器启动后，航天器上的单机自行采集航天器上的电压，并通过通讯线路(例如can总线)送至测控板卡，测控板卡将电压数据按照通讯协议编制成数据帧，再发送回主控板卡，主控板卡上的测发控软件解析该数据帧，并显示在人机交互装置上，测试人员即知晓航天器是否已经上电。

优选的，测试指令包括时序信号采集指令、开关量输出指令、开关量采集指令、以及模拟信号采集指令。航天器上有很多关键动作，如点火等关键信号称为时序，一般采用28V直流电形式传递或者驱动，此种时序信号一般是继电器控制输出。通过采集时序信号来确认航天器的关键动作是否完成。测试信号收发模块通过发送开关量输出指令和开关量采集指令给测控板卡，测控板卡根据开关量输出指令控制航天器上开关的通断，以及根据开关量采集指令采集航天器上的开关量，并将反馈的开关量传输至测试信号收发模块，测试信号收发模块解析该开关量，并显示在人机交互装置上，测试人员即知晓航天器上的开关的通断。

参见图3所示，优选的，测控板卡上设有供配电电路、测试信号收发电路和通讯电路；供配电电路用于接收供配电模块下发的供配电指令，并控制航天器执行供配电指令；具体的：测发控软件的供配电模块发送继电器闭合至测控板卡，测控板卡上的供配电电路执行该指令，闭合继电器，以实现航天器的供配电。

测试信号收发电路用于接收测试信号收发模块下发的测试指令，并控制航天器执行相应的动作；具体的：测发控软件的测试信号收发模块下发的开关量输出指令至测控板卡，测控板卡上的测试信号收发电路控制航天器执行开关的通断动作。

通讯电路用于接收通讯模块下发的通讯指令，并控制航天器执行相应的动作。具体的：测发控软件的通讯模块下发CAN通讯指令至测控板卡，测控板卡收到通讯协议后进行解析，并控制通讯电路通过CAN接口与航天器进行通讯。

进一步的，便携式测发控设备上设有多种具有不同电气特性的通讯接口，通讯电路包括多个子通讯电路，每个子通讯电路对应一种通讯接口。多种通讯接口包括RS422接口、1553B 1M接口、1553B 4M接口和CAN接口。通讯电路包括RS422通讯电路、1553B 1M通讯电路、1553B 4M通讯电路和CAN通讯电路。当测发控软件的通讯模块下发RS422通讯指令至测控板卡，测控板卡收到通讯协议后进行解析，并控制RS422通讯电路通过RS422接口与航天器进行通讯。

更进一步的，测控板卡具有可编程逻辑芯片，本申请实施例的可编程逻辑芯片为FPGA。可编程逻辑芯片与子通讯电路连接，并用于控制子通讯电路通过对应的通讯接口，按照不同的通讯协议与航天器通讯。本申请实施例的测控板卡上可编程逻辑芯片对测控板卡上各子通讯电路控制的逻辑具有重配置的特点，通过修改、更新其内部逻辑或者更换IP硬核等方式，以相同的硬件电路，实现了测控板卡以不同的功能、流程或通讯协议与航天器的通讯，进而实现功能的快速重构。

例如：同步RS422和异步RS422的通讯接口的电气特性相同，均采用RS422接口。当通讯接口为RS422接口时，可编程逻辑芯片用于控制子通讯电路通过该RS422接口，按照同步RS422或异步RS422的通讯协议与航天器通讯。以固定的RS422通讯电路和RS422接口，实现了测控板卡按照同步RS422和异步RS422的通讯协议与航天器的通讯，进而实现功能的快速重构。

优选的，测控板卡通过PCIE与主控板卡相连。PCIE是用来互联诸如计算机和通讯平台应用中外围设备的第三代高性能I/O总线，应用广泛，技术成熟。测控板卡采用高速率的PCIE总线与主控板卡交互，保证了测试数据和指令的实时性和可靠性。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种适用于航天器的便携式测发控设备，其特征在于，其包括：

人机交互装置，其用于发送操作人员输入的操作指令；

主控板卡，其上配置有测发控软件，所述测发控软件具有多种控制模块，所述控制模块用于接收所述操作指令；

测控板卡，其与所述主控板卡和航天器均相连；所述测控板卡用于接收各控制模块根据所述操作指令下发的控制指令，并控制所述航天器执行相应的动作；还用于接收所述航天器的反馈信号，将所述反馈信号封装并传输至所述主控板卡；以及，

所述人机交互装置还用于显示根据所述反馈信号得到的航天器状态。

2.如权利要求1所述的便携式测发控设备，其特征在于，多种所述控制模块包括供配电模块、测试信号收发模块和通讯模块；

所述供配电模块用于发送供配电指令至所述测控板卡，并控制所述测控板卡给所述航天器供配电；

所述测试信号收发模块用于发送测试指令至所述测控板卡，并控制所述测控板卡发送测试信号至所述航天器，以及采集所述航天器的测试信号；

所述通讯模块用于发送通讯指令至所述测控板卡，并控制所述测控板卡与所述航天器通讯。

3.如权利要求2所述的便携式测发控设备，其特征在于，所述测试指令包括时序信号采集指令、开关量输出指令、开关量采集指令、以及模拟信号采集指令。

4.如权利要求2所述的便携式测发控设备，其特征在于，所述测控板卡上设有供配电电路、测试信号收发电路和通讯电路；

所述供配电电路用于接收所述供配电模块下发的供配电指令，并控制所述航天器执行所述供配电指令；

所述测试信号收发电路用于接收所述测试信号收发模块下发的测试指令，并控制所述航天器执行相应的动作；

所述通讯电路用于接收所述通讯模块下发的通讯指令，并控制所述航天器执行所述通讯指令。

5.如权利要求4所述的便携式测发控设备，其特征在于，所述便携式测发控设备上设有多个具有不同电气特性的通讯接口，所述通讯电路包括多个子通讯电路，每个所述子通讯电路对应一种所述通讯接口。

6.如权利要求5所述的便携式测发控设备，其特征在于，所述测控板卡具有可编程逻辑芯片，所述可编程逻辑芯片与所述子通讯电路连接，并用于控制所述子通讯电路通过对应的通讯接口，按照不同的通讯协议与所述航天器通讯。

7.如权利要求6所述的便携式测发控设备，其特征在于，多种所述通讯接口包括RS422接口、1553B 1M接口、1553B 4M接口和CAN接口。

8.如权利要求7所述的便携式测发控设备，其特征在于，当所述通讯接口为RS422接口时，所述可编程逻辑芯片用于控制所述子通讯电路通过该RS422接口，按照同步RS422或异步RS422的通讯协议与所述航天器通讯。

9.如权利要求6所述的便携式测发控设备，其特征在于，所述可编程逻辑芯片为FPGA。

10.如权利要求1所述的便携式测发控设备，其特征在于，所述测控板卡通过PCIE与所述主控板卡相连。

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