CN113348763B - 模块化可重构多用途航天器测试用等效器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种模块化可重构多用途航天器测试用等效器，包括：等效器上位机、等效器前端机、等效器电缆，所述等效器电缆连接航天器和所述等效器前端机的电接口，所述等效器前端机通过以太网口与所述等效器上位机连接，其中：所述等效器前端机包括调理机箱和PXI机箱，所述调理机箱对航天器与地面测试设备进行电气隔离，所述PXI机箱实现等效器信息处理，所述调理机箱与所述PXI机箱之间通过电缆连接。本发明提供的模块化可重构多用途航天器测试用等效器大大提高了等效器生产效率，降低了生产成本，提高了型号研制的效率并减小了成本。

Description

模块化可重构多用途航天器测试用等效器

技术领域

本发明涉及深空探测航天器测试装置，特别涉及模块化可重构多用途航天器测试用等效器。

背景技术

月球及深空探测航天器经常采用多器联合探测方式，在综合测试时，为方便器间接口测试以及分系统接口测试，可以使用等效器代替部分探测航天器的功能接口。传统航天器电接口测试阶段，对于不同的等效任务和功能，需要为每个任务进行地面等效器的研制，而航天器实际使用的电接口类别有限，相同或相近的接口设计可以用在不同等效任务中，重复对相同或相近的接口进行等效器设计会降低型号研制效率，增加研发成本，地面设备的通用性差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模块化可重构多用途航天器测试用等效器，以解决重复对相同或相近的接口进行等效器设计降低型号研制效率和地面设备通用性的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：提供了一种模块化可重构多用途航天器测试用等效器，包括：等效器上位机、等效器前端机、等效器电缆，所述等效器电缆连接航天器和所述等效器前端机的电接口，所述等效器前端机通过以太网口与所述等效器上位机连接，其中：所述等效器前端机包括调理机箱和PXI机箱，所述调理机箱对航天器与地面测试设备进行电气隔离，所述PXI机箱实现等效器信息处理，所述调理机箱与所述PXI机箱之间通过电缆连接。

进一步地，所述调理机箱包括：43路OC门处理模块、64路AN信号输出模块、20路供电母线处理模块以及2通道PCM码流输出处理模块。

进一步地，所述43路OC门处理模块包括40路OC门输入处理电路、3路OC门输出处理电路以及4路指令母线输入。

进一步地，所述3路OC门输出处理电路通过所述等效器上位机设置为任意组合方式同时输出。

进一步地，所述PXI机箱采用工业化总线PXI Express测试平台。

进一步地，所述PXI Express测试平台的总线速率为1GB/s。

进一步地，所述PXI机箱包括PXI-6255板卡、PXI-6259板卡、PXI-6723板卡、PXI-8433/4板卡以及PXI-1553/4板卡，所述等效器前端机和所述PXI机箱间通过电缆NI SHC68-68-EPM连接所述PXI-6255板卡，通过NI SHC68-68-EPM电缆连接所述PXI-6259板卡，通过NI SH68-C68-S电缆连接所述PXI-6723板卡，通过10P10C电缆连接所述PXI-8433/4板卡，所述PXI-1553/4板卡直接连接至等效器面板上。

进一步地，所述等效器前端机包括电源管理模块，所述电源管理模块控制等效器的上电时序。

进一步地，所述电源管理模块中采用隔离变压器完成与市电的电气隔离。

进一步地，所述等效器上位机为安装windows系统的笔记本电脑。

本发明提供的模块化可重构多用途航天器测试用等效器具有以下有益效果：

(1)、本发明提供的模块化可重构多用途航天器测试用等效器充分利用航天器电接口一致性较高的特点，完成常用电接口模块化设计，可作为各种等效器的组成模块，为地面测试设备研制提供设计模块。

(2)、本发明提供的模块化可重构多用途航天器测试用等效器的设计模块功能定义清晰，接口清楚，满足快速重构不同等效功能的等效器的需求。

(3)、本发明提供的模块化可重构多用途航天器测试用等效器大大提高了等效器生产效率，降低了生产成本，提高了型号研制的效率并减小了成本。

进一步地，所述等效器前端机的调理机箱的各电接口等效处理模块，采用隔离模块设计，实现所述等效器前端机调理机箱与被测航天器电接口安全、可靠的电气隔离，并尽可能复现真实电接口。

进一步地，所述等效器前端机的PXI机箱的各电接口，采用隔离板卡连接，实现所述等效器前端机的PXI机箱与被测航天器电接口安全、可靠的电气隔离，并尽可能复现真实电接口。

附图说明

下面结合附图对发明作进一步说明：

图1为本发明实施例一提供的模块化可重构多用途航天器测试用等效器的模块结构示意图；

图2为本发明实施例提供的OC门输入接口示意图；

图3为本发明实施例提供的OC门输出接口示意图；

图4为本发明实施例提供的PCM码流接口示意图；

图5为本发明实施例三提供的模块化可重构多用途航天器测试用等效器的模块结构示意图。

在上述图中：

101：等效器上位机；102：等效器前端机；102a：调理机箱；102b：PXI机箱；103：等效器电缆；104：航天器；105：I/O输入与输出模块；106：电源管理模块；11a：43路OC门处理模块；12a：64路AN信号输出模块；13a：20路供电母线处理模块；14a：2通道PCM码流输出处理模块；11b：PXI-6255板卡；12b：PXI-6259板卡；13b：PXI-6723板卡；14b：PXI-8433/4板卡；15b：PXI-1553/4板卡；21：限流电阻22：指令母线；701：等效器上位机；702：等效器前端机；702a：调理机箱；702b：PXI机箱；703：等效器电缆；704：航天器；705：I/O输入与输出模块；706：电源管理模块；71a：43路OC门处理模块；72a：64路AN信号输出模块；73a：20路供电母线处理模块；71b：PXI-6255板卡；72b：PXI-6259板卡；73b：PXI-6723板卡；74b：PXI-8344/4板卡

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的模块化可重构多用途航天器测试用等效器作进一步详细说明。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率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

本发明的核心思想在于，提供的模块化可重构多用途航天器测试用等效器充分利用航天器电接口一致性较高的特点，完成常用电接口模块化设计，可作为各种等效器的组成模块，为地面测试设备研制提供设计模块；等效器的设计模块功能定义清晰，接口清楚，满足快速重构不同等效功能的等效器的需求；本发明提供的模块化可重构多用途航天器测试用等效器大大提高了等效器生产效率，降低了生产成本，提高了型号研制的效率并减小了成本。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的模块化可重构多用途航天器测试用等效器的模块结构示意图。参照图1，模块化可重构多用途航天器测试用等效器100包括：等效器上位机101、等效器前端机102、等效器电缆103，所述等效器电缆103连接航天器104和所述等效器前端机102的电接口，所述等效器前端机102通过以太网口与所述等效器上位机101连接，其中：所述等效器前端机102包括调理机箱102a和PXI机箱102b，所述调理机箱102a对航天器104与地面测试设备进行电气隔离，所述PXI机箱102b实现等效器信息处理，所述调理机箱102a与所述PXI机箱102b之间通过电缆连接。

进一步地，所述调理机箱102a包括：43路OC门处理模块11a、64路AN信号输出模块12a、20路供电母线处理模块13a以及2通道PCM码流输出处理模块14a，所述43路OC门处理模块11a包括40路OC门输入处理电路、3路OC门输出处理电路以及4路指令母线输入。所述3路OC门输出处理电路通过所述等效器上位机101设置为任意组合方式同时输出。

优选地，所述等效器电缆103与所述等效器前端机102连接的电连接器的接触件上设置有供等效器前端机102的I/O输入与输出模块105采集的无源跨点信号，用于自动识别所连接电缆，并可在等效器前端机102的操作面板上采用指示灯显示电缆连接状态。

优选地，所述等效器前端机102包括电源管理模块106，所述电源管理模块106可控制等效器的上电时序，根据综合测试的要求将等效器上电时间设置为在航天器104上电前或上电后；所述电源管理模块106利用朝阳电源及配电电路为等效器前端机102提供与市电隔离的若干组电源，可为所述等效器前端机102提供+5V，+15V，+12V隔离电源，等效器接入市电的供电接口，采用隔离变压器完成与市电的电气隔离，保证被测航天器104综测的安全、可靠。

在本实施例中，所述调理机箱102a包括：一个I/O输入与输出模块105，用于完成所属等效器电缆103的识别；一个电源管理模块106，用于控制所属等效器的上电时序，根据综合测试的要求将等效器上电时间设置为在被测航天器104上电后，所述电源管理模块16利用朝阳电源及配电电路为等效器前端机102提供与市电隔离的5组电源，可为所述等效器前端机102提供+5V，+15V，+12V隔离电源；两个43路OC门处理模块11a，用于检测共计80路OC门指令脉冲，1路指令母线输入电压监测，并输出可自行设定任意同时输出组合的3路OC门指令驱动；一个64路AN信号输出模块12a，用于向航天器104提供40路模拟量遥测信号；一个20路供电母线处理模块13a，用于完成11路全调节母线的负载模拟并监测母线电压；一个2通道PCM码流输出处理模块14a，不使用；一个4通道RS-422通信模块，用于完成1主1备共计两路RS-422通信。

进一步地，所述PXI机箱102b包括PXI-6255板卡11b、PXI-6259板卡12b、PXI-6723板卡13b、PXI-8433/4板卡14b以及PXI-1553/4板卡15b，所述等效器前端机和所述PXI机箱间通过电缆NISHC68-68-EPM连接所述PXI-6255板卡11b，通过NI SHC68-68-EPM电缆连接所述PXI-6259板卡12b，通过NI SH68-C68-S电缆连接所述PXI-6723板卡13b，通过10P10C电缆连接所述PXI-8433/4板卡14b，所述PXI-1553/4板卡15b直接连接至等效器面板上，所述PXI机箱102b采用工业化总线PXI Express测试平台，所述PXI Express测试平台的总线速率为1GB/s。

在本实施例中，所述PXI机箱102b包括5块板卡，其中，PXI-6255板卡11b、PXI-6259板卡12b以及PXI-6723板卡13b用于模拟信号的采集与输出，作为串口通信的PXI-8344/4板卡14b与调理机箱102a连接，1块PXI-1553/4板卡15b不经过调理机箱，直接与等效器电缆103连接；调理机箱面板上的若干接插件与电缆分支相连。

所述等效器上位机101通过以太网口与所述等效器前端机102连接，用于实现等效器上位机101基于B-S架构登录所述等效器前端机102进行信息交互，所述等效器上位机101是安装windowSXP系统的笔记本电脑，运行等效器上位机软件。

在本实施例中，所述1553B总线通信模块，完成航天器1553B总线终端模拟，根据1553B通信协议，模拟总线通信。能够对总线数据进行实时显示，并记录保存。所述RS-422总线通信模块，采用隔离型标准板卡实现总线通信；根据RS-422通信协议，模拟总线通信。能够对总线数据进行实时显示，并记录保存。

图2为本发明实施例提供的OC门输入接口示意图；图3为本发明实施例提供的OC门输出接口示意图。参照图2以及图3，所述43路OC门处理模块11a包括遥控指令输入、3条可任意组合同时输出的OC门指令驱动和4路指令母线输入。等效器限流保护措施使用限流电阻21完成对指令母线22的保护。电接口等效采集输入OC门信号，在显示终端上显示波形，并进行判别，显示各条指令模拟执行的情况；对于需要反馈给被测航天器的执行结果，等效器通过1553B总线上对应的遥测通道向被测航天器发送遥测数据。航天器不提供指令母线回线，等效器通过判别OC门波形，在等效器上位机上显示指令母线电压监测曲线，发生故障时，记录下故障发生时的所有状态并通知用户。

等效器对指令母线的功率消耗不大于0.5W。AD采样电路的精度不低于5mV，采样率1k Hz。3路OC门指令同时输出时，每路驱动能力不小于200mA，脉宽80±10ms。

图4为本发明实施例提供的PCM码流接口示意图。参照图4，所述PCM通信模块，通过PCM信号+CP信号的接口方式与航天器相连。数据通道采用主备两组CP/PCM信号传输，硬件接口采用HI201开关形式。

实施例二

本实施例中的模块化可重构多用途航天器测试用等效器与实施例一的等效器在模块的选择上完全一样，而对模块资源的利用率和连接航天器的电缆不同，事实上，在实际型号综测过程中，两台等效器既可以同时使用，也可以互为备份使用。仍然参照图1，本实施例中的模块化可重构多用途航天器测试用等效器与实施例一的不同之处在于：两个43路OC门处理模块11a，用于检测共计28路OC门指令脉冲，并完成2路指令母线的母线电压监测；一个64路AN信号输出12a，用于向被测航天器提供13路模拟量遥测信号；一个20路供电母线处理模块13a，用于完成3路全调节母线的负载模拟并监测母线电压；一个2通道PCM码流输出处理模块14a，用于完成1主1备共计两路PCM输出；一个4通道RS-422通信模块15a，不使用；一个4通道1553B通信模块16a，用于完成3个RT模拟。

实施例三

本实施例中的模块化可重构多用途航天器测试用等效器和实施例一以及实施例二的等效器之间在模块选择、模块资源利用和连接电缆上均不同。图5为本发明实施例三提供的模块化可重构多用途航天器测试用等效器的模块结构示意图。参照图5，所述等效器电缆703为1套电缆，所述调理机箱702a包括一个I/O输入与输出模块705，用于完成所属等效器电缆703的识别；一个电源管理模块706，用于控制所属等效器的上电时序，根据综合测试的要求将所述等效器上电时间设置为在被测航天器704上电后；所述等效器前端机702的电源管理模块706利用朝阳电源及配电电路为等效器前端机702提供与市电隔离的5组电源，可为所述等效器前端机提供+5V，+15V，+12V隔离电源；1个43路OC门处理模块71a，用于检测共计25路OC门指令脉冲，并完成1路指令母线的母线电压监测；一个64路AN信号输出模块72a，用于向被测航天器704提供20路模拟量遥测信号；一个20路供电母线处理模块73a，用于完成8路全调节母线的负载模拟并监测母线电压。所述PXI机箱702b包括4块板卡，其中，PXI-6255板卡71b、PXI-6259板卡72b以及PXI-6723板卡73b用于模拟信号的采集与输出，作为串口通信的PXI-8344/4板卡74b与调理机箱702a连接；调理机箱面板上的若干接插件与电缆分支相连。所述等效器上位机701通过以太网口与所述等效器前端机702连接，用于实现等效器上位机701基于B-S架构登录所述等效器前端机702进行信息交互，所述等效器上位机701是安装windowsXP系统的笔记本电脑，运行等效器上位机软件。

在上述三个实施例中，根据不同的电接口等效需求，将组成等效器可选择的模块通过不同组合，形成三台不同的等效器，大大提高了等效器可靠性，降低了等效器自身测试生产成本，提高了型号研制的效率并减小了成本。

本领域普通技术人员应当理解的是这里所描述的方法和系统可以以各种形式的硬件、软件、固件、专用处理机或它们的组合实现。尤其是，至少本发明的一部分包括程序指令的应用程序优选实现。这些程序指令被确实地包括在一个或多个程序存储设备(包括但不限于硬盘，磁性软盘，RAM，ROM，CD，ROM等)里，并且可由任何包括适合结构的设备或机器，例如一种具有处理器、内存和输入/输出接口的通用数字计算机执行。还应当理解由于附图中描述的一些系统的组成部件和处理步骤优选地以软件实现，所以，系统模块(或者方法步骤的逻辑流程)之间的连接可能不同，这取决于本发明的编程方式。根据这里给出的指导，相关领域的普通技术人员将能够设计出本发明的这些以及类似的实施方式。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种模块化可重构多用途航天器测试用等效器，其特征在于，包括：等效器上位机、等效器前端机、等效器电缆，所述等效器电缆连接航天器和所述等效器前端机的电接口，所述等效器前端机通过以太网口与所述等效器上位机连接，其中：所述等效器前端机包括调理机箱和PXI机箱，所述调理机箱对航天器与地面测试设备进行电气隔离，所述PXI机箱实现等效器信息处理，所述调理机箱与所述PXI机箱之间通过电缆连接。

2.如权利要求1所述的模块化可重构多用途航天器测试用等效器，其特征在于，所述调理机箱包括：43路OC门处理模块、64路AN信号输出模块、20路供电母线处理模块以及2通道PCM码流输出处理模块。

3.如权利要求2所述的模块化可重构多用途航天器测试用等效器，其特征在于，所述43路OC门处理模块包括40路OC门输入处理电路、3路OC门输出处理电路以及4路指令母线输入。

4.如权利要求3所述的模块化可重构多用途航天器测试用等效器，其特征在于，所述3路OC门输出处理电路通过所述等效器上位机设置为任意组合方式同时输出。

5.如权利要求1所述的模块化可重构多用途航天器测试用等效器，其特征在于，所述PXI机箱采用工业化总线PXI Express测试平台。

6.如权利要求5所述的模块化可重构多用途航天器测试用等效器，其特征在于，所述PXI Express测试平台的总线速率为1GB/s。

7.如权利要求1所述的模块化可重构多用途航天器测试用等效器，其特征在于，所述PXI机箱包括PXI-6255板卡、PXI-6259板卡、PXI-6723板卡、PXI-8433/4板卡以及PXI-1553/4板卡，所述等效器前端机和所述PXI机箱间通过电缆NI SHC68-68-EPM连接所述PXI-6255板卡，通过NI SHC68-68-EPM电缆连接所述PXI-6259板卡，通过NI SH68-C68-S电缆连接所述PXI-6723板卡，通过10P10C电缆连接所述PXI-8433/4板卡，所述PXI-1553/4板卡直接连接至等效器面板上。

8.如权利要求1所述的模块化可重构多用途航天器测试用等效器，其特征在于，所述等效器前端机包括电源管理模块，所述电源管理模块控制等效器的上电时序。

9.如权利要求8所述的模块化可重构多用途航天器测试用等效器，其特征在于，所述电源管理模块中采用隔离变压器完成与市电的电气隔离。

10.如权利要求1所述的模块化可重构多用途航天器测试用等效器，其特征在于，所述等效器上位机为安装windows系统的笔记本电脑。

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