一种通用便携的卫星遥控遥测设备及方法
技术领域
本发明涉及航天卫星单机遥控遥测技术领域,具体涉及一种通用便携的卫星遥控遥测设备及方法。
背景技术
近些年来,随着航天领域的快速发展,卫星单机系统的数量快速增长,涉及到卫星单机输出数据检测和为卫星单机提供载荷模拟数据的测试工作就尤其重要。目前卫星单机系统种类多样,接口类型广泛,卫星单机前期在实验室测试后还需要到外场做进一步测试,现在缺乏一种对不同卫星单机通用的且适合方便携带的卫星遥控遥测设备。
现有的卫星单机测试设备接口类型和接口数量均有限制,设备结构不易搬动,连接电缆复杂,不能满足卫星单机系统接口类型多样、接口数量多的特点,且在更换测试场地时容易对设备内部造成影响,重新搭建测试环境耗时耗力。
发明内容
本发明提供了一种通用便携的卫星遥控遥测设备及方法,解决了以上所述的卫星单机测试设备复杂不易便携的技术问题。
本发明为解决上述技术问题提供了一种通用便携的卫星遥控遥测设备,包括:
集成一体的网络通信模块、遥控遥测模块、锁相环输出时钟频率配置模块;
所述网络通信模块用于实现卫星遥控遥测设备与笔记本电脑的数据传输;
所述遥控遥测模块用于实现模拟量采集、控制卫星单机加断电、遥测卫星单机输出脉冲信号和卫星单机同步;
所述锁相环输出时钟频率配置模块用于在线修改锁相环输出时钟频率。
可选的,所述网络通信模块包括:MAC层处理模块及IP层处理模块;
MAC层处理模块接收物理层输入的数据,对数据进行检测、判断和去MAC头处理,处理后的数据传输到IP层处理模块;同时,MAC层处理模块还对IP层处理模块输出的数据进行加MAC头处理,组帧后的数据经过物理层接口输出;
IP层处理模块和MAC层处理模块处理方式类似,IP层处理模块对接收的数据进行去UDP头处理,对要发送的数据进行加UDP头处理。
可选的,所述网络通信模块包括网络数据接收模块及网络数据发送模块,所述网络数据接收模块包含数据通道接收缓存模块、命令通道接收缓存模块,网络数据发送模块包含数据通道发送缓存模块、命令通道发送缓存模块;
数据通道接收缓存模块对网络接收的数据进行缓存,命令通道接收缓存模块对网络接收的命令进行缓存;
数据通道发送缓存模块对要通过网络输出的数据进行预缓存,命令通道发送模块对要通过网络输出的命令进行预缓存。
可选的,所述网络数据发送模块包括:通道拆分模块、载荷数据发送模块、遥控指令发送模块;
通道拆分模块读取网络数据接收模块缓存的数据,然后对读取的定制格式的数据帧进行检测帧头标识、判断帧计数连续性、寄存通道标识信息操作,最后通过区分通道标识把去除帧头信息后的有效数据传输到载荷数据发送模块或者遥控指令发送模块分别发送。
可选的,所述载荷数据发送模块包括:SDRAM模块、位宽转换模块、发送接口时序模块;
SDRAM模块对通道拆分模块传输的大量载荷数据帧进行缓存,同时留出SDRAM的读空、可读数据量信息;
位宽转换模块在SDRAM缓存非空时就读出SDRAM缓存里的数据,然后把读出的数据位宽进行转换,转换后的数据位宽支持8bit/4bit/2bit/1bit四种模式,转换后的数据写进FIFO中进行缓存;
发送接口时序模块在位宽转换模块FIFO非空且可读数据量够一次发送正程时就读出一次正程的数据量,按照预先设置的接口时序输出数据,发送接口时序的正程、逆程、时钟频率、时钟沿与数据的对齐关系、门控信号电平极性、数据位宽、同步异步均可设置,支持多种类型的接口形式。
可选的,所述遥控指令发送模块包括:遥控指令发送FIFO模块、发送接口时序模块;
遥控指令发送FIFO模块对通道拆分模块传输的遥控指令进行缓存处理,同时留出读空、可读数据量等信息;
其中,发送接口时序模块复用载荷数据发送模块的发送接口时序模块。
可选的,所述网络数据接收模块还包括缓存剩余空间组帧模块、数据FIFO模块、帧长FIFO模块、接收接口时序模块、接收FIFO模块、接收组帧模块及多通道复接模块;
所述缓存剩余空间组帧模块用于对网络数据发送模块里的SDRAM和发送FIFO的读空、可读数据量信息进行组帧处理,然后把组帧后的数据写进数据FIFO模块里缓存,把组帧后的帧长信息写进帧长FIFO模块里缓存;
接收接口时序模块用于根据协议接收数据,然后把接收的数据写进接收FIFO模块里进行缓存;
接收组帧模块用于通过判断接收FIFO模块是否非空来读取接收FIFO缓存的数据,然后对数据进行组帧处理,包括加帧头标识、帧计数、通道标识等信息,最后把组帧后的数据写进数据FIFO模块里缓存,把组帧后的帧长信息写进帧长FIFO模块里缓存;
所述多通道复接模块用于轮循判断前级各个接收通道组帧后的帧长FIFO模块是否非空,如果帧长FIFO模块非空则读出帧长信息,接着判断对应通道的数据FIFO模块的可读数据量是否大于等于帧长信息,如果数据FIFO模块的可读数据量大于等于帧长信息则读出对应帧长的数据,最后对数据进行组帧操作后把组帧后的数据传输到网络通信模块。
可选的,所述遥控遥测模块包括:模拟量遥测模块、OC遥测模块、OC遥控模块、秒脉冲遥控模块;
模拟量遥测模块用于控制模数转换芯片,接收卫星单机输出的电压量,把模拟量转换为数字量后写进RAM里进行缓存;通过笔记本电脑发送命令来读取寄存器值,然后进行图像化或者表格化处理;
OC遥测模块用于接收卫星单机输出的脉冲信号,实时监测脉冲信号的有效脉冲宽度和有效脉冲个数;
OC遥控模块用于输出有效脉冲宽度可配置、有效脉冲信号电平极性可配置的单个脉冲信号,控制卫星单机加电/断电;
秒脉冲遥控模块用于输出有效脉冲宽度可配置、有效脉冲信号电平极性可配置、有效脉冲信号个数可配置的周期脉冲信号,与卫星单机系统进行硬件同步。
可选的,所述锁相环输出时钟频率配置模块包括:寄存器控制模块、锁相环重配置模块、锁相环模块;
寄存器控制模块用于实现配置寄存器的读写操作,在线修改寄存器值;
锁相环重配置模块用于接收寄存器控制模块输出的参数信息,配置控制寄存器,使锁相环模块按照协议约定的模式工作;
锁相环模块用于输出时钟信号,为其他模块提供工作时钟。
本发明提供了一种用于如前所述的通用便携的卫星遥控遥测设备的卫星遥控遥测方法,包括:
通过网络通信模块实现卫星遥控遥测设备与笔记本电脑的数据传输;
通过遥控遥测模块实现模拟量采集、控制卫星单机加断电、遥测卫星单机输出脉冲信号和卫星单机同步;
通过锁相环输出时钟频率配置模块用于在线修改锁相环输出时钟频率。
有益效果:本发明提供了一种通用便携的卫星遥控遥测设备及方法,包括:网络通信模块,实现卫星遥控遥测设备与笔记本电脑的数据传输;遥控遥测模块,实现模拟量采集、控制卫星单机加断电、遥测卫星单机输出脉冲信号和卫星单机同步;锁相环输出时钟频率配置模块,支持在线修改锁相环输出时钟频率。该方案通用化设计,网络通信带宽高,发送数据帧格式可定制,接口类型多样,接口时序可配置,设备小巧易携带,能够在短时间内为卫星单机系统提供测试环境。方便卫星单机系统外场测试。不仅包括与卫星单机之间的遥控遥测通信,还可提供接口数据位宽可配置的载荷数据模拟源。
卫星单机系统进行外场测试时,由于更换场地需要重新搭建测试环境,可以高效准确的恢复测试环境,保障测试工作准时有序进行。不仅包括与卫星单机之间的遥控遥测通信,还可提供接口数据位宽可配置的载荷数据模拟源。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,并可依照说明书的内容予以实施,以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本申请的一部分,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1为本发明通用便携的卫星遥控遥测设备技术方案模块图;
图2为图1的网络通信模块的数据流程图;
图3为图1的数据发送模块的数据流程图;
图4为图1的数据接收模块的数据流程图;
图5为图1的遥控遥测模块的信号流程图;
图6为图1锁相环输出时钟频率配置模块的处理流程图;
图7为本发明通用便携的卫星遥控遥测设备及方法的功能原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本发明,并非用于限定本发明的范围。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书,本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是,附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例,仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
需要说明的是,当组件被称为“固定于”另一个组件,它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件,它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件,它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1至图7所示,本发明提供了一种通用便携的卫星遥控遥测设备。包括网络通信模块,数据发送模块,数据接收模块,遥控遥测模块,锁相环输出时钟频率配置模块。所述网络通信模块实现笔记本电脑和卫星遥控遥测设备之间的通信;所述数据发送模块接收笔记本电脑通过网线发送的数据帧,经过缓存后按照协议要求时序把数据输出给卫星单机系统;所述数据接收模块根据协议要求接收卫星单机系统输出的遥测数据,经过缓存后根据协议重新组帧将数据传输到网络通信模块;所述遥控遥测模块接收卫星单机系统输出的模拟量信号和脉冲信号,输出单个脉冲信号控制卫星单机系统加断电,输出周期脉冲信号和卫星单机系统同步;所述锁相环输出时钟频率配置模块实现锁相环输出时钟频率的在线修改。
参照图1,本发明实施例包括:网络通信模块、数据发送模块、数据接收模块、遥控遥测模块、锁相环输出时钟频率配置模块。
参照图2,网络通信模块包括:MAC层处理模块、IP层处理模块、网络数据接收模块、网络数据发送模块、软核处理模块。MAC层处理模块接收物理层输入的数据,对数据进行检测、判断和去MAC头处理,处理后的数据传输到IP层处理模块;同时,MAC层处理模块还对IP层处理模块输出的数据进行加MAC头处理,组帧后的数据经过物理层接口输出。IP层处理模块和MAC层处理模块处理方式类似,IP层处理模块对接收的数据进行去UDP头处理,对要发送的数据进行加UDP头处理。
更具体的,网络数据接收模块包括:数据通道接收缓存模块、命令通道接收缓存模块。数据通道接收缓存模块对网络接收的数据进行缓存,命令通道接收缓存模块对网络接收的命令进行缓存。网络数据发送模块包括:数据通道发送缓存模块、命令通道发送缓存模块。数据通道发送缓存模块对要通过网络输出的数据进行预缓存,命令通道发送模块对要通过网络输出的命令进行预缓存。
参照图3,网络数据发送模块还包括:通道拆分模块、载荷数据发送模块、遥控指令发送模块。通道拆分模块读取网络数据接收模块缓存的数据,然后对读取的定制格式的数据帧进行检测帧头标识、判断帧计数连续性、寄存通道标识信息操作,最后通过区分通道标识把去除帧头信息后的有效数据传输到载荷数据发送模块或者遥控指令发送模块分别发送。
继续参照图3,载荷数据发送模块包括:SDRAM模块、位宽转换模块、发送接口时序模块。SDRAM模块对通道拆分模块传输的大量载荷数据帧进行缓存,同时留出SDRAM的读空、可读数据量信息。位宽转换模块在SDRAM缓存非空时就读出SDRAM缓存里的数据,然后把读出的数据位宽进行转换,转换后的数据位宽支持8bit/4bit/2bit/1bit四种模式,转换后的数据写进FIFO中进行缓存。发送接口时序模块在位宽转换模块FIFO非空且可读数据量够一次发送正程时就读出一次正程的数据量,按照预先设置的接口时序输出数据,发送接口时序的正程、逆程、时钟频率、时钟沿与数据的对齐关系、门控信号电平极性、数据位宽、同步异步均可设置,支持多种类型的接口形式。
继续参照图3,遥控指令发送模块包括:遥控指令发送FIFO模块、发送接口时序模块。遥控指令发送FIFO模块对通道拆分模块传输的遥控指令进行缓存处理,同时留出读空、可读数据量等信息。发送接口时序模块复用载荷数据发送模块的发送接口时序模块。
参照图4,网络数据接收模块还包括:数据发送通道发送缓存剩余空间组帧模块(简称缓存剩余空间组帧模块)、接收接口时序模块、接收FIFO模块、接收组帧模块、数据FIFO模块、帧长FIFO模块、多通道复接模块。缓存剩余空间组帧模块对网络数据发送模块里的SDRAM和发送FIFO的读空、可读数据量信息进行组帧处理,然后把组帧后的数据写进数据FIFO模块里缓存,把组帧后的帧长信息写进帧长FIFO模块里缓存。笔记本电脑通过对数据发送通道发送缓存状态信息的判断决定是否向卫星遥控遥测设备发送载荷模拟数据或者遥控指令。
继续参照图4,接收接口时序模块根据协议接收数据,然后把接收的数据写进接收FIFO模块里进行缓存。接收组帧模块通过判断接收FIFO模块是否非空来读取接收FIFO缓存的数据,然后对数据进行组帧处理,包括加帧头标识、帧计数、通道标识等信息,最后把组帧后的数据写进数据FIFO里缓存,把组帧后的帧长信息写进帧长FIFO里缓存。多通道复接模块轮循判断前级各个接收通道组帧后的帧长FIFO是否非空,如果帧长FIFO非空则读出帧长信息,接着判断对应通道数据FIFO的可读数据量是否大于等于帧长信息,如果数据FIFO的可读数据量大于等于帧长信息则读出对应帧长的数据,最后对数据进行组帧操作后把组帧后的数据传输到网络通信模块。
参照图5,遥控遥测模块包括:模拟量遥测模块、OC遥测模块、OC遥控模块、秒脉冲遥控模块。模拟量遥测模块控制模数转换芯片,接收卫星单机输出的电压量,把模拟量转换为数字量后写进RAM里进行缓存;可以通过笔记本电脑发送命令来读取寄存器值,然后进行图像化或者表格化处理。OC遥测模块接收卫星单机输出的脉冲信号,实时监测脉冲信号的有效脉冲宽度和有效脉冲个数。OC遥控模块输出有效脉冲宽度可配置、有效脉冲信号电平极性可配置的单个脉冲信号,控制卫星单机加电/断电。秒脉冲遥控模块输出有效脉冲宽度可配置、有效脉冲信号电平极性可配置、有效脉冲信号个数可配置的周期脉冲信号,与卫星单机系统进行硬件同步。
参照图6,锁相环输出时钟频率配置模块包括:寄存器控制模块、锁相环重配置模块、锁相环模块。寄存器控制模块实现配置寄存器的读写操作,可在线修改寄存器值。锁相环重配置模块接收寄存器控制模块输出的参数信息,配置控制寄存器,使锁相环可以按照协议约定的模式工作。锁相环模块输出时钟信号,为其他模块提供工作时钟,由于锁相环模块输出时钟信号的频率可配置,所以系统其他模块的工作时钟是可调的,整个卫星遥控遥测系统更具灵活性。
本发明的卫星遥控遥测设备采用通用化设计,接口类型多样,接口时序可配置,可适配多种型号的卫星单机系统。发送数据帧格式可定制,网络通信带宽高,可以为卫星单机系统提供不同格式的高速载荷模拟数据和遥控指令数据。设备一体化集成,小巧易携带,能够在短时间内为卫星单机系统提供测试环境。卫星单机系统进行外场测试时,由于更换场地需要重新搭建测试环境,本发明的卫星遥控遥测设备可以高效准确的恢复测试环境,保障测试工作准时有序进行。
本发明的有益效果包括:
本发明采用通用化设计,接口类型多样,接口时序可配置,可适配多种型号的卫星单机系统。
本发明发送数据帧格式可定制,笔记本电脑与卫星遥控遥测设备之间的网络通信带宽高,可以为卫星单机系统提供不同格式的载荷模拟数据帧和遥控指令数据帧。
本发明的卫星遥控遥测设备一体化集成,接口铭牌清晰,小巧易携带,能够在短时间内为卫星单机系统提供测试环境。卫星单机系统进行外场测试时,由于更换场地需要重新搭建测试环境,本发明的卫星遥控遥测设备可以高效准确的恢复测试环境,保障测试工作准时有序进行。
本领域内的技术人员应明白,本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此,本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制,尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换,而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换,其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。