CN217904243U - 用于航天的适配器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种用于航天的适配器，包括箱体，所述箱体内设有背板、IO板和功能子卡，所述箱体的底部设有若干插槽，所述背板位于所述箱体后面板附近且竖立设置，所述背板设有若干槽位，所述功能子卡插设于所述插槽中并分别对应所述槽位设置，以与所述背板连接；所述IO板与所述背板连接，其中，所述功能子卡包括主控板、电源板、配电板、交换板、信号处理板，分别与所述背板连接，所述若干插槽及若干槽位各自包括预留扩展插槽及预留扩展槽位。本申请的适配器具有专用载荷计算平台的通用化集成扩展能力，内外部支持专用计算能力扩展与功能扩展。

Description

用于航天的适配器

技术领域

本实用新型涉及卫星技术领域，特别涉及一种用于航天的适配器。

背景技术

卫星携带有效载荷执行在轨任务，需为有效载荷提供必要的接口资源，目前有效载荷类型多种多样，例如天基对抗武器、通信、遥感相机、光学侦察等，每种有效载荷所需的接口资源各不相同，但卫星平台能提供的接口资源有限，所以如何使卫星平台利用有限的接口资源适应多种类型的有效载荷成为亟待解决的问题。

用于航天的弹性适配器是空间网络信息架构泛在传输层中军民应用的核心载荷，同时可搭载于其他层卫星用于泛在接入、雷达侦察、分布式智能计算等军民融合业务。通用化智能适配器基本业务涵盖泛在接入、多源传感、智能处理层架构的核心业务，其主要功能包括：专用计算、通用计算、存储等。

用于航天的适配器硬件设计需要满足系统特性，同时结合软件运行需求，开展通用化智能适配器架构设计。

为了满足多类型载荷的高频次搭载，并且不影响低轨通信卫星主任务，需要缩短载荷与卫星平台的集成时间，减少测试与试验时间。因此，有必要设计合理的通用用于航天的适配器，以适应多种搭载需求并集合有限资源平台。

实用新型内容

本公开提供一种用于航天的适配器，拟设计合理的通用航天的适配器，以适应多种搭载需求并集合有限资源平台。

根据本公开，提供一种用于航天的适配器，包括箱体，所述箱体内设有背板、IO板和功能子卡，所述箱体的底部设有若干插槽，所述背板位于所述箱体后面板附近且竖立设置，所述背板设有若干槽位，所述功能子卡插设于所述插槽中并分别对应所述槽位设置，以与所述背板连接；所述IO板与所述背板连接，其中，所述功能子卡包括主控板、电源板、配电板、交换板、信号处理板，分别与所述背板连接，所述若干插槽及若干槽位各自包括预留扩展插槽及预留扩展槽位。

根据本申请示例实施例，用于航天的适配器，还包括扩展信号处理板，所述扩展信号处理板与所述背板连接；所述扩展槽位至少包括扩展信号处理板预留槽位，所述扩展信号处理板与所述扩展信号处理板预留槽位对应设置。

根据本申请示例实施例，所述主控板设有网络视频接口和摄像头接口，所述网络视频接口和所述摄像头接口均与所述IO板连接，以进行对外通信连接。

根据本申请示例实施例，所述摄像头接口为航插接头。

根据本申请示例实施例，所述信号处理板包括用于连接的CAN总线接口、485接口、1533B接口、LVDS接口，所述LVDS接口的输入输出线路不小于24路。

根据本申请示例实施例，所述信号处理板包括相连接的VPX载板，所述VPX载板连接若干芯片以作为缓存。

根据本申请示例实施例，所述IO板包括独立的第一IO板和第二IO板，分别与所述背板连接，所述第一IO板用于供电及配电转接，所述第二IO板用于对外信号转接。

根据本申请示例实施例，所述第一IO板通过所述背板与所述电源板和配电板连接，所述第二IO板通过所述背板连接所述主控板的网络视频接口、摄像头接口，及连接所述信号处理板的CAN总线接口、LVDS接口、485接口、1533B接口。

根据本申请示例实施例，所述配电板设有MOS管和驱动芯片，所述MOS管作为开关器件，所述驱动芯片作为驱动源。

根据本申请示例实施例，所述主控板设有智能平台管理总线，所述智能平台管理总线与所述电源板、配电板、交换板、信号处理板均连接。

本申请的技术方案具有专用载荷计算平台的通用化集成扩展能力，即具备以通用计算存储资源、操作系统为基础通用化计算平台，内外部支持专用计算能力扩展与功能扩展。

为能更进一步了解本实用新型的特征及技术内容，请参阅以下有关本实用新型的详细说明与附图，但是此说明和附图仅用来说明本实用新型，而非对本实用新型的保护范围作任何的限制。

附图说明

下面结合附图详细说明本公开的实施方式。这里，构成本公开一部分的附图用来提供对本公开的进一步理解。本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。附图中：

图1示出根据本申请示例实施例的用于航天的适配器箱体(拆掉前面板)的结构示意图；

图2示出根据本申请示例实施例的用于航天的适配器箱体(拆掉前面板)内插设功能子卡的结构示意图；

图3示出根据本申请示例实施例的用于航天的适配器电子学系统硬件组成框图示意；

图4示出根据本申请示例实施例的用于航天的适配器背板的结构示意图。

附图标记列表：

10 箱体

110 背板

1101 槽位

120 IO板

130 功能子卡

140 插槽

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本申请将全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。

所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有这些特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方式、组元、材料、装置等。在这些情况下，将不详细示出或描述公知结构、方法、装置、实现、材料或者操作。

附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

本申请的用于航天的适配器，如图1、图2所示，包括箱体10，箱体内设有背板110、IO板120和功能子卡130，箱体10的底部设有若干插槽140，背板110位于箱体后面板附近且竖立设置，背板110设有若干槽位1101，功能子卡130插设于插槽140中并分别对应槽位1101设置，以与背板110连接。

若干插槽140及若干槽位1101各自包括预留扩展插槽及预留扩展槽位。

若干插槽140及若干槽位1101各自包括预留扩展插槽及预留扩展槽位。

根据本申请示例实施例，扩展槽位可包括主控板预留槽位和信号处理板预留槽位。这方便搭载外部载荷。预留扩展插槽与扩展槽位一一对应。其中，主控板预留槽位可以插设原有主控板。

IO板120与背板110连接，可设于箱体10的后面板(图1、图2所示为拆掉前面板的示意图，后面板与前面板相对，图上未示出后面板)与背板110之间。

功能子卡130可包括主控板、电源板、配电板、交换板、信号处理板等，分别与背板连接。

用于航天的适配器还可包括扩展信号处理板，扩展信号处理板与背板连接，扩展信号处理板与扩展信号处理板预留槽位对应设置。

根据本申请的一种实施方式，主控板可包括人工智能开发板模块和不同种类接口芯片。这使得适配器具备智能化功能及多路输出功能，且各模块的设置使得其可成为通用设计。

设备供配电由主控板进行控制，同时主控板对外有网络视频和摄像头接口，网络视频接口和所述摄像头接口均与IO板连接，以进行对外通信连接。

以太网通信可为设备内部板卡间的通信标准。

根据本申请的一种实施方式，每个功能子卡设有信号连接器，功能子卡之间能通过以太通信网连接。

根据本申请的一种实施方式，IO板120设计为两块独立的第一IO板(图示IO板1)和第二IO板(图示IO板2)。

第一IO板具有两个功能，一为将输入电压+18Vdc～+36Vdc初步转换为24电源，通过背板和IO板连接器输入电源板，为控制器电路供电；二为将输入电源通过背板和IO板连接器输入配电板，实现将输入电源配电多路(如8路)输出。

第二IO板为低电压差分信号、422通信、摄像头接口和网络视频信号的转接板，实现对外连接和背板间信号的互连。连接器均可为高速连接器，以较低损耗完成信号传输。摄像头连接器可采用航插接头。

图3示出根据本申请一实施例的一种用于航天的适配器电子学系统硬件组成框图的结构示意图，图上各模块的排列方式可看作箱体内各部件的俯视位置排列。

根据本申请的一种实施方式，交换板与主控板、扩展板、信号处理板进行以太网连接，交换板为数据接收和转发的板卡。

根据本申请的一种实施方式，信号处理板采用3U VPX载板+FMC子板的架构，载板选用FPGA(现场可编辑逻辑器件，芯片的一种)作为主处理器，外挂若干片(如4片)DDR3芯片做缓存。

根据本申请的一种实施方式，载板包括对外连接的CAN总线接口、485接口、1533B接口、LVDS(低电压差分信号)接口。

根据本申请的一种实施方式，对外LVDS接口输入输出不小于24路，可通过FPGA配置；通信速率支持不低于200Mbps/路，对外RS422接口不小于12路，可通过FPGA配置，通信速率支持不低于1Mbps/路。

根据本申请示例实施例，本实施方式设计的低轨宽带卫星弹性用于航天的适配器，同时提供CAN总线接口、LVDS(低电压差分信号)接口、网络视频接口、485接口、1533B接口(1553B协议仿真测试终端网卡——是美国国防部发布的一个军用标准，定义了机械、电气和串行数据总线的功能特征)等，基于标准VPX的3U机箱式设计，为外部搭载载荷提供多路电源，每路电源可以提供最大5A的电流输出，在机箱内部留有若干个插槽，可以根据搭载载荷的不同功能进行集成和扩展。

本申请上述技术方案具有专用载荷计算平台的通用化集成扩展能力，即具备以通用计算存储资源、操作系统为基础通用化计算平台，内外部支持专用计算能力扩展与功能扩展。

本申请使得能够实现多平台平行扩展能力，即具备多个通用计算平台以及专用计算平台软硬件平行扩展能力。

本申请使得能够具备标准化总线及扩展能力，即具备标准化内外部信息总线与电源适配能力，从而满足各类平台的信息与能源需求。

根据本申请的一种实施方式，用于航天的适配器电子学采用VPX3U机箱，背板采用9槽位设计，如图4所示。

各功能子卡120以插卡方式实现，如图3所示，功能子卡120包括电源板、配电板、主控板、千兆网交换板、信号处理板、扩展板，扩展板1-4对应背板的预留槽位，其中扩展板1对应主控板预留槽位，扩展板2、3、4对应信号处理板预留槽位。其中主控板芯片通过千兆以太网与千兆网交换板相连，实现对外千兆网通信。

用于航天的适配器背板采用9槽位设计，能够完成设备内部各模块间供电、控制信号、数据传输及外部设备信号的转接功能。电源板将背板上输入的24V电源转换为5V、12V和辅助3.3V，数据交换以交换板为基础实现转发。配电板将母线输入的电源配置输出。

用于航天的适配器电源板、配电板用作功率走线，连接器可满足设备大电流供电要求。主控板、交换板、扩展板和信号处理板均可采用高速VPX信号连接器，以满足通信速率要求。

根据本申请的一种实施方式，背板与IO板互连功率连接器单针过流能力为3A，配电板配电输出网络均使用双点，满足配电器输出5A要求。信号线使用高速差分连接器，差分信号速率最快可到13.00GHz。

根据一些实施例，信号处理板对外有24对差分接收和24对差分发送，同时具备12组422通信线，从而实现对外数据的采集、发送和通信的要求。

根据一些实施例，主控板由人工智能开发板模块及各类接口芯片组成，板载2TBSSD固态硬盘，可实现用于航天的适配器全系统监控与管理，实现各板卡工作状态管理、程序升级等功能，具备高性能并行处理能力，可动态加载不同业务APP(或其他运行实例)以完成不同功能业务的处理，通过千兆网口与交换板相连，实现与适配器内部其他板卡数据的传输。

主控板的IPMB(智能平台管理总线)模块可以采集主控板温度以及电源电压等，智能平台管理总线与电源板、配电板、交换板、信号处理板均连接。

电源板主要完成一次电源向二次电源的转换，给设备内各个单板供电。

根据一些实施例，千兆以太网交换板为符合Open VPX规范以太网交换板，主要完成10路符合1000BASE-T标准(设备对外接口)及6路符合1000BASE-X标准(用于设备内部背板控制总线互联)共16路千兆以太网的交换功能。

根据一些实施例，配电板主要完成一次电源的供配电管理，最多支持2路输入，最大输入电流：15A-单路；8路输出，最大输出电流：12A-单路。

配电板工作原理：SSPC(固态功率控制器)通过RS422与主控板进行通信，接收主控板发来的指令，由FPGA通过驱动电路控制开关的导通或关断来实现对外供电的控制，同时可以将采集到的输入输出电压和电流经过AD转换之后通过RS485/422传送给主控板。

根据一些实施例，配电板内部使用MOS管作为开关器件，驱动芯片作为驱动源，实现被控电源与控制部分电路的隔离。

本申请上述用于航天的适配器技术方案，具有以下功能：

作为专用计算资源，能够为星上RAN口信号处理、RAN口实时协议处理、高速调制解调、Link16星上信号处理、IBS星上信号处理、DTP星上信号处理等功能提供专用计算资源，涵盖FPGA/ADC/DAC等专用信号处理资源，具备动态重构与应用能力；

作为通用计算资源，能够为星上各类基础APP提供通用计算平台，支持非实时协议处理、星间/星地组网规划与配置、卫星及星座长管、网络规划与配置等功能，涵盖CPU(ARM)、内存、总线等通用计算能力；

作为存储资源，能够为操作系统、专用计算资源、通用计算资源提供高效、可靠的数据存储资源，涵盖路由存储、专用及通用底层软件备份存储、应用软件存储、管理软件存储等业务诉求；

作为总线及操作系统，将专用计算资源、通用计算资源、存储资源通过通用高速总线以及操作系统进行统一，形成集专用计算、通用计算、存储资源于一体的智能化弹性计算系统。

总之，本申请采用通用化和模块化的系统设计，使得产品研制形成标准化，提高了功能模块的可重用性、可扩展性和成熟度。此外，本申请降低了产品的生命周期成本。

最后应说明的是：以上所述仅为本公开的示例实施例而已，并不用于限制本公开，尽管参照前述实施例对本公开进行详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于航天的适配器，其特征在于，包括箱体，所述箱体内设有背板、IO板和功能子卡，所述箱体的底部设有若干插槽，所述背板位于所述箱体后面板附近且竖立设置，所述背板设有若干槽位，所述功能子卡插设于所述插槽中并分别对应所述槽位设置，以与所述背板连接；所述IO板与所述背板连接，其中，所述功能子卡包括主控板、电源板、配电板、交换板、信号处理板，分别与所述背板连接，所述若干插槽及若干槽位各自包括预留扩展插槽及预留扩展槽位。

2.如权利要求1所述的用于航天的适配器，其特征在于，还包括扩展信号处理板，所述扩展信号处理板与所述背板连接；所述扩展槽位至少包括扩展信号处理板预留槽位，所述扩展信号处理板与所述扩展信号处理板预留槽位对应设置。

3.如权利要求1所述的用于航天的适配器，其特征在于，所述主控板设有网络视频接口和摄像头接口，所述网络视频接口和所述摄像头接口均与所述IO板连接，以进行对外通信连接。

4.如权利要求3所述的用于航天的适配器，其特征在于，所述摄像头接口为航插接头。

5.如权利要求3所述的用于航天的适配器，其特征在于，所述信号处理板包括用于连接的CAN总线接口、485接口、1533B接口、LVDS接口，所述LVDS接口的输入输出线路不小于24路。

6.如权利要求5所述的用于航天的适配器，其特征在于，所述信号处理板包括相连接的VPX载板，所述VPX载板连接若干芯片以作为缓存。

7.如权利要求5所述的用于航天的适配器，其特征在于，所述IO板包括独立的第一IO板和第二IO板，分别与所述背板连接，所述第一IO板用于供电及配电转接，所述第二IO板用于对外信号转接。

8.如权利要求7所述的用于航天的适配器，其特征在于，所述第一IO板通过所述背板与所述电源板和配电板连接，所述第二IO板通过所述背板连接所述主控板的网络视频接口、摄像头接口，及连接所述信号处理板的CAN总线接口、LVDS接口、485接口、1533B接口。

9.如权利要求1至8任一项所述的用于航天的适配器，其特征在于，所述配电板设有MOS管和驱动芯片，所述MOS管作为开关器件，所述驱动芯片作为驱动源。

10.如权利要求1至8任一项所述的用于航天的适配器，其特征在于，所述主控板设有智能平台管理总线，所述智能平台管理总线与所述电源板、配电板、交换板、信号处理板均连接。

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