一种卫星综合电子系统技术方案

本发明专利技术公开了一种卫星综合电子系统，包括星载集成管理芯片LSMEU01、星务调度管理单元SIP、CAN总线通信网络以及卫星分系统。星载集成管理芯片LSMEU01嵌入到卫星各分系统中，通过CAN总线通信网络与星务调度管理单元SIP进行信息交互。通过该综合电子系统可以有效降低星上设备连接的复杂性，提高系统的集成度，减少星上电子设备的规模、重量和功耗，实现卫星硬件状态的统一，保障星上网络通信的可靠性、实时性、安全性，减少采购周期和产保复杂度，达到构建起满足低成本、批量化和快速响应的卫星研制模式。

【技术实现步骤摘要】
一种卫星综合电子系统
本专利技术涉及一种快速响应的卫星综合电子系统，属于卫星总体设计领域。
技术介绍
目前的小卫星设计制造中，卫星各分系统由具备相应资质的研究单位提供，卫星总体单位负责卫星后期的组装和集成测试。如图1所示为一种典型的传统卫星分散式电子系统结构，卫星各分系统独立设计与星上网络的接口板，导致接口板中央处理器和外围芯片互不相同，通信时序不可控。特别是在基于CAN的星上网络中，故障点易扩散进而导致故障不定位，严重干扰整星网络通信。接口板总线种类多样，连接关系复杂，重量与功耗消耗大。航天器不同舱段线路交叉连接，系统间电子设备连接关系复杂，电子设备集成度低，需要多台星载计算机才能完成对整星的信息采集、处理与控制。严重阻碍卫星制造的低成本、批量化、快速响应的能力。综上，传统卫星系统存在的缺陷主要有：(1)星上系统间互联通信接口不唯一，系统间存在严重的互联干扰。(2)星上通信接口不标准。因为各分系统设计人员对通信协议的理解和编码实现上的差异，导致卫星通信协议不一致，硬件接口电路的差异也导致连接方式和信号特性的多样性，不便于整星集成测试。(3)分系统内部设备功能集成度低。传统卫星系统设计电路，芯片集成度低，完成电子系统的管理任务，需要CPU和大量的外围控制芯片，连接电路复杂，功耗和体积消耗大。(4)整星电缆连接关系复杂。卫星各分系统连接关系复杂，电缆在不同舱段间来回串接，电缆容易出现故障且故障难以定位。(5)批量化采购和产品质量保证程序复杂。传统设计方法，各分系统设计师在设计电路时，选用器件和设计方法多种多样，器件质量保证和采购成本高，国外器件采购受限的问题，采购周期长，产品质量保证程序复杂。随着社会的发展，对小卫星的数量和应用需求越来越大。应用的多样性导致星上设备种类呈现多样性，卫星设备种类的多样性又导致研制单位越来越多，技术状态越来越复杂。在卫星应用需求和技术状态多样性的背景下，构建一套满足快速研制、快速组装、快速发射和快速应用的卫星综合电子系统体系架构成为一种趋势，从而实现星上系统间互联通信接口唯一性，星上通信接口的标准化，同时提高分系统内部设备功能集成度，实现批量化采购和一体化产品质量保证。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种卫星综合电子系统，实现了星上系统间互联通信接口的唯一性以及星上通信接口的标准化，通过集成星载功能模块的嵌入式管理芯片提高了系统的集成度，降低系统功耗，硬件功能模块与软件功能模块互相组合组成模块化的星载综合管理电子系统，保障了星上通信网络通信的可靠性、实时性、安全性，提高了模块开发的时效性、减少了功能开发的差错和采购周期以及产保的复杂度。本专利技术的技术方案是：一种卫星综合电子系统，包括星载集成管理芯片LSMEU01、星务调度管理单元SIP、CAN总线通信网络以及卫星分系统；所述卫星分系统包括控制与推进分系统、导航与定位分系统、测控应答分系统、电源分系统、数传分系统和载荷分系统；控制与推进分系统、导航与定位分系统、测控应答分系统、电源分系统、数传分系统和载荷分系统中分别嵌入有一个星载集成管理芯片LSMEU01；每一个星载集成管理芯片LSMEU01采集并处理其所在的卫星分系统的温度信息、电路信息、执行机构运行信息或所在卫星分系统功能单机传输的数据信息，将处理后的数据信息通过CAN总线通信网络传送给星务调度管理单元SIP；星务调度管理单元SIP通过CAN总线通信网络发送遥控指令给每一个星载集成管理芯片LSMEU01，每一个星载集成管理芯片LSMEU01接收并解析星务调度管理单元SIP的遥控指令，按照遥控指令码实现对所在卫星分系统的温度控制、工作状态的采集监控、电子设备的加断电操作或执行机构的运行控制；星务调度管理单元SIP通过CAN总线通信网络发送遥测轮询指令给每一个星载集成管理芯片LSMEU01，每一个星载集成管理芯片LSMEU01接收并解析该轮询指令，按照轮询指令码对所在卫星分系统功能数据和工作状态信息进行采集并处理，得到遥测分包数据，然后将遥测分包数据通过CAN总线通信模块应答给星务调度单元SIP；星务调度管理单元SIP通过CAN总线通信网络发送遥控数据给每一个星载集成管理芯片LSMEU01，每一个星载集成管理芯片LSMEU01接收该遥控数据，并将接收到的遥控数据在所在的卫星分系统内进行通信传输。所述星载集成管理芯片LSMEU01包括CPU、存储器模块、CAN总线通信模块、异步通信模块、AD转换模块、DA转换模块、脉冲控制模块、开关通断驱动模块、热控模块和同步通信模块；存储器模块用于存放LSMEU01的程序代码和程序数据，通过存储接口与CPU交互，执行LSMEU01管理任务；CAN总线通信模块接收星务调度管理单元SIP通过CAN总线通信网络发送过来的遥控信息，并请求CPU读取遥控信息；CPU从CAN总线通信网络上接收遥控指令信息，并对该指令信息进行解析，将解析得到的加断电控制指令发送给开关通断驱动模块，将解析得到的温度控制指令发送给热控模块，将解析得到的执行机构动作指令发送给脉冲控制模块，将解析得到的DA转换模块参数发送给DA转换模块；开关通断驱动模块接收CPU输出的加断电命令，并根据该加断电指令输出高低时间可控的导通电平，实现对所在卫星分系统中电子设备的加断电控制；热控模块接收CPU输出的温度控制指令，并根据该温度控制指令实现对所在卫星分系统中加热部件的通断控制；脉冲控制模块接收CPU输出的执行机构动作指令，并根据该执行机构动作指令输出不同时钟周期、不同占空比的脉冲，驱动所在卫星分系统中执行机构的运行；DA转换模块接收CPU输出的DA转换模块参数，并根据该DA转换模块参数控制DA转换模块输出幅度和占空比可调的模拟曲线，从而控制卫星蓄电池充放电开关电路，实现恒压恒流充电；AD转换模块采集所在卫星分系统中的多路模拟信号，并转换为数字信号，发送给CPU，由CPU对该数字信号进行处理并传送到CAN总线通信网络；CPU从CAN总线通信网络上接收遥控数据信息，并将遥控数据信息通过Uart异步通信模块在卫星分系统中电子设备间异步传输；异步通信模块接收卫星分系统中电子设备的异步通信数据并请求CPU读取数据，CPU读取和解析异步通信模块发送的数据后传送到CAN总线通信网络；CPU从CAN总线通信网络上接收遥控数据信息，并将遥控数据信息通过同步通信模块在分系统内电子设备间同步传输；同步通信模块接收卫星分系统中电子设备的同步通信数据并请求CPU读取数据，CPU读取和解析同步通信模块发送的数据后传送到CAN总线网络。所述星务调度管理单元SIP包括星务调度管理单元SIP1和星务调度管理单元SIP2；星务调度管理单元SIP1接收测控分系统的星载集成管理芯片LSMEU01的指令读取请求，通过CAN总线通信网络从测控分系统的星载集成管理芯片LSMEU01中读取遥控指令码，对读取的指令码进行解析并通过CAN总线通信网络分发到指令码对应的各分系统中；星务调度管理单元SIP1通过CAN总线通信网络轮询各分系统的分包遥测数据，将各分系统应答的分包遥测数据生成整星遥测帧，通过CAN总线通信网络传输到测控分系统的星载集成管理芯片LSMEU01中；星务调度管理单元SIP2判断星务调度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种卫星综合电子系统，其特征在于：包括星载集成管理芯片LSMEU01、星务调度管理单元SIP、CAN总线通信网络以及卫星分系统；所述卫星分系统包括控制与推进分系统、导航与定位分系统、测控应答分系统、电源分系统、数传分系统和载荷分系统；控制与推进分系统、导航与定位分系统、测控应答分系统、电源分系统、数传分系统和载荷分系统中分别嵌入有一个星载集成管理芯片LSMEU01；每一个星载集成管理芯片LSMEU01采集并处理其所在的卫星分系统的温度信息、电路信息、执行机构运行信息或所在卫星分系统功能单机传输的数据信息，将处理后的数据信息通过CAN总线通信网络传送给星务调度管理单元SIP；星务调度管理单元SIP通过CAN总线通信网络发送遥控指令给每一个星载集成管理芯片LSMEU01，每一个星载集成管理芯片LSMEU01接收并解析星务调度管理单元SIP的遥控指令，按照遥控指令码实现对所在卫星分系统的温度控制、工作状态的采集监控、电子设备的加断电操作或执行机构的运行控制；星务调度管理单元SIP通过CAN总线通信网络发送遥测轮询指令给每一个星载集成管理芯片LSMEU01，每一个星载集成管理芯片LSMEU01接收并解析该轮询指令，按照轮询指令码对所在卫星分系统功能数据和工作状态信息进行采集并处理，得到遥测分包数据，然后将遥测分包数据通过CAN总线通信模块应答给星务调度单元SIP；星务调度管理单元SIP通过CAN总线通信网络发送遥控数据给每一个星载集成管理芯片LSMEU01，每一个星载集成管理芯片LSMEU01接收该遥控数据，并将接收到的遥控数据在所在的卫星分系统内进行通信传输。...

【技术特征摘要】
1.一种卫星综合电子系统，其特征在于：包括星载集成管理芯片LSMEU01、星务调度管理单元SIP、CAN总线通信网络以及卫星分系统；所述卫星分系统包括控制与推进分系统、导航与定位分系统、测控应答分系统、电源分系统、数传分系统和载荷分系统；控制与推进分系统、导航与定位分系统、测控应答分系统、电源分系统、数传分系统和载荷分系统中分别嵌入有一个星载集成管理芯片LSMEU01；每一个星载集成管理芯片LSMEU01采集并处理其所在的卫星分系统的温度信息、电路信息、执行机构运行信息或所在卫星分系统功能单机传输的数据信息，将处理后的数据信息通过CAN总线通信网络传送给星务调度管理单元SIP；星务调度管理单元SIP通过CAN总线通信网络发送遥控指令给每一个星载集成管理芯片LSMEU01，每一个星载集成管理芯片LSMEU01接收并解析星务调度管理单元SIP的遥控指令，按照遥控指令码实现对所在卫星分系统的温度控制、工作状态的采集监控、电子设备的加断电操作或执行机构的运行控制；星务调度管理单元SIP通过CAN总线通信网络发送遥测轮询指令给每一个星载集成管理芯片LSMEU01，每一个星载集成管理芯片LSMEU01接收并解析该轮询指令，按照轮询指令码对所在卫星分系统功能数据和工作状态信息进行采集并处理，得到遥测分包数据，然后将遥测分包数据通过CAN总线通信模块应答给星务调度管理单元SIP；星务调度管理单元SIP通过CAN总线通信网络发送遥控数据给每一个星载集成管理芯片LSMEU01，每一个星载集成管理芯片LSMEU01接收该遥控数据，并将接收到的遥控数据在所在的卫星分系统内进行通信传输。2.根据权利要求1所述的一种卫星综合电子系统，其特征在于：所述星载集成管理芯片LSMEU01包括CPU、存储器模块、CAN总线通信模块、异步通信模块、AD转换模块、DA转换模块、脉冲控制模块、开关通断驱动模块、热控模块和同步通信模块；存储器模块用于存放LSMEU01的程序代码和程序数据，通过存储接口与CPU交互，执行LSMEU01管理任务；CAN总线通信模块接收星务调度管理单元SIP通过CAN总线通信网络发送过来的遥控信息，并请求CPU读取遥控信息；CPU从CAN总线通信网络上接收遥控指令信息，并对该指令信息进行解析，将解析得到的加断电控制指令发送给开关通断驱动模块，将解析得到的温度控制指令发送给热控模块，将解析得到的执行机构动作指令发送给脉冲控制模块，将解析得到的DA转换模块参数发送给DA转换模块；开关通断驱动模块接收CPU输出的加断电控制指令，并根据该加断...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘朋，施思寒，李志刚，
申请(专利权)人：航天东方红卫星有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11