CN113972946B - 非测控链路遥控遥测上下行通信装置及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了非测控链路遥控遥测上下行通信装置及其实现方法，通信装置通过总线适配器、总线与卫星接口连接，包括：总线数据收发单元用于通过总线适配器进行遥控遥测上下行数据的收发；应用单元用于对遥控遥测数据进行记录、显示、存储，与总线数据收发单元建立数据传输连接；协议单元用于根据上下行数据传输格式，对前端数据接收模块收发的数据根据装置配置进行格式转换，获取遥控遥测有效数据；驱动单元用于提供总线适配器的操作接口，并驱动总线适配器。本发明适用于微小卫星的地面测试，当测控上下行链路无法正常工作或地面测控设备紧缺时，依然可以利用本发明提供的通信装置搭建卫星非测控上下行通信链路，完成卫星地面测试。

Description

非测控链路遥控遥测上下行通信装置及其实现方法

技术领域

本发明涉及卫星通信技术，特别是涉及一种非测控链路遥控遥测上下行通信装置及其实现方法。

背景技术

目前，针对微小卫星的测试，还是套用大卫星的测试模式，通过测控设备和测试前端软件实现卫星与地面系统的遥测遥控上下行通信。这种测试模式需要很多的地面测试设备去搭建测试系统，搭建这种测试系统增加了人力物力的耗费，同时复杂的系统更容易出现操作上的错误。而且当星上测控上下行链路无法正常工作、星上测控模块未安装或地面测控设备紧缺时，这种测试模式无法满足微小卫星的测试需求。

随着国内外商业航天的发展，微小卫星是目前商业航天发展的重要方向之一，它具有体积小、重量轻、研发周期短、研发投入低等优势，但从另一方面看，研发周期短、投入低、生产批量大等特性，对卫星地面测试提出了新的挑战。如何搭建合理的卫星测试系统、制定适宜的卫星测试方案，高效优质完成卫星地面测试任务，成为微小卫星研发生产过程中的重要环节。

现有微小卫星测试模式的弊端有以下几点：

(1)对于批量化微小卫星测试，需要使用大量的测控设备去搭建地面测试系统，极大增加设备成本和人力成本；

(2)在测试期间，当测控上下行链路出现异常时，测试人员无法控制和获取卫星状态信息，不利于卫星故障排查；

(3)当星上测控模块未安装时，不能通过测控上下行链路完成星上非测控模块的测试任务，拖延卫星生产研制进度。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种非测控链路遥控遥测上下行通信装置及其实现方法，适用于微小卫星的地面测试，当测控上下行链路无法正常工作或地面测控设备紧缺时，依然可以利用本发明提供的非测控链路遥控遥测上下行通信装置搭建卫星非测控上下行通信链路，完成卫星地面测试。

本发明的第一方面，提供了一种非测控链路遥控遥测上下行通信装置，所述通信装置通过总线适配器、总线与卫星接口连接，包括：

总线数据收发单元，用于通过总线适配器进行遥控遥测上下行数据的收发；

应用单元，用于对遥控遥测数据进行记录、显示、存储，与总线数据收发单元建立数据传输连接；

协议单元，用于根据上下行数据传输格式，对总线数据收发单元收发的数据根据配置进行格式转换，获取遥控遥测有效数据；

驱动单元，用于提供总线适配器的操作接口，并驱动总线适配器。

进一步的，所述应用单元还包括：显示模块，用于显示星地间通信的遥控遥测数据以及通信状态信息；日志模块，用于记录配置更改、总线选择、总线启停操作；存储模块，用于存储遥测下行原始数据、操作日志记录。

进一步的，所述协议单元还包括：总线模块，用于选择总线的类型；网卡模块，用于TCP/IP网络通信；配置模块，用于对上下行数据格式以及监听端口/IP进行配置。

进一步的，所述总线的类型为CAN总线、SPI总线、RS232总线、I2C总线中的任意一种。

进一步的，所述装置还包括遥控前端单元，用于向总线数据收发单元发送遥控指令，以及接收协议单元进行格式转换后的遥控遥测有效数据。

本发明的第二方面，提供了一种非测控链路遥控遥测上下行通信装置的实现方法，所述实现方法包括：

利用总线数据收发单元通过总线适配器进行遥控遥测上下行数据的收发；

利用应用单元对遥控遥测数据进行记录、显示、存储，与前端数据接收单元建立数据传输连接；

利用协议单元根据上下行数据传输格式，对前端数据接收单元收发的数据根据装置配置进行处理，获取遥控遥测有效数据域；

利用驱动单元提供总线适配器的操作接口，并驱动总线适配器。

进一步的，所述实现方法还包括：利用显示模块显示星地间通信的遥控遥测数据以及通信状态信息；利用日志模块记录配置更改、总线选择、总线启停操作；利用存储模块存储遥测下行原始数据、操作日志记录。

进一步的，所述实现方法还包括：利用总线模块选择总线的类型；利用网卡模块进行TCP/IP网络通信；利用配置模块对上下行数据格式以及监听端口/IP进行配置。

本发明第三方面，提供了一种非测控链路地面测试系统，该系统包括：如上所述的非测控链路遥控遥测上下行通信装置。

本发明提供的一种非测控链路遥控遥测上下行通信装置及其实现方法，可以与综合测试软件结合使用搭建一种非测控链路地面测试系统，当星上测控上下行链路无法正常工作、星上测控模块未安装或地面测控设备紧缺时，非测控链路地面测试系统可以作为一种补充测试手段，完成非测控模块地面测试任务，加速微小卫星的测试进程，这种测试方法简化了卫星的测试系统，提高了卫星的测试效率，本发明的有益效果有：

1)简化了测试系统，地面测控设备不再是不可缺少的设备，对于星上非测控模块的功能和性能测试，可采用这种测试模式节约测控设备使用成本，加速测试进程；

2)测试期间，当测控上下行链路断出现异常，无法通过上下行链路接收到遥测数据时，使用非测控链路上下行通信装置仍然能够获取星上数据供测试人员判读状态和定位异常，降低了卫星测试过程中的风险；

3)星上测控模块未安装或者缺失时，可以通过该发明继续完成测试任务，不会影响测试进度；

4)根据不同需求扩展各种地检总线，满足不同型号地检测试需求；

5)与现有综合测试系统无缝结合，通过现有测试系统与非测控链路上下行链路装置的配合使用，实现数据的接收和发送。

附图说明

图1是本发明实施例的非测控链路地面测试系统结构示意图；

图2是本发明实施例的非测控链路遥控遥测上下行通信装置结构示意图；

图3是本发明实施例中非测控链路遥控遥测上下行通信装置的实现方法示意图；

图4是本发明实施例中非测控链路遥控遥测上下行通信装置的实现方法流程图；

图5是本发明实施例中非测控链路遥控遥测上下行通信装置的上行链路实现方法示意图；

图6是本发明实施例中非测控链路遥控遥测上下行通信装置的下行链路实现方法示意图；

图7是本发明实施例的非测控链路遥控遥测上下行通信装置的另一种结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明实施例中的一种非测控链路遥控遥测上下行通信装置14应用于非测控链路地面测试系统10中，如图1所示，卫星接口11与地检总线适配器13通过地检总线12连接，地检总线适配器13与非测控链路遥控遥测上下行通信装置14连接。

如图2所示，本实施例提供了一种非测控链路遥控遥测上下行通信装置14，包括总线数据收发单元141，用于通过总线适配器进行遥控遥测上下行数据的收发；应用单元142，用于对遥控遥测数据进行记录、显示、存储，与总线数据收发单元建立数据传输连接；协议单元143，用于根据上下行数据传输格式，对总线数据收发单元141收发的数据根据装置的配置进行格式转换，获取遥控遥测有效数据；驱动单元144，用于提供总线适配器的操作接口，并驱动总线适配器13，实现装置14与总线适配器13的通信。其中，应用单元142还包括显示模块1421，用于显示星地间通信的遥控遥测数据以及通信状态信息；日志模块1422，用于记录配置更改、总线选择、总线启停操作；存储模块1423，用于存储遥测下行原始数据、操作日志记录。协议单元143还包括：总线模块1431，用于选择总线的类型；网卡模块1432，用于TCP/IP网络通信，实现装置14与遥控前端单元的数据交换；配置模块1433，用于对上下行数据格式以及监听端口/IP进行配置，对上下行数据进行格式化处理。除了上述单元和模块以外，装置14还可以包括其他单元和模块，然而，由于这些部件与本公开实施例的内容无关，因此在这里省略其图示和描述。

具体实施过程中，非测控链路遥控遥测上下行通信装置14通过网卡模块1432用TCP/IP协议与遥控前端单元建立连接，地检总线适配器13通过地检总线12与卫星接口11连接。发送指令时，遥控前端单元将遥控指令发送给非测控链路遥控遥测上下行通信装置14，非测控链路遥控遥测上下行通信装置14把指令处理后通过总线适配器13发送给卫星；接收遥测时，卫星将遥测帧通过总线适配器13发送给非测控链路遥控遥测上下行通信装置14，非测控链路遥控遥测上下行通信装置14将遥测帧处理后发送给遥控前端单元，同时遥测原帧也会在装置14的显示模块1421上显示。非测控链路遥控遥测上下行通信装置14能够兼容多种通信协议，通过与相应的适配器配合使用，可以支持总线的类型包括但不限于CAN总线、SPI总线、RS232总线、I2C总线。

非测控链路遥控遥测上下行通信装置14的星地通信的实现方法如图3所示，利用总线数据收发单元141通过总线适配器13进行遥控遥测上下行数据的比特流收发，实现非测控链路遥控遥测上下行通信装置14与星上总线的数据交换；利用应用单元142对遥控遥测数据进行记录、显示、存储，与前端数据接收单元141建立数据传输连接；利用协议单元143根据上下行数据传输格式，对前端数据接收单元收发的数据根据装置14配置进行处理，获取遥控遥测有效数据域；利用驱动单元144提供总线适配器13的操作接口，并驱动总线适配器13。数据通过应用单元142、协议单元143、驱动单元144、总线数据收发单元141到达星上，方便的实现星地间的上下行链路。针对不同型号通信总线的不同，只需要选择相应的总线配置即可，不需要改变通信装置14的其它部分，很大程度的提升了通信装置14对不同型号地检测试的兼容能力，减少了测试人员的工作量，提高了测试效率。

实现非测控链路遥控遥测上下行通信装置14时，如图4所示，用户首先要选择总线类型，装置会自动检查该总线是否存在，若选择的总线存在，然后配置总线参数，再连接总线适配器13，连接成功后再设置遥控遥测监听端口，打听监听成功后就可以实现遥控遥测上下行通信。

具体实施过程中，非测控链路遥控遥测上下行通信装置14包括上行链路实现方法和下行链路实现方法，其中，非测控链路遥控遥测上下行装置14的上行链路具体实现方式如图5所示，装置14接受遥控前端单元发送的遥控指令装置14判断接收到的遥控指令接收状态是否正确，若指令接收状态正确，装置14按照配置对数据的格式进行转换，然后将转换格式后的数据通过总线发送到星上，数据发送完成后停止发送数据。非测控链路遥控遥测上下行装置14的下行链路具体实现方式如图6所示，装置14接收星上通过总线12传输下来的遥测数据，遥测数据接收完成后，装置14按照配置对星上遥测数据进行格式转换，然后通过TCP/IP网络将转换格式后的数据发送到遥控前端单元，发送完成后就停止数据发送，遥控前端单元实现遥测数据的接收。

在数据链路通信的实现过程中，日志模块1422会记录用户对非测控链路遥控遥测上下行装置14的操作日志；存储模块1423会将卫星总线上的下行遥测原始数据保存，方便在后期进行数据查验；数据显示模块1421会在界面上显示原始遥测数据、上星的遥控指令数据、TM/TC的监听端口/IP以及连接状态、总线连接状态、操作日志等信息；总线数据收发单元141将遥控指令或上注数据通过地检总线进行本地发送。

对于本发明的另一实施例，如图7所示，一种非测控链路遥控遥测上下行通信装置14，包括总线数据收发单元141，用于通过总线适配器进行遥控遥测上下行数据的收发；应用单元142，用于对遥控遥测数据进行记录、显示、存储，与总线数据收发单元141建立数据传输连接；协议单元143，用于根据上下行数据传输格式，对前端数据接收模块收发的数据根据装置配置进行格式转换，获取遥控遥测有效数据；驱动单元144，用于提供总线适配器的操作接口，并驱动总线适配器13，实现装置14与总线适配器13的通信。其中，应用单元142还包括显示模块1421，用于显示星地间通信的遥控遥测数据以及通信状态信息；日志模块1422，用于记录配置更改、总线选择、总线启停操作；存储模块1423，用于存储遥测下行原始数据、操作日志记录。协议单元143还包括：总线模块1431，用于选择总线的类型；网卡模块1432，用于TCP/IP网络通信，实现装置14与测控前端单元145的数据交换；配置模块1433，用于对上下行数据格式以及监听端口/IP进行配置，对上下行数据进行格式化处理。另外，装置14还包括遥控前端单元145，用于向总线数据收发单元141发送遥控指令，以及协议单元143进行格式转换后的遥控遥测有效数据。除了上述单元和模块以外，装置14还可以包括其他单元和模块，然而，由于这些部件与本公开实施例的内容无关，因此在这里省略其图示和描述。包括遥控前端单元145的非测控链路遥控遥测上下行通信装置14的具体实现过程参照上述不包括遥控前端单元145的非测控链路遥控遥测上下行通信装置14的具体实现过程的描述，不再赘述。

本发明提供的非测控链路遥控遥测上下行通信装置及其实现方法，用于地检测试的非测控链路上下行通信，能够减少测试系统对测控设备的依赖，降低了设备成本，同时，当星上测控模块出现异常时，仍然可以接收到星上遥测数据，提供参考。

本发明提供的非测控链路遥控遥测上下行通信装置与相近的CAN总线监视装置相比，均应用在小卫星中，但与本发明非测控链路遥控遥测上下行通信装置的技术方案和实现方法均有差别，CAN总线监视装置主要应用于星上CAN总线的数据监视和接收，不会对数据做任何处理，接受的数据做一个备份功能，遥测数据丢失时作为补充数据来支撑专业人员的判断，而本发明的装置会对数据进行处理，可以实时显示遥测数据，方便测试人员实时监视和判读。另外，本发明的定位就是上下行链路的备份，能实现上下行链路的所有功能，包括上行链路、下行链路、指令发送等功能，而且本发明能够兼容多种总线，摆脱了功能的单一性，能够适应多种型号的平台测试。而CAN总线监视器仅仅只能接受CAN总线通信平台的数据，而且接收的数据是原始通信数据，不方便测试人员直接判读。

在本文中，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步骤、方法不仅包括那些要素，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步骤、方法所固有的要素。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种非测控链路遥控遥测上下行通信装置，所述通信装置通过总线适配器、总线与卫星接口连接，其特征在于，包括总线数据收发单元、应用单元、协议单元、驱动单元；

所述总线数据收发单元通过总线适配器进行遥控遥测上下行数据的收发；

所述应用单元对遥控遥测上下行数据进行记录、显示、存储，与所述总线数据收发单元建立数据传输连接；

所述协议单元根据上下行数据传输格式，对所述总线数据收发单元收发的数据进行格式转换，获取遥控遥测有效数据；

所述驱动单元提供总线适配器的操作接口，并驱动总线适配器。

2.根据权利要求1所述的非测控链路遥控遥测上下行通信装置，其特征在于，所述应用单元还包括：

显示模块，用于显示星地间通信的遥控遥测数据以及通信状态信息；

日志模块，用于记录配置更改、总线选择、总线启停操作；

存储模块，用于存储遥测下行原始数据、操作日志记录。

3.根据权利要求1所述的非测控链路遥控遥测上下行通信装置，其特征在于，所述协议单元还包括：

总线模块，用于选择总线的类型；

网卡模块，用于TCP/IP网络通信；

配置模块，用于对上下行数据格式以及监听端口/IP进行配置。

4.根据权利要求3所述的非测控链路遥控遥测上下行通信装置，其特征在于，所述总线的类型为CAN总线、SPI总线、RS232总线、I2C总线中的任意一种。

5.根据权利要求1所述的非测控链路遥控遥测上下行通信装置，其特征在于，所述装置还包括遥控前端单元，用于向总线数据收发单元发送遥控指令，以及接收协议单元进行格式转换后的遥控遥测有效数据。

6.一种如权利要求1至5中任一项所述的非测控链路遥控遥测上下行通信装置的实现方法，其特征在于，所述实现方法包括：

利用总线数据收发单元通过总线适配器进行遥控遥测上下行数据的收发；

利用应用单元对遥控遥测数据进行记录、显示、存储，与前端数据接收单元建立数据传输连接；

利用协议单元根据上下行数据传输格式，对前端数据接收单元收发的数据根据装置配置进行处理，获取遥控遥测有效数据域；

利用驱动单元提供总线适配器的操作接口，并驱动总线适配器。

7.根据权利要求6所述的非测控链路遥控遥测上下行通信装置的实现方法，其特征在于，所述实现方法还包括：

利用显示模块显示星地间通信的遥控遥测数据以及通信状态信息；

利用日志模块记录配置更改、总线选择、总线启停操作；

利用存储模块存储遥测下行原始数据、操作日志记录。

8.根据权利要求6所述的非测控链路遥控遥测上下行通信装置的实现方法，其特征在于，所述实现方法还包括：

利用总线模块选择总线的类型；

利用网卡模块进行TCP/IP网络通信；

利用配置模块对上下行数据格式以及监听端口/IP进行配置。

9.一种非测控链路地面测试系统，其特征在于，该系统包括：

如权利要求1-5中任一项所述的非测控链路遥控遥测上下行通信装置。