CN113156252A - 支持分段重组与星箭快速对接测试的快响卫星测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种支持分段重组与星箭快速对接测试的快响卫星测试系统及方法，系统包括分离电连接器、脐带电缆、电分测试设备及卫星地面电气支持设备，脐带电缆包括星箭过渡电缆、地测主电缆、地测延长电缆、地测分支电缆、卫星地面设备电缆和电分设备电缆。本发明旨在解决现有卫星的电测脐带电缆和电测设备难以满足快响卫星对快速测试的迫切需求这一难题，针对传统卫星电测电缆设计零散和缺少统一规划的不足，从全测试阶段统筹考虑脐带电缆和地测设备的可重用性，确保在整星的不同测试阶段各段电缆和测试设备可重组复用，避免测试电缆多次投产，经济性更好；同时减少电缆加工时间，保证了不同测试阶段电测系统的快速构建，有利于实现快响卫星的快速测试。

Description

支持分段重组与星箭快速对接测试的快响卫星测试系统及 方法

技术领域

本发明属于航天器电测技术领域，具体涉及一种支持分段重组与星箭快速对接测试的快响卫星测试系统及方法。

背景技术

卫星电测是卫星测试和试验过程中的重要环节，基本贯穿了卫星总装到卫星发射的全过程，而脐带电缆是连接卫星和地面电气支持设备、支持卫星开展地面电测的主要测试电缆组件。脐带电缆一端使用分离电连接器与卫星相连，通常称为电分插头。另一端使用电连接器与火箭或者地面电测设备相连，通常称为分支端。脐带电缆作为星箭电气接口通道、卫星能源供给通道、有线测控信号传输通道和其他卫星状态信号的检测通道，具有极其重要的作用。

传统卫星在单机产品研制和整星研制阶段，均要经历复杂的测试与试验过程，研制周期冗长、成本高。而随着微小卫星尤其是快响卫星的快速发展，对卫星快速测试和快速发射等提出了更高的要求。传统的脐带电缆设计过程中，针对不同研制阶段和不同试验任务，常常研制对应的专用电缆，导致电缆种类多、加工成本高，研制进度慢，不利于实现快速测试；同时多种地测电缆的存在也导致存放和管理困难，存在混用错用的安全隐患。因此，如果能新设计一套脐带电缆，能满足整星各阶段试验对地测电缆的需求，将有效提高快响卫星的快速测试能力。

此外，在快响卫星开展星箭对接操作时，需要对卫星电池健康状态和星箭机械接口匹配状态进行快速测试。传统的脐带电缆设计不提供这两类状态的快速在线测试功能，需要在星箭对接前后分别对卫星加断电进行状态确认测试。一旦对接完成后卫星加电测试才发现状态异常，需要重新拆除星箭对接接口后排查故障，再重复繁琐和耗时的星箭对接操作过程。因此，如果新设计的脐带电缆能够提供电池状态和星箭机械匹配状态的在线监测接口，配合地面检测设备及时发现异常状态并叫停对接过程，将可避免继续执行后续耗时而无意义的星箭对接与加电检测过程，间接提高快响卫星的快速对接和快速发射能力。

发明内容

本发明旨在解决现有卫星的电测脐带电缆和电测设备难以满足快响卫星对快速测试的迫切需求这一难题，针对传统卫星电测电缆设计零散和缺少统一规划的不足，提供一种支持分段重组与星箭快速对接测试的快响卫星测试系统及方法，本发明从全测试阶段统筹考虑电测脐带电缆和地测设备的可重用性，确保在整星的不同测试阶段，各段电缆和测试设备可重组复用，避免测试电缆多次投产，经济性更好；同时减少电缆加工时间，保证了不同测试阶段电测系统的快速构建，有利于实现快响卫星的快速测试。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种支持分段重组与星箭快速对接测试的快响卫星测试系统，其特征在于，包括分离电连接器、脐带电缆、多个电分测试设备以及多个卫星地面电气支持设备，所述脐带电缆包括星箭过渡电缆、地测主电缆、地测延长电缆、地测分支电缆、多条卫星地面设备电缆和多条电分设备电缆，所述地测分支电缆一端通过电连接器与地测主电缆相连、另一端分别通过电连接器与多个卫星地面设备电缆、多个电分设备电缆相连，且每一根卫星地面设备电缆连接到一种卫星地面电气支持设备，每一根电分设备电缆连接到一种电分测试设备，且所述星箭过渡电缆还分别与各个电分测试设备通过连接器相连，所述地测延长电缆串接安装在地测主电缆、地测分支电缆之间，所述地测延长电缆上用于与地测主电缆相连的电连接器、地测分支电缆上用于与地测主电缆或地测延长电缆相连的电连接器相同，所述地测延长电缆上用于与地测分支电缆相连的电连接器、地测主电缆上用于与地测延长电缆或地测分支电缆相连的电连接器相同。

可选地，所述多个卫星地面电气支持设备包括直流电源设备、有线测控设备、星务软件调试设备、电池状态地面监测设备和星箭对接状态监测设备，所述直流电源设备、有线测控设备、星务软件调试设备、电池状态地面监测设备和星箭对接状态监测设备分别与一根卫星地面设备电缆通过连接器相连。

可选地，所述多个电分测试设备包括电分状态监测设备和电分控制设备，所述星箭过渡电缆与电分状态监测设备通过连接器相连以传输星箭分离状态信号、与电分控制设备通过连接器相连以传输星箭电分控制信号。

可选地，所述脐带电缆中的星箭过渡电缆、地测主电缆、地测延长电缆、地测分支电缆、卫星地面设备电缆和电分设备电缆中的至少部分包括正负电源、正负检测回路、差分信号中的一种成对线路，且该成对线路为双绞结构。

可选地，所述分离电连接器分别包括地面供电接口、有线测控接口、星箭对接地面监测接口、电池状态地面监测接口、星务软件的调试接口以及电分状态监测接口，所述地面供电接口、有线测控接口、星箭对接地面监测接口、电池状态地面监测接口、星务软件的调试接口、电分状态监测接口分别与卫星内部的电路接口相连。

可选地，所述星箭对接地面监测接口包括星箭对接地面监测接口正线、星箭对接地面监测接口回线、第一分离开关和第二分离开关，所述第一分离开关和第二分离开关均包括常开状态通道和常闭状态通道，星箭对接加载前第一分离开关和第二分离开关处于非加载状态时常开状态通道和常闭状态通道均默认为常闭导通、常开断路状态，星箭对接加载后常开状态通道和常闭状态通道均变换到常闭断路、常开导通状态，第一分离开关和第二分离开关的常开状态通道串联连接且分别与星箭对接地面监测接口正线、星箭对接地面监测接口回线相连，第一分离开关和第二分离开关的常闭状态通道接卫星内部检测通道，且星箭对接加载前星箭对接地面监测接口的接口测量阻抗值大于预设值，星箭对接加载后星箭对接地面监测接口的接口测量阻抗值小于预设值。

可选地，所述电池状态地面监测接口包括N+1根状态引脚，所述N+1根状态引脚包括N根电池组状态正线和一根蓄电池组地线，N根电池组状态正线与卫星的N个蓄电池组一一对应，且每一根电池组状态正线从对应蓄电池组的第floor(M/2)节单体电池正极引出，其中M为每串电池组包含的单体电池数量，floor(.)为向下取整函数。

可选地，所述分离电连接器为YF1-55Z型电连接器；所述星箭过渡电缆一端为YF1-55TD型电连接器，另一端包括YF1-55Z型电连接器、Y11P-1210ZJ10型电连接器、Y11P-1007ZJ10型电连接器；所述地测主电缆一端为YF1-55TD型电连接器、另一端为Y2-50ZJL型电连接器；所述地测延长电缆一端为Y2-50TK型电连接器、另一端为Y2-50ZJL型电连接器；所述地测分支电缆一端为Y2-50TK型电连接器、另一端包括Y2-24TK型电连接器、Y2-19TK型电连接器、Y2-9TK型电连接器、Y2-7TK型电连接器、Y2-14TK型电连接器、Y11P-1210ZJ10型电连接器、Y11P-1007ZJ10型电连接器；所述卫星地面设备电缆一端连接卫星地面电气支持设备，另一端连接Y2-24ZJL型电连接器、Y2-19ZJL型电连接器、Y2-9ZJL型电连接器、Y2-7ZJL型电连接器、Y2-14ZJL型电连接器中的一种；电分设备电缆，一端连接电分测试设备另一端连接Y11P-1210TK型电连接器、Y11P-1007TK型电连接器中的一种。

此外，本发明还提供一种前述支持分段重组与星箭快速对接测试的快响卫星测试系统的应用方法，包括：

S1)预先确定整星地面作业类型、脐带电缆的电缆分段组合方案、地面电气支持设备的地面地面设备组合方案，其中整星地面作业类型包括：整星总装调试、整星电性能试验、整星EMC试验、整星力学实验、整星热真空试验、星箭接口试验、整星磁试验、发射场电测、星箭对接测试、发射前测试中的部分或全部；所述脐带电缆的电缆分段组合方案包括电缆分段组合方案①～⑥：

电缆分段组合方案①：连接地测主电缆、地测分支电缆、卫星地面设备电缆；

电缆分段组合方案②：连接地测主电缆、地测延长电缆、地测分支电缆、卫星地面设备电缆；

电缆分段组合方案③：连接星箭过渡电缆、地测主电缆、地测延长电缆、地测分支电缆、卫星地面设备电缆；

电缆分段组合方案④：连接地测主电缆、地测延长电缆、地测分支电缆、卫星地面设备电缆以及整星热真空试验的真空罐舱壁已有转接电缆；

电缆分段组合方案⑤：连接星箭过渡电缆、地测主电缆、地测延长电缆、地测分支电缆、多条卫星地面设备电缆和多条电分设备电缆；

电缆分段组合方案⑥：连接星箭过渡电缆、地测主电缆、地测分支电缆、卫星地面设备电缆；

所述地面电气支持设备的地面地面设备组合方案包括地面设备组合方案①～⑤：

地面设备组合方案①：采用直流电源设备、有线测控设备、星务软件调试设备和电池状态地面监测设备；

地面设备组合方案②：采用直流电源设备、有线测控设备和星务软件调试设备；

地面设备组合方案③：采用直流电源设备、有线测控设备、星务软件调试设备、电池状态地面监测设备和星箭对接状态监测设备；

地面设备组合方案④：采用直流电源设备、有线测控设备、星务软件调试设备、电池状态地面监测设备、星箭对接状态监测设备、电分状态监测设备和电分控制设备；

地面设备组合方案⑤：采用电池状态地面监测设备、星箭对接状态监测设备、电分状态监测设备和电分控制设备；

S2)确定当前的整星地面作业类型；

S3)根据当前的整星地面作业类型确定对应的脐带电缆的电缆分段组合方案、以及地面电气支持设备的地面地面设备组合方案：若当前的整星地面作业类型为整星总装调试，则采用电缆分段组合方案①和地面设备组合方案①，若当前的整星地面作业类型为整星电性能试验，则采用电缆分段组合方案②和地面设备组合方案①，若当前的整星地面作业类型为整星EMC试验，则采用电缆分段组合方案③和地面设备组合方案②，若当前的整星地面作业类型为整星力学试验，则采用电缆分段组合方案②和地面设备组合方案③，若当前的整星地面作业类型为整星热真空试验，则采用电缆分段组合方案④和地面设备组合方案①，若当前的整星地面作业类型为星箭接口试验，则采用电缆分段组合方案⑤和地面设备组合方案④，若当前的整星地面作业类型为整星磁试验，则采用电缆分段组合方案③和地面设备组合方案②，若当前的整星地面作业类型为发射场电测，则采用电缆分段组合方案⑥和地面设备组合方案①，若当前的整星地面作业类型为星箭对接测试，则采用电缆分段组合方案③和地面设备组合方案⑤，若当前的整星地面作业类型为发射前测试，则采用电缆分段组合方案⑤和地面设备组合方案④；

S4)根据确定的脐带电缆的电缆分段组合方案、以及地面电气支持设备的地面地面设备组合方案完成当前的整星地面作业类型的测试作业并输出测试结果。

可选地，步骤S4)中在星箭对接测试前包括对电池状态进行检查的步骤：通过电池状态地面监测接口分别采集N个蓄电池组对应的电池组状态正线相对蓄电池组地线的电压值，得到电压集合V＝{V₁,V₂,…,V_N}，其中V₁～V_N分别为第1～N个蓄电池组的电压值，针对电压集合V计算非均衡电压指标V_d＝Max({|V_i-V_j|，i,j＝1,2,…,M,V_i,V_j∈V})，Max表示取最大值函数，V_i,V_j分别为第i,j个蓄电池组的电压值，若非均衡电压指标V_d大于预设阈值，则判定蓄电池组存在电池电量非均衡隐患。

和现有技术相比，本发明具有下述优点：本发明旨在解决现有卫星的电测脐带电缆和电测设备难以满足快响卫星对快速测试的迫切需求这一难题，针对传统卫星电测电缆设计零散和缺少统一规划的不足，提供一种支持分段重组与星箭快速对接测试的快响卫星测试系统，本发明从全测试阶段统筹考虑电测脐带电缆和地测设备的可重用性，确保在整星的不同测试阶段，各段电缆和测试设备可重组复用，避免测试电缆多次投产，经济性更好；同时减少电缆加工时间，保证了不同测试阶段电测系统的快速构建，有利于实现快响卫星的快速测试。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明实施例系统的结构示意图。

图2为本发明实施例中星箭对接地面监测接口的电路结构示意图。

图3为本发明实施例中电池状态地面监测接口的电路结构示意图。

图4为本发明实施例应用方法的基本流程示意图。

图5为本发明实施例中整星地面作业类型和电缆分段组合方案、地面地面设备组合方案之间的映射关系示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本实施例支持分段重组与星箭快速对接测试的快响卫星测试系统包括分离电连接器1、脐带电缆2、多个电分测试设备以及多个卫星地面电气支持设备，，脐带电缆2主要连接快响卫星和火箭平台、地面测试系统，从而对卫星自身的电性能以及星箭电气接口功能进行测试验证，脐带电缆2包括星箭过渡电缆21、地测主电缆22、地测延长电缆23、地测分支电缆24、多条卫星地面设备电缆25和多条电分设备电缆26，所述地测分支电缆24一端通过电连接器与地测主电缆22相连、另一端分别通过电连接器与多个卫星地面设备电缆25、多个电分设备电缆26相连，且每一根卫星地面设备电缆25连接到一种卫星地面电气支持设备，每一根电分设备电缆26连接到一种电分测试设备，且所述星箭过渡电缆21还分别与各个电分测试设备通过连接器相连，所述地测延长电缆23串接安装在地测主电缆22、地测分支电缆24之间，所述地测延长电缆23上用于与地测主电缆22相连的电连接器、地测分支电缆24上用于与地测主电缆22或地测延长电缆23相连的电连接器相同，所述地测延长电缆23上用于与地测分支电缆24相连的电连接器、地测主电缆22上用于与地测延长电缆23或地测分支电缆24相连的电连接器相同。其中，分离电连接器1安装在卫星舱壁上，星箭过渡电缆21与地测主电缆22相连的电连接器安装在火箭舱壁上。需要说明的是，前述电连接器既可以为连接座，也可以为连接座匹配的连接头其可以在满足相互匹配关系的前提下按需选择。

如图1所示，本实施例中多个卫星地面电气支持设备包括直流电源设备3、有线测控设备4、星务软件调试设备5、电池状态地面监测设备6和星箭对接状态监测设备7，所述直流电源设备3、有线测控设备4、星务软件调试设备5、电池状态地面监测设备6和星箭对接状态监测设备7分别与一根卫星地面设备电缆25通过连接器相连。

如图1所示，本实施例中多个电分测试设备包括电分状态监测设备8和电分控制设备9，所述星箭过渡电缆21与电分状态监测设备8通过连接器相连以传输星箭分离状态信号、与电分控制设备9通过连接器相连以传输星箭电分控制信号。

作为一种可选的实施方式，为了降低干扰，本实施例中脐带电缆2中的星箭过渡电缆21、地测主电缆22、地测延长电缆23、地测分支电缆24、卫星地面设备电缆25和电分设备电缆26中的至少部分包括正负电源、正负检测回路、差分信号中的一种成对线路，且该成对线路为双绞结构。如RS-422测控信号，星务软件调试信号的电缆通路均采用成对双绞设计，电源的正负通路也采用8组正负双绞设计等。所有电缆接头都自带保护盖，并用棉线固定。

本实施例中，卫星的分离电连接器1安装在快响卫星的舱壁上。分离电连接器1提供卫星的各类电气接口，通过脐带电缆可以连接到卫星外部的各类设备平台，对卫星功能或者分离电连接器1的电分功能进行测试。如图1所示，本实施例中分离电连接器1分别包括地面供电接口11、有线测控接口12、星箭对接地面监测接口13、电池状态地面监测接口14、星务软件的调试接口15以及电分状态监测接口16，所述地面供电接口11、有线测控接口12、星箭对接地面监测接口13、电池状态地面监测接口14、星务软件的调试接口15、电分状态监测接口16分别与卫星内部的电路接口相连。

地面供电接口11用于对星上蓄电池组进行充电，并可直接提供卫星工作所需电源，为确保供电电缆的可靠性，供电电源的正极与负极均采用8点8线并联设计。

有线测控接口12主要是RS-422接口，用于连接星务计算机，提供有线的遥控上行通道及有线的遥测下行通道，其在卫星地面测试阶段与无线射频测控通道构成备份关系，可相互进行验证。

如图2所示，本实施例中星箭对接地面监测接口13包括星箭对接地面监测接口正线、星箭对接地面监测接口回线、第一分离开关和第二分离开关，所述第一分离开关和第二分离开关均包括常开状态通道和常闭状态通道，星箭对接加载前第一分离开关和第二分离开关处于非加载状态时常开状态通道和常闭状态通道均默认为常闭导通、常开断路状态，星箭对接加载后常开状态通道和常闭状态通道均变换到常闭断路、常开导通状态，第一分离开关和第二分离开关的常开状态通道串联连接且分别与星箭对接地面监测接口正线、星箭对接地面监测接口回线相连，第一分离开关和第二分离开关的常闭状态通道接卫星内部检测通道，且星箭对接加载前星箭对接地面监测接口13的接口测量阻抗值大于预设值，星箭对接加载后星箭对接地面监测接口13的接口测量阻抗值小于预设值。在传统卫星设计中，分离开关的状态信号仅送到到卫星内部检测接口，用于卫星检测分离开关状态。本实施例在选用第一分离开关和第二分离开关的常闭通道信号分别送到卫星检测接口基础上，还将第一分离开关和第二分离开关的常开通道先进行串联，再送到卫星星表的分离电连接器，作为星箭对接地面监测接口，用于地面检测分离开关的状态，以支持地面的快速星箭对接操作。本实施例中，在星箭对接前，2个分离开关处于非加载状态，星箭对接地面监测接口内部的2个常开通道开关处于断路状态，串联后仍为断路状态，接口测量阻抗值≥10MΩ；而星箭对接成功后，2个分离开关处于加载状态，星箭对接地面监测接口内部的2个常开通道开关均应处于导通状态，串联后仍为导通状态，接口测量阻抗值≤10Ω。如果星箭对接过程中未出现接口阻抗从大到小的跳变，则表明星箭接口出现对接不到位的异常状况。本实施例中，第一分离开关和第二分离开关两个分离开关采用4KX-2C，每个分离开关内部有独立的4路分离开关，其中第2路和第3路用于卫星星务系统判断星箭分离状态，剩下第1路则用于地面监测星箭分离开关状态。

如图2所示，本实施例中星箭对接地面监测接口包括星箭对接状态地面检测正线和星箭对接状态地面检测回线，其中星箭对接状态地面检测正线与第一分离开关的公共端子1-0相连，第一分离开关的常开状态端子1-ck与第二分离开关的公共端子1-0相连，第二分离开关的常开状态端子1-ck与星箭对接状态地面检测回线相连。通过星箭对接地面监测接口将卫星的2个分离开关的常开信号串联后引入到脐带电缆，可以在脐带电缆分支端直接测量和判断星箭对接状态。通过普通万用表的电阻档测量阻抗值是否从>10MΩ跳变到<10Ω即可判断是否完成正常对接。

电池状态地面监测接口14用于从蓄电池组引出，直接送到星表的分离电连接器1中，用于地面监测蓄电池的健康状态。快响卫星常采用简单的蓄电池组串-并设计方案，即蓄电池组先M串后再N并，为监测每串蓄电池组的电池均衡状态，需要引出N串蓄电池组的中值电压到电池状态地面监测接口。如图3所示，本实施例中电池状态地面监测接口14包括N+1根状态引脚，所述N+1根状态引脚包括N根电池组状态正线和一根蓄电池组地线，N根电池组状态正线与卫星的N个蓄电池组一一对应，且每一根电池组状态正线从对应蓄电池组的第floor(M/2)节单体电池正极引出，其中M为每串电池组包含的单体电池数量，floor(.)为向下取整函数。如图3所示，本实施例中蓄电池采用7串3并的设计方案，电池状态地面监测接口14的N+1根状态引脚包括3根电池组状态正线和一根蓄电池组地线。通过将卫星蓄电池组的中值电压信号引入到脐带电缆2，最终引导地面的电池状态地面监测设备(如万用表)，提供一种监测蓄电池组单体电池均衡状态的手段。

星务软件的调试接口15主要是星务程序主处理器BM3803MGRH的在线调试口，采用RS-422信号传输，该接口还包括一路控制信号，用于实现星上代码自启动和调试器下载代码启动模式的切换。

电分状态监测接口16主要在星箭过渡电缆的第一电连接器上提供2路直通信号，用于卫星采集判断分离电连接器1是否正常电分成功。

如图1所示，本实施例中分离电连接器1为YF1-55Z型电连接器；所述星箭过渡电缆21一端为YF1-55TD型电连接器，另一端包括YF1-55Z型电连接器、Y11P-1210ZJ10型电连接器、Y11P-1007ZJ10型电连接器；所述地测主电缆22一端为YF1-55TD型电连接器、另一端为Y2-50ZJL型电连接器；所述地测延长电缆23一端为Y2-50TK型电连接器、另一端为Y2-50ZJL型电连接器；所述地测分支电缆24一端为Y2-50TK型电连接器、另一端包括Y2-24TK型电连接器、Y2-19TK型电连接器、Y2-9TK型电连接器、Y2-7TK型电连接器、Y2-14TK型电连接器、Y11P-1210ZJ10型电连接器、Y11P-1007ZJ10型电连接器；所述卫星地面设备电缆25一端连接卫星地面电气支持设备，另一端连接Y2-24ZJL型电连接器、Y2-19ZJL型电连接器、Y2-9ZJL型电连接器、Y2-7ZJL型电连接器、Y2-14ZJL型电连接器中的一种；电分设备电缆26，一端连接电分测试设备另一端连接Y11P-1210TK型电连接器、Y11P-1007TK型电连接器中的一种。

本实施例中，脐带电缆2包括星箭过渡电缆21、地测主电缆22、地测延长电缆23、地测分支电缆24、多条卫星地面设备电缆25和多条电分设备电缆26，下文将分别对脐带电缆2的上述各段电缆分别进行详细说明：

第一段为星箭过渡电缆21，用于实现卫星与火箭控制系统、火箭内部的电气连接。一端采用YF1-55TD，与卫星舱壁的分离电连接器YF-55Z配对使用。另一端分为3个分支，一个电连接器安装于火箭的舱壁，型号采用与卫星星表的分离电连接器一致，即YF1-55Z。另外2个分支，用于连接火箭的电分控制平台。其中一个分支采用Y11P-1210ZJ10电连接器，用于连接火箭的电分状态监测电路，将2路电分插座的通断信号送给火箭平台，并从箭遥数据下传；另一个分支采用Y11P-1007ZJ10电连接器，用于连接火箭的电分控制信号，用于发送指令控制分离电连接器的电动脱插操作。星箭过渡电缆21在整星的前期总装测试过程中可不参与脐带电缆的连接，直到发射场电测才需加入，以简化测试系统的搭建。星箭过渡电缆21在发射场测试时，接入后除正常的星箭电缆功能外，还可起到延长整个脐带电缆总长的功能。星箭过渡电缆21的接点定义设计详情参见表1。

表1：星箭过渡电缆21的接点定义。

二段为地测主电缆22，一端采用YF1-55TD电连接器，连接第一段电缆的YF1-55Z，也可以直接连接卫星星表的分离电连接器YF1-55Z；而另一端则采用Y2-50ZJL电连接器，用于连接第三段电缆。地测主电缆22内部传输星表分离电连接器中的所有电气通路。地测主电缆22的详细设计参见表2。

表2地测主电缆22的接点定义。

第三段为地测延长电缆23，长度大于5米，两端均采用大型环境试验中穿舱/穿墙常用的Y2型电连接器，用于连接第二段和第四段电测电缆，一起到延长卫星地面测试电缆的功能，可应对无线测试、EMC、力/热环境试验和磁试验等对电测电缆长度有特殊要求的电测场景。地测延长电缆23的详细设计参见表3。

表3：地测延长电缆接点定义。

第四段为地测分支电缆24，用于将第三段电缆中的各类信号进行分类，对应不同的测试电连接器，以对应不同的测试设备；一端采用Y2-50TK电连接器，用于与第2段/第三段的Y2-50ZJL电连接器进行连接，另一端则主要采用Y2型头孔电连接器(TK)作为各类接口电连接器，并且采用不同的针脚型号，以防止插错。按照电气接口分为直流电源设备连接电连接器Y2-24TK、有线测控设备连接电连接器Y2-19TK、星务软件调试设备连接电连接器DB-9TK、电池状态地面监测设备连接电连接器Y2-7TK、星箭对接状态监控设备连接电连接器Y2-14TK。地测分支电缆24的详细设计参见表4。

表4：地测分支电缆接点定义。

第五段为卫星地面设备电缆25，用于连接各类地面电气支持设备。设备电缆5一端采用与第四段匹配的ZJ型Y2电连接器(具体如图1所示)，另一端均设计成符合设备连接要求的接头形式。卫星地面设备电缆25可以根据实际测试内容和测试要求进行增减。卫星地面设备电缆25的详细设计参见表5。

表5：卫星地面设备电缆接点定义。

第六段为电分设备电缆26，用于连接地面的电分测试设备。电分设备电缆26一端采用与第一段/第四段电分接口匹配的TK型Y11P电连接器(具体如图1所示)，另一端均设计成符合设备连接要求的接头形式。电分设备电缆26可以根据实际测试内容和测试要求进行增减。电分设备电缆26的详细设计参见表6。

表6：电分设备电缆接点定义。

需注意在无需电池状态地面监测设备的配置中，需将对应的卫星地面设备电缆移除或者实施其他有效的接口保护措施，以降低对应电缆直连卫星内部电池带来的管理风险。

如图4所示，本实施例还提供一种前述支持分段重组与星箭快速对接测试的快响卫星测试系统的应用方法，包括：

S1)预先确定整星地面作业类型、脐带电缆2的电缆分段组合方案、地面电气支持设备的地面地面设备组合方案，其中整星地面作业类型包括：整星总装调试、整星电性能试验、整星EMC试验、整星力学实验、整星热真空试验、星箭接口试验、整星磁试验、发射场电测、星箭对接测试、发射前测试中的部分或全部；所述脐带电缆2的电缆分段组合方案包括电缆分段组合方案①～⑥：

电缆分段组合方案①：连接地测主电缆22、地测分支电缆24、卫星地面设备电缆25；

电缆分段组合方案②：连接地测主电缆22、地测延长电缆23、地测分支电缆24、卫星地面设备电缆25；

电缆分段组合方案③：连接星箭过渡电缆21、地测主电缆22、地测延长电缆23、地测分支电缆24、卫星地面设备电缆25；

电缆分段组合方案④：连接地测主电缆22、地测延长电缆23、地测分支电缆24、卫星地面设备电缆25以及整星热真空试验的真空罐舱壁已有转接电缆；

电缆分段组合方案⑤：连接星箭过渡电缆21、地测主电缆22、地测延长电缆23、地测分支电缆24、多条卫星地面设备电缆25和多条电分设备电缆26；

电缆分段组合方案⑥：连接星箭过渡电缆21、地测主电缆22、地测分支电缆24、卫星地面设备电缆25；

所述地面电气支持设备的地面地面设备组合方案包括地面设备组合方案①～⑤：

地面设备组合方案①：采用直流电源设备3、有线测控设备4、星务软件调试设备5和电池状态地面监测设备6；

地面设备组合方案②：采用直流电源设备3、有线测控设备4和星务软件调试设备5；

地面设备组合方案③：采用直流电源设备3、有线测控设备4、星务软件调试设备5、电池状态地面监测设备6和星箭对接状态监测设备7；

地面设备组合方案④：采用直流电源设备3、有线测控设备4、星务软件调试设备5、电池状态地面监测设备6、星箭对接状态监测设备7、电分状态监测设备8和电分控制设备9；

地面设备组合方案⑤：采用电池状态地面监测设备6、星箭对接状态监测设备7、电分状态监测设备8和电分控制设备9；

S2)确定当前的整星地面作业类型；

S3)根据当前的整星地面作业类型确定对应的脐带电缆2的电缆分段组合方案、以及地面电气支持设备的地面地面设备组合方案：若当前的整星地面作业类型为整星总装调试，则采用电缆分段组合方案①和地面设备组合方案①，若当前的整星地面作业类型为整星电性能试验，则采用电缆分段组合方案②和地面设备组合方案①，若当前的整星地面作业类型为整星EMC试验，则采用电缆分段组合方案③和地面设备组合方案②，若当前的整星地面作业类型为整星力学试验，则采用电缆分段组合方案②和地面设备组合方案③，若当前的整星地面作业类型为整星热真空试验，则采用电缆分段组合方案④和地面设备组合方案①，若当前的整星地面作业类型为星箭接口试验，则采用电缆分段组合方案⑤和地面设备组合方案④，若当前的整星地面作业类型为整星磁试验，则采用电缆分段组合方案③和地面设备组合方案②，若当前的整星地面作业类型为发射场电测，则采用电缆分段组合方案⑥和地面设备组合方案①，若当前的整星地面作业类型为星箭对接测试，则采用电缆分段组合方案③和地面设备组合方案⑤，若当前的整星地面作业类型为发射前测试，则采用电缆分段组合方案⑤和地面设备组合方案④，如图5所示；

S4)根据确定的脐带电缆2的电缆分段组合方案、以及地面电气支持设备的地面地面设备组合方案完成当前的整星地面作业类型的测试作业并输出测试结果。

快响卫星多采用低成本设计，蓄电池组不配置均衡模块和蓄电池组连接继电器盒，存在因单体电池差异而导致电量不均衡的隐患，需要在星箭对接前对电池状态进行检查。因此，本实施例步骤S4)中在星箭对接测试前包括对电池状态进行检查的步骤：通过电池状态地面监测接口14分别采集N个蓄电池组对应的电池组状态正线相对蓄电池组地线的电压值，得到电压集合V＝{V₁,V₂,…,V_N}，其中V₁～V_N分别为第1～N个蓄电池组的电压值，针对电压集合V计算非均衡电压指标V_d＝Max({|V_i-V_j|，i,j＝1,2,…,M,V_i,V_j∈V})，Max表示取最大值函数，V_i,V_j分别为第i,j个蓄电池组的电压值，若非均衡电压指标V_d大于预设阈值，则判定蓄电池组存在电池电量非均衡隐患。本实施例中，如果非均衡电压指标V_d≥20mV，则认为蓄电池组存在电池电量非均衡隐患，需要地面干预处理。

综上所述，本实施例支持分段重组与星箭快速对接测试的快响卫星测试系统具有下述优点：1、本发明从整星全阶段测试任务对测试系统要求出发，通过电缆分段式设计和地面设备可组合方案设计，可实现测试系统的快速重组和灵活配置。通过复用各段电缆，可减少电缆加工时间，保证了测试系统的经济性与快速构建，有利于实现快响卫星的快速测试。2、本发明新增星箭对接地面监测接口和电池状态地面监测接口及测试方法，确保在无需卫星/火箭平台加电的条件下即可监视星箭对接过程中关键状态量是否异常，有效提高星箭对接效率，确保了卫星的快速测试与快速发射。3、本发明的星箭对接地面监测接口与使用方法设计中，通过两个开关状态通道的串联设计，既满足对星箭对接状态的有效监测，又减少了接口对分离电连接器有限针脚资源的占用；4、本发明的电池状态地面监测接口与方法设计中，无需引出电池组总电压信号，同时在使用判据中也无需采用总电压信息，可有效减少对分离电连接器的有限针脚资源的占用，并消除电池组总电压信号引出带来的安全风险。5、本发明的电分测试设备可复用于星箭电缆电分接口测试和后续电动分离电连接器的脱插控制，消除手动拔插电连接器带来的操作不便和安全风险。总而言之，本实施例支持分段重组与星箭快速对接测试的快响卫星测试系统可根据整星当前地面作业类型而采用不同的脐带电缆分段组合方案和地面设备组合方案，改变传统卫星电测电缆设计分散和缺少统一规划的不足，从全测试阶段统筹考虑电测脐带电缆和电测设备的用途，确保测试系统的灵活配置和快速构建，有利于实现快响卫星的快速测试。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种支持分段重组与星箭快速对接测试的快响卫星测试系统，其特征在于，包括分离电连接器(1)、脐带电缆(2)、多个电分测试设备以及多个卫星地面电气支持设备，所述脐带电缆(2)包括星箭过渡电缆(21)、地测主电缆(22)、地测延长电缆(23)、地测分支电缆(24)、多条卫星地面设备电缆(25)和多条电分设备电缆(26)，所述地测分支电缆(24)一端通过电连接器与地测主电缆(22)相连、另一端分别通过电连接器与多个卫星地面设备电缆(25)、多个电分设备电缆(26)相连，且每一根卫星地面设备电缆(25)连接到一种卫星地面电气支持设备，每一根电分设备电缆(26)连接到一种电分测试设备，且所述星箭过渡电缆(21)还分别与各个电分测试设备通过连接器相连，所述地测延长电缆(23)串接安装在地测主电缆(22)、地测分支电缆(24)之间，所述地测延长电缆(23)上用于与地测主电缆(22)相连的电连接器、地测分支电缆(24)上用于与地测主电缆(22)或地测延长电缆(23)相连的电连接器相同，所述地测延长电缆(23)上用于与地测分支电缆(24)相连的电连接器、地测主电缆(22)上用于与地测延长电缆(23)或地测分支电缆(24)相连的电连接器相同。

2.根据权利要求1所述的支持分段重组与星箭快速对接测试的快响卫星测试系统，其特征在于，所述多个卫星地面电气支持设备包括直流电源设备(3)、有线测控设备(4)、星务软件调试设备(5)、电池状态地面监测设备(6)和星箭对接状态监测设备(7)，所述直流电源设备(3)、有线测控设备(4)、星务软件调试设备(5)、电池状态地面监测设备(6)和星箭对接状态监测设备(7)分别与一根卫星地面设备电缆(25)通过连接器相连。

3.根据权利要求2所述的支持分段重组与星箭快速对接测试的快响卫星测试系统，其特征在于，所述多个电分测试设备包括电分状态监测设备(8)和电分控制设备(9)，所述星箭过渡电缆(21)与电分状态监测设备(8)通过连接器相连以传输星箭分离状态信号、与电分控制设备(9)通过连接器相连以传输星箭电分控制信号。

4.根据权利要求3所述的支持分段重组与星箭快速对接测试的快响卫星测试系统，其特征在于，所述脐带电缆(2)中的星箭过渡电缆(21)、地测主电缆(22)、地测延长电缆(23)、地测分支电缆(24)、卫星地面设备电缆(25)和电分设备电缆(26)中的至少部分包括正负电源、正负检测回路、差分信号中的一种成对线路，且该成对线路为双绞结构。

5.根据权利要求1～4中任意一项所述的支持分段重组与星箭快速对接测试的快响卫星测试系统，其特征在于，所述分离电连接器(1)分别包括地面供电接口(11)、有线测控接口(12)、星箭对接地面监测接口(13)、电池状态地面监测接口(14)、星务软件的调试接口(15)以及电分状态监测接口(16)，所述地面供电接口(11)、有线测控接口(12)、星箭对接地面监测接口(13)、电池状态地面监测接口(14)、星务软件的调试接口(15)、电分状态监测接口(16)分别与卫星内部的电路接口相连。

6.根据权利要求5所述的支持分段重组与星箭快速对接测试的快响卫星测试系统，其特征在于，所述星箭对接地面监测接口(13)包括星箭对接地面监测接口正线、星箭对接地面监测接口回线、第一分离开关和第二分离开关，所述第一分离开关和第二分离开关均包括常开状态通道和常闭状态通道，星箭对接加载前第一分离开关和第二分离开关处于非加载状态时常开状态通道和常闭状态通道均默认为常闭导通、常开断路状态，星箭对接加载后常开状态通道和常闭状态通道均变换到常闭断路、常开导通状态，第一分离开关和第二分离开关的常开状态通道串联连接且分别与星箭对接地面监测接口正线、星箭对接地面监测接口回线相连，第一分离开关和第二分离开关的常闭状态通道接卫星内部检测通道，且星箭对接加载前星箭对接地面监测接口(13)的接口测量阻抗值大于预设值，星箭对接加载后星箭对接地面监测接口(13)的接口测量阻抗值小于预设值。

7.根据权利要求6所述的支持分段重组与星箭快速对接测试的快响卫星测试系统，其特征在于，所述电池状态地面监测接口(14)包括N+1根状态引脚，所述N+1根状态引脚包括N根电池组状态正线和一根蓄电池组地线，N根电池组状态正线与卫星的N个蓄电池组一一对应，且每一根电池组状态正线从对应蓄电池组的第floor(M/2)节单体电池正极引出，其中M为每串电池组包含的单体电池数量，floor(.)为向下取整函数。

8.根据权利要求6所述的支持分段重组与星箭快速对接测试的快响卫星测试系统，其特征在于，所述分离电连接器(1)为YF1-55Z型电连接器；所述星箭过渡电缆(21)一端为YF1-55TD型电连接器，另一端包括YF1-55Z型电连接器、Y11P-1210ZJ10型电连接器、Y11P-1007ZJ10型电连接器；所述地测主电缆(22)一端为YF1-55TD型电连接器、另一端为Y2-50ZJL型电连接器；所述地测延长电缆(23)一端为Y2-50TK型电连接器、另一端为Y2-50ZJL型电连接器；所述地测分支电缆(24)一端为Y2-50TK型电连接器、另一端包括Y2-24TK型电连接器、Y2-19TK型电连接器、Y2-9TK型电连接器、Y2-7TK型电连接器、Y2-14TK型电连接器、Y11P-1210ZJ10型电连接器、Y11P-1007ZJ10型电连接器；所述卫星地面设备电缆(25)一端连接卫星地面电气支持设备，另一端连接Y2-24ZJL型电连接器、Y2-19ZJL型电连接器、Y2-9ZJL型电连接器、Y2-7ZJL型电连接器、Y2-14ZJL型电连接器中的一种；电分设备电缆(26)，一端连接电分测试设备另一端连接Y11P-1210TK型电连接器、Y11P-1007TK型电连接器中的一种。

9.一种权利要求1～8中任意一项所述的支持分段重组与星箭快速对接测试的快响卫星测试系统的应用方法，其特征在于，包括：

S1)预先确定整星地面作业类型、脐带电缆(2)的电缆分段组合方案、地面电气支持设备的地面地面设备组合方案，其中整星地面作业类型包括：整星总装调试、整星电性能试验、整星EMC试验、整星力学实验、整星热真空试验、星箭接口试验、整星磁试验、发射场电测、星箭对接测试、发射前测试中的部分或全部；所述脐带电缆(2)的电缆分段组合方案包括电缆分段组合方案①～⑥：

电缆分段组合方案①：连接地测主电缆(22)、地测分支电缆(24)、卫星地面设备电缆(25)；

电缆分段组合方案②：连接地测主电缆(22)、地测延长电缆(23)、地测分支电缆(24)、卫星地面设备电缆(25)；

电缆分段组合方案③：连接星箭过渡电缆(21)、地测主电缆(22)、地测延长电缆(23)、地测分支电缆(24)、卫星地面设备电缆(25)；

电缆分段组合方案④：连接地测主电缆(22)、地测延长电缆(23)、地测分支电缆(24)、卫星地面设备电缆(25)以及整星热真空试验的真空罐舱壁已有转接电缆；

电缆分段组合方案⑤：连接星箭过渡电缆(21)、地测主电缆(22)、地测延长电缆(23)、地测分支电缆(24)、多条卫星地面设备电缆(25)和多条电分设备电缆(26)；

电缆分段组合方案⑥：连接星箭过渡电缆(21)、地测主电缆(22)、地测分支电缆(24)、卫星地面设备电缆(25)；

所述地面电气支持设备的地面地面设备组合方案包括地面设备组合方案①～⑤：

地面设备组合方案①：采用直流电源设备(3)、有线测控设备(4)、星务软件调试设备(5)和电池状态地面监测设备(6)；

地面设备组合方案②：采用直流电源设备(3)、有线测控设备(4)和星务软件调试设备(5)；

地面设备组合方案③：采用直流电源设备(3)、有线测控设备(4)、星务软件调试设备(5)、电池状态地面监测设备(6)和星箭对接状态监测设备(7)；

地面设备组合方案④：采用直流电源设备(3)、有线测控设备(4)、星务软件调试设备(5)、电池状态地面监测设备(6)、星箭对接状态监测设备(7)、电分状态监测设备(8)和电分控制设备(9)；

地面设备组合方案⑤：采用电池状态地面监测设备(6)、星箭对接状态监测设备(7)、电分状态监测设备(8)和电分控制设备(9)；

S2)确定当前的整星地面作业类型；

S3)根据当前的整星地面作业类型确定对应的脐带电缆(2)的电缆分段组合方案、以及地面电气支持设备的地面地面设备组合方案：若当前的整星地面作业类型为整星总装调试，则采用电缆分段组合方案①和地面设备组合方案①，若当前的整星地面作业类型为整星电性能试验，则采用电缆分段组合方案②和地面设备组合方案①，若当前的整星地面作业类型为整星EMC试验，则采用电缆分段组合方案③和地面设备组合方案②，若当前的整星地面作业类型为整星力学试验，则采用电缆分段组合方案②和地面设备组合方案③，若当前的整星地面作业类型为整星热真空试验，则采用电缆分段组合方案④和地面设备组合方案①，若当前的整星地面作业类型为星箭接口试验，则采用电缆分段组合方案⑤和地面设备组合方案④，若当前的整星地面作业类型为整星磁试验，则采用电缆分段组合方案③和地面设备组合方案②，若当前的整星地面作业类型为发射场电测，则采用电缆分段组合方案⑥和地面设备组合方案①，若当前的整星地面作业类型为星箭对接测试，则采用电缆分段组合方案③和地面设备组合方案⑤，若当前的整星地面作业类型为发射前测试，则采用电缆分段组合方案⑤和地面设备组合方案④；

S4)根据确定的脐带电缆(2)的电缆分段组合方案、以及地面电气支持设备的地面地面设备组合方案完成当前的整星地面作业类型的测试作业并输出测试结果。

10.根据权利要求9所述的支持分段重组与星箭快速对接测试的快响卫星测试系统的应用方法，其特征在于，步骤S4)中在星箭对接测试前包括对电池状态进行检查的步骤：通过电池状态地面监测接口(14)分别采集N个蓄电池组对应的电池组状态正线相对蓄电池组地线的电压值，得到电压集合V＝{V₁,V₂,…,V_N}，其中V₁～V_N分别为第1～N个蓄电池组的电压值，针对电压集合V计算非均衡电压指标V_d＝Max({|V_i-V_j|，i,j＝1,2,…,M,V_i,V_j∈V})，Max表示取最大值函数，V_i,V_j分别为第i,j个蓄电池组的电压值，若非均衡电压指标V_d大于预设阈值，则判定蓄电池组存在电池电量非均衡隐患。

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