CN202085171U - 一种通用卫星星地有线接口测试系统 - Google Patents
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Abstract
一种通用卫星星地有线接口测试系统，包括主测试设备、接口适配器、脱落电连接器接口电缆、CAN总线接口电缆、设备间连接电缆；脱落电连接器接口电缆、CAN总线接口电缆与卫星星地有线接口连接，将卫星有线测试信号传输给接口适配器；接口适配器进行信号接口转换，将卫星有线测试信号转换分配为模拟量信号、RS-422信号、CAN总线信号输出，并通过设备间电缆传送给主测试设备；主测试设备完成模拟量信号、RS-422信号、CAN总线信号的采集、处理、分析、存储和显示。本实用新型接口统一、可扩展性强、通用化和模块化程度高，且具有自检功能，便于迅速构建卫星综合测试系统，支持星地有线接口测试，缩短卫星的研制周期。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种基于PXI技术的通用卫星星地有线接口测试系统，可作为卫星星地有线接口测试设备。
背景技术
卫星星地有线接口测试是卫星综合测试中重点关注的问题之一，卫星星地有线接口包括脱落电连接器接口和CAN总线接口。卫星系统重要的模拟量信号、反映星务中心计算机运行状态的RS-422信号都通过脱落电连接器引出至地面；反映卫星CAN总线运行状态的信号通过CAN总线接口引至地面。这些通过有线接口引至地面的信号参数是反映卫星运行状态最基本、最真实、最有效的数据，对于判定卫星的工作状态具有不可替代的作用。
卫星星地有线接口测试系统用于对反映卫星运行状态的有线接口进行测试、可以应用于卫星在各阶段以及各种试验场合的整星测试任务。卫星星地有线接口测试系统的功能和性能直接影响着卫星测试的质量，对保证卫星整星测试的安全可靠具有重要的意义。
随着航天技术的发展，卫星系统越来越复杂，研制周期越来越短，通常要求在其综合测试过程中，快速组建有线接口测试系统，有效地对卫星运行状态进行充分监视。现有卫星有线接口测试系统已经无法满足这种需求，主要表现在：采用分散的设备来实现某一种功能，功能单一、设备分散、保管不便；采用专用设备、自制电路板卡来进行系统设计，接口不统一，可靠性、通用性差，维修不便；研制周期长，成本高；结构复杂，安装和操作繁琐；软件功能不完善；难以迅速构建测试系统。
实用新型内容
本实用新型的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种模块化程度高、接口统一、通用性强、可扩展性好、功能完备的基于PXI技术的通用卫星星地有线接口测试系统。
本实用新型的技术解决方案是：一种通用卫星星地有线接口测试系统，包括主测试设备、接口适配器、脱落电连接器接口电缆、CAN总线接口电缆、设备间连接电缆；脱落电连接器接口电缆、CAN总线接口电缆与卫星星地有线接口连接，将卫星有线测试信号传输给接口适配器；接口适配器进行信号接口转换，将卫星有线测试信号转换分配为模拟量信号、RS-422信号、CAN总线信号输出，并通过设备间电缆传送给主测试设备；主测试设备完成模拟量信号、RS-422信号、CAN总线信号的采集、处理、分析、存储和显示。
所述的通用卫星星地有线接口测试系统还包括自检电缆以及自检短路头；在进行模拟量测量功能自检时，将模拟量自检电缆连接在模拟量自检口和模拟量测试口之间；在进行CAN总线测试功能自检时，将CAN自检短路头安装在CAN总线测试口上，通过CAN自检短路头内部的短接线将CAN接口2个通道短接；在进行RS-422测试功能自检时，将RS-422自检短路头安装在RS-422测试口上，通过RS-422自检短路头内部的短接线将RS-422接口2个通道短接。
所述的接口适配器包括输入接口、输出接口和自检接口；输入接口包含1个Y2-10型RS-422测试口、1个J36A-9型CAN总线测试口、1个Y2-50型模拟量测试口；输出接口包含2个DB9型RS-422输出口、2个DB9型CAN输出口、2个DB25型模拟量输出口；由RS-422测试口输入的2路RS-422信号经过分配分别连接到2个RS-422输出口；由CAN总线测试口输入的2路CAN信号经过分配分别连接到2个CAN输出口；由模拟量测试口输入的模拟量信号经过分配分别连接到2个模拟量输出口；自检接口包含1个24V电源模块和1个Y2-50型模拟量自检口，电源模块产生的24V直流电源分成16路经过模拟量自检口输出。
所述的主测试设备包括隔离模块端子、可编程隔离模块、数据采集模块、CAN接口卡、RS-422接口卡、零槽控制器、PXI+SCXI混合机箱和显示器；可编程隔离模块、数据采集模块、CAN接口卡、RS-422接口卡、零槽控制器都安装在混合机箱的卡槽上并与混合机箱提供的PXI或SCXI总线相连接；隔离模块端子安装在可编程隔离模块前端，模拟量通过隔离模块端子衰减，然后进入可编程隔离模块进行增益放大后送给数据采集模块；零槽控制器通过PXI总线和SCXI总线控制可编程隔离模块、数据采集模块、CAN接口卡、RS-422接口卡的工作状态，读取数据采集模块采集到的模拟量数据、CAN接口卡采集到的CAN数据、RS-422接口卡采集到的RS-422数据，送到显示器进行显示。
所述的混合机箱为NI公司的PXI-1050。所述的隔离模块端子为NI公司的SCXI-1327。所述的可编程隔离模块为NI公司的SCXI-1125。所述的数据采集模块为NI公司的PXI-6251。所述的CAN接口卡为NI公司的PXI-8513/2。所述的RS-422接口卡为NI公司的PXI-8433/2。
本实用新型与现有技术相比的优点在于：
1、本实用新型通过脱落电连接器接口电缆、CAN总线接口电缆与卫星星地有线接口连接，将卫星有线测试信号经过接口适配器进行接口转换后，通过设备间电缆传送给主测试设备，完成模拟量信号、RS-422信号、CAN总线信号的采集、处理、分析、存储和显示，系统结构简单、功能完备；
2、本实用新型主测试设备采用了NI混合机箱，通过PXI总线和SCXI总线连接各类模块板卡，实现对卫星有线接口数据的采集，体积小巧、接口统一、可扩展性强、通用化和模块化程度高；
3、本实用新型采用接口适配器和接口电缆一起完成有线接口形式的转换适配，简单的实现了接口通用化；
4、本实用新型具备自检功能，利用内嵌的电源模块对模拟量测量功能进行自检，通过短接头将CAN接口2个通道短接，将RS-422接口2个通道短接，软件采用一收一发的方式，轻松实现CAN总线测试功能、RS-422测试功能的自检，安全便捷，实现方式简单。
附图说明
图1为本实用新型通用卫星星地有线接口测试系统的总体结构图；
图2为本实用新型接口适配器内部结构图；
图3为本实用新型主测试设备内部结构图；
图4为本实用新型设备模拟量测量功能、CAN总线测试功能和RS-422测试功能自检原理示意图；
图5为本实用新型主测试设备软件框架图。
具体实施方式
如图1所示，为本实用新型通用卫星星地有线接口测试系统的总体结构图。本测试系统包含1台主测试设备、1台接口适配器、1根脱落电连接器接口电缆、1根CAN总线接口电缆、1套设备间连接电缆、1根自检电缆以及2个自检短路头。脱落电连接器接口电缆、CAN总线接口电缆与卫星星地有线接口连接，将卫星有线测试信号传输给接口适配器，经过接口适配器进行接口转换分配后，形成模拟量信号、RS-422信号、CAN总线信号输出，通过设备间电缆(包括2根模拟量测试电缆、2根RS-422通信电缆、2根CAN总线通信电缆)传送给主测试设备。主测试设备完成模拟量信号、RS-422信号、CAN总线信号的采集、处理、分析、存储和显示。自检电缆和自检短路头在设备自检时使用。
如图2所示，为本实用新型接口适配器的内部结构图。接口适配器包括输入接口、输出接口和自检接口3个部分。输入接口包含1个Y2-10型RS-422测试口、1个J36A-9型CAN总线测试口、1个Y2-50型模拟量测试口。输出接口包含2个DB9型RS-422输出口、2个DB9型CAN输出口、2个DB25型模拟量输出口。由RS-422测试口输入的2路RS-422信号经过分配分别连接到2个RS-422输出口；由CAN总线测试口输入的2路CAN信号经过分配分别连接到2个CAN输出口；由模拟量测试口输入的16路模拟量信号经过分配分别连接到2个模拟量输出口，其中一个模拟量输出口输出1～8路模拟量，另一个模拟量输出口输出9～16路模拟量。自检接口包含1个24V电源模块和1个Y2-50型模拟量自检口，电源模块产生的24V直流电源分成16路经过模拟量自检口输出。
如图3所示，为本实用新型主测试设备内部结构图。主测试设备包括2个隔离模块端子、2个可编程隔离模块、1个数据采集模块、1个CAN接口卡、1个RS-422接口卡、1个零槽控制器、1个PXI+SCXI混合机箱和1台显示器。可编程隔离模块、数据采集模块、CAN接口卡、RS-422接口卡、零槽控制器都安装在混合机箱的卡槽上，并与混合机箱提供的PXI或SCXI总线连接。隔离模块端子安装在可编程隔离模块前端，16路模拟量通过隔离模块端子衰减100倍，然后进入可编程隔离模块进行10倍增益，然后送给数据采集模块；零槽控制器通过PXI总线和SCXI总线控制可编程隔离模块、数据采集模块、CAN接口卡、RS-422接口卡的工作状态，读取数据采集模块采集到的模拟量数据、CAN接口卡采集到的CAN数据、RS-422接口卡采集到的RS-422数据，送到显示器进行显示；混合机箱为所有模块提供所需要PXI总线和SCXI总线以及相互转换的通信协议桥、常用外部输入输出接口。
主测试设备各模块板卡选型如下：
(1)混合机箱选用NI公司的PXI-1050，该机箱具有8个3U PXI插槽和4个SCXI信号调理模块插槽，SCXI模块具有多路复用及并联的操作模式，PXI部分接受嵌入式或远程控制器以及多种PXI模块，如多功能I/O、数字I/O和模块化仪器。
(2)隔离模块端子选用NI公司的SCXI-1327，提供100倍固定衰减，该模块将信号输入范围扩展至300Vrms或300VDC，安装于SCXI模块前端。
(3)可编程隔离模块选用NI公司的SCXI-1125，该模块具有可编程增益(1倍、2倍、5倍、10倍、20倍、50倍、250倍)和滤波器设置，可编程偏移校准，±2.5mV～±5V的信号输入，每通道300Vrms的工作隔离。卫星星地有线接口模拟量不大于50V，根据可编程隔离模块SCXI-1125数据手册，当输入范围是±50V时，要求经过隔离模块端子SCXI-1327衰减100倍，同时设置可编程隔离模块SCXI-1125增益为10倍。
(4)数据采集模块选用NI公司的PXI-6251，该模块分辨率为16位，多通道采样速率1Ms/s，单通道采样速率1.25Ms/s，8路差分或16路单端输入，输入范围可达±10V，共模抑制比(CMRR)100dB。
(5)CAN接口卡选用NI公司的PXI-8513/2，该接口卡具有端口至端口和端口至PC间的隔离，33.333kbps～1Mbps可配置的波特率，终端匹配电阻软件可选，高速DMA接口最大程度降低CPU开销，具有硬件同步功能，时间标注精度可达1us。
(6)RS-422接口卡选用NI公司的PXI-8433/2，该接口卡具有端口至端口和端口至PC隔离，15KV ESD保护，高速DMA接口最大程度降低CPU开销，57bps～3Mbps可配置的标准和非标准波特率，对于非标准波特率可达1％精度，对于标准波特率可达0.01％精度，128B传输和接收FIFO。
(7)零槽控制器选用NI公司的PXI-8110，该模块具备基于Intel Core 2Quad processor Q9100的高性能2.26GHz四核PXI嵌入式控制器，2GB800MHz DDR2内存，120GB 7200rpm SATA高性能硬盘，千兆以太网，4个高速USB端口，集成的GPIB、串口及其他外围I/O，已安装Windows操作系统和驱动程序。
如图4所示，为本实用新型设备模拟量测量功能、CAN总线测试功能和RS-422测试功能自检原理图。本实用新型具备自检功能，包括模拟量测量功能自检、CAN总线测试功能自检、RS-422测试功能自检。
在进行模拟量测量功能自检时，将模拟量自检电缆连接在模拟量自检口和模拟量测试口之间，在接口适配器内包含24V电源模块，电源模块产生的24V直流电源分成16路经过模拟量自检口输出，通过模拟量自检电缆输入到模拟量测试口，主测试设备通过内部隔离模块端子和可编程模拟量隔离模块采集16路模拟量数据，与电源模块输出的24V标称值比对，完成模拟量测量功能的自检。
在进行CAN总线测试功能自检时，将CAN自检短路头安装在CAN总线测试口上，通过CAN自检短路头内部的短接线将CAN接口2个通道短接。在主测试设备上设置2个CAN接口通道为一收一发的方式，其中一个通道发送数据，另外一个通道接收其所发送的数据，比对接收到的数据与发送的数据，完成CAN总线测试功能的自检。
在进行RS-422测试功能自检时，将RS-422自检短路头安装在RS-422测试口上，通过RS-422自检短路头内部的短接线将RS-422接口2个通道短接。在主测试设备上设置2个RS-422接口通道为一收一发的方式，其中一个通道发送数据，另外一个通道接收其所发送的数据，比对接收到的数据与发送的数据，完成RS-422测试功能的自检。
如图5所示，为本实用新型通用卫星星地有线接口测试系统软件功能框架图。系统软件运行在主测试设备的零槽控制器中，通过外接显示器进行人机交互。系统软件采用NI公司图形化开发工具LabVIEW开发工具开发，提供图形化操作和显示的人机交互界面。
系统软件包含模拟量采集模块、CAN采集模块和RS-422采集模块。模拟量采集模块包括初始化子模块、事件处理子模块、数据采集子模块和数据处理子模块。CAN采集模块和RS-422采集模块均包括初始化子模块、事件处理子模块、数据采集子模块、数据处理子模块和自检子模块。
软件启动后，选择运行模拟量采集模块、CAN采集模块或RS-422采集模块。各模块启动后，首先运行各自的初始化子模块，读取保存在本地的配置文件，根据该配置文件信息，对主测试设备内各模块板卡进行通信检测和状态检测，产生系统运行参数。
各模块分别通过各自的事件处理子模块处理图形显示面板上的按键事件和文本输入事件。事件处理子模块通过图形显示面板提供人性化的操作，监听用户事件，响应用户所有按键操作。通过事件处理子模块提供的输入输出文本框为用户提供自定义设置功能，用户可以在相应的输入输出文本框中输入各通道注释命名、采样时间间隔、存储路径、存储时间间隔、通信速率等参数，软件读取这些文本框中的数据，自动生成配置文件保存在本地，并且按照设置的参数来运行程序。
数据采集子模块在系统初始成功后，按照系统运行参数不断地采集模拟量、CAN总线或RS-422数据，并存入各自的数据队列中。
各模块的数据处理子模块通过各自的数据队列不断的连接采集到的数据，并通过输出文本框输出数值，通过图形显示面板输出曲线；对于超限的温度数据用不同颜色报警显示；数据量达到记录条件则将数据记录到本地，然后将数据队列清空，等待下一次的记录，存储信息包含采集时间、各通道注释命名和采集数值，可以存储为标准文本文件。用户选择记录文件进行回放时，软件采取时间结构配合多个移位寄存器存放数据的复合结构来设计，将指定的需要回放的记录文件中的时间信息、注释信息、数值等信息分批处理，分别写入相应的移位寄存器中，通过输出文本框或图形显示面板回放本地记录的数据。
对于CAN采集模块和RS-422采集模块，分别提供了自检子模块，用户通过按键设置CAN采集或RS-422采集各自的2个接口通道为一收一发的方式，其中一个通道发送数据，另外一个通道接收其所发送的数据，通过比对接收到的数据与发送的数据，完成CAN或RS-422测试功能的自检。
本实用新型说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
Claims (10)
1.一种通用卫星星地有线接口测试系统，其特征在于包括：主测试设备、接口适配器、脱落电连接器接口电缆、CAN总线接口电缆、设备间连接电缆；脱落电连接器接口电缆、CAN总线接口电缆与卫星星地有线接口连接，将卫星有线测试信号传输给接口适配器；接口适配器进行信号接口转换，将卫星有线测试信号转换分配为模拟量信号、RS-422信号、CAN总线信号输出，并通过设备间电缆传送给主测试设备；主测试设备完成模拟量信号、RS-422信号、CAN总线信号的采集、处理、分析、存储和显示。
2.根据权利要求1所述的一种通用卫星星地有线接口测试系统，其特征在于：所述的通用卫星星地有线接口测试系统还包括自检电缆以及自检短路头；在进行模拟量测量功能自检时，将模拟量自检电缆连接在模拟量自检口和模拟量测试口之间；在进行CAN总线测试功能自检时，将CAN自检短路头安装在CAN总线测试口上，通过CAN自检短路头内部的短接线将CAN接口2个通道短接；在进行RS-422测试功能自检时，将RS-422自检短路头安装在RS-422测试口上，通过RS-422自检短路头内部的短接线将RS-422接口2个通道短接。
3.根据权利要求1或2所述的一种通用卫星星地有线接口测试系统，其特征在于：所述的接口适配器包括输入接口、输出接口和自检接口；输入接口包含1个Y2-10型RS-422测试口、1个J36A-9型CAN总线测试口、1个Y2-50型模拟量测试口；输出接口包含2个DB9型RS-422输出口、2个DB9型CAN输出口、2个DB25型模拟量输出口；由RS-422测试口输入的2路RS-422信号经过分配分别连接到2个RS-422输出口；由CAN总线测试口输入的2路CAN信号经过分配分别连接到2个CAN输出口；由模拟量测试口输入的模拟量信号经过分配分别连接到2个模拟量输出口；自检接口包含1个24V电源模块和1个Y2-50型模拟量自检口，电源模块产生的24V直流电源分成16路经过模拟量自检口输出。
4.根据权利要求3所述的一种通用卫星星地有线接口测试系统，其特征在于：所述的主测试设备包括隔离模块端子、可编程隔离模块、数据采集模块、CAN接口卡、RS-422接口卡、零槽控制器、PXI+SCXI混合机箱和显示器；可编程隔离模块、数据采集模块、CAN接口卡、RS-422接口卡、零槽控制器都安装在混合机箱的卡槽上并与混合机箱提供的PXI或SCXI总线相连接；隔离模块端子安装在可编程隔离模块前端，模拟量通过隔离模块端子衰减，然后进入可编程隔离模块进行增益放大后送给数据采集模块；零槽控制器通过PXI总线和SCXI总线控制可编程隔离模块、数据采集模块、CAN接口卡、RS-422接口卡的工作状态，读取数据采集模块采集到的模拟量数据、CAN接口卡采集到的CAN数据、RS-422接口卡采集到的RS-422数据，送到显示器进行显示。
5.根据权利要求4所述的一种通用卫星星地有线接口测试系统，其特征在于：所述的混合机箱为PXI-1050。
6.根据权利要求4所述的一种通用卫星星地有线接口测试系统，其特征在于：所述的隔离模块端子为SCXI-1327。
7.根据权利要求4所述的一种通用卫星星地有线接口测试系统，其特征在于：所述的可编程隔离模块为SCXI-1125。
8.根据权利要求4所述的一种通用卫星星地有线接口测试系统，其特征在于：所述的数据采集模块为PXI-6251。
9.根据权利要求4所述的一种通用卫星星地有线接口测试系统，其特征在于：所述的CAN接口卡为PXI-8513/2。
10.根据权利要求4所述的一种通用卫星星地有线接口测试系统，其特征在于：所述的RS-422接口卡为PXI-8433/2。
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