一种实现传统星载设备、载荷即插即用的方法技术

本发明专利技术公开了一种实现传统星载设备、载荷即插即用的方法，先选择公共总线，设计星载设备、载荷智能接口模块，定义自描述文件xTEDS，提供设备信息、输入输出接口、输入输出接口等参数；下载xTEDS文件，将即插即用节点接入公共总线；通过星务计算机周期性轮询发送广播信号握手帧；新上线设备的IISD获得注册回应后将xTEDS文件发送给星务计算机完成星载设备、载荷的注册，对新设备、载荷进行识别控制，收到请求信息后向星务计算机发送应答信息，星务计算机据此确定状态信息。本发明专利技术有很强的灵活性和可扩展性，能短时间实现卫星电子系统总装集成，为卫星模块化设计提供一种技术支持。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种即插即用设备实现方法，具体地，涉及一种通用星载设备、载荷如星敏感器、陀螺、飞轮等的即插即用PnP(Plug and Play)方法。
技术介绍
随着军事战略的不断调整和航天技术的不断进步，卫星模块化、可更换的需求日益强烈，尤其面对紧急的空间任务需求，按目前的卫星研制流程，通常需要几个月甚至几年的时间，这显然不能满足需求，必须开发小型且可快速应用的航天器，以便为突发灾害和应急事件提供快速响应的空间能力。因此，卫星的模块化设计以及快速组装已经成为未来天基平台发展的一个主要方向。卫星的“即插即用”理念便是基于此提出的。即插即用是指当系统插入一个新设备时，可以在运行过程中动态地进行检测和配置，而无需手动设置于更改软件。即插即用的卫星功能部件相对传统的固定硬件模式，具有更好的灵活性和可扩展性，通过在具备即插即用功能的综合电子平台上简单地“插入”这些功能部件，就可以在短时间内实现卫星电子系统的总装集成。随着空间任务日益复杂化，如何进行综合电子快速研制以满足空间任务的快速响应成为小卫星领域的研究重点。针对这一情况，本专利技术提供了一种将即插即用技术应用于卫星综合电子系统的具体应用方法。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是如何克服现有技术的上述缺陷，通过设计一种星载设备、载荷智能接口 IISD(Intelligent Interface for Spaceborne Device)，将传统星载设备、载荷变成即插即用设备。即:传统的星载设备、载荷+星载设备、载荷智能接口 =即插即用星载设备、载荷。为解决上述技术问题，本专利技术提供了，其特征在于，包括以下步骤:步骤一，选择公共总线作为连接星务计算机与星载设备、载荷智能接口的系统总线；步骤二，根据选用的公共总线以及设备、载荷硬件设计相应的星载设备、载荷智能接口模块；步骤三，定义星载设备、载荷数据自描述文件xTEDS，提供星载设备、载荷的设备信息、输入输出接口、输入输出接口等参数；步骤四，将包含不同星载设备、载荷的xTEDS文件下载至相应的星载设备、载荷智能接口中，将星载设备、载荷连同相应的星载设备、载荷智能接口组成的即插即用节点接入公共总线;接入总线后，星载设备、载荷智能接口完成自检与初始化，同时初始化星载设备、载荷，完成星载设备、载荷的接口配置;星务计算机周期性地对各个载荷设备进行轮询，当检测到有新设备、载荷法发送的申请注册广播帧，则通过公共总线发送广播信号握手帧；步骤五，新上线设备的星载设备、载荷智能接口获得星务计算机正确的注册回应后，再将包含其设备信息的xTEDS文件发送给星务计算机，完成星载设备、载荷的注册；步骤六，星务计算机根据读取到的星载设备、载荷配置信息更新内部的xTEDS信息表，获得星载设备、载荷的操作接口，并完成对新设备、载荷的识别与控制；步骤七，星务计算机以一定周期轮询请求所有在线星载设备、载荷的状态信息，在线设备、载荷收到请求信息后向星务计算机发送应答信息，星务计算机据此确定在线的星载设备、载荷并更新内部存储单元的星载设备、载荷xTEDS文件，对星载设备、载荷状态实施维护和管理。进一步地，所述公共总线为CAN。选取公共总线很重要，在方案初期就应当确定，星务计算机中间件软件的设计以及星载设备、载荷智能接口 IISD模块的设计都是在其基础上进行的，它须满足星上挂载点的数量、高效可靠、配置灵活等要求。进一步地，所述星载设备、载荷智能接口模块主要包括控制器，存储器，公共总线通信接口，星载设备、载荷通信接口，电源，调试接口。由于不同星载设备/载荷使用的接口不同，因而不同的星载设备、载荷其相应的IISD模块可能会有差异。一般情况下控制器芯片自带存储资源能够满足程序要求，如有特殊要求，则可外扩存储器。进一步地，所述星载设备、载荷自描述文件xTEDS以扩展XML语言描述，xTEDS用于描述星载设备、载荷，包括设备的类型、属性、能力，定义星务计算机与星载设备、载荷智能接口的通信接口。进一步地，通过中间件为应用程序提供数据接口，加快应用层软件的开发。应用层直接调用中间件中的相应设备接口函数实现与设备的数据交互，即应用层只需知道中间件里有哪些系统设备的使用接口而不用关注这些设备的具体细节。进一步地，中间件主要包括数据管理DH(Data Handler)和传感器管理SH(SensorHandler)，DH集中存储系统设备和应用程序的xTEDS描述文件，同时处理应用程序对xTEDS的查询请求;SH负责设备发现，从新设备中获取xTEDS文件并将其专发给DH;星载设备、载荷可以通过与SH之间的简单接口与系统其他部件通信，而无需处理复杂的通信细节。中间件通过分析xTEDS数据，组成一个完整的系统数据模型，该模型描述整个系统的设备组成，每个设备所实现的功能等，并为上层应用提供一个访问的接口。中间件提供基于服务的设备无关接口，上层应用需要调用服务时，首先通过指定接口描述信息在中间件中查询匹配的服务提供者，然后通过查询到的服务提供者完成任务(如发送命令、请求特定数据等)。中间件主要功能如下:I)提供高层调用的函数库，完成高层调用的语法和参数范围检查；2)提供注册和xTEDS数据管理(DH)机制，注册和保持所有有效载荷的xTEDS文档，并响应软件对xTEDS文档的查询请求；3)提供传感器管理(SH)，发现并读取有效载荷的xTEDS信息，将这些信息注册到DH上，并将高层调用打包至IISD模块。中间件传感器模块SH，主要负责星载设备、载荷的管理，包括以下几个方面职能。在初始化阶段，与DH握手:SH首先周期性向DH发送消息，并等待DH的响应，确保DH存活，并进而确保存在一个可用的存储库保存设备的xTEDS文件。与IISD握手:响应IISD发起的握手过程，完成新设备的检测；完成IISD初始化;读取IISD设备xTEDS文件，并转发给DH。IISD通信代理:接收应用程序的数据请求，向IISD设备发送数据请求命令;读取IISD产生的数据，并转发给相应应用程序;接收应用程序的其他控制请求，并转发给相应IISD0IISD状态检测:通过“心跳”协议，检测IISD是否故障，并将故障消息转发给DH;协助DH完成xTEDS文件状态(包括IISD上下线)的维护。中间件数据模块DH，主要负责系统数据管理，包括以下几个方面职能:在初始化阶段，接收SH就绪握手消息并加以响应，向SH等宣告其存在；IISD设备xTEDS文件管理:读取由SH发送的xTEDS文件；以中央存储库方式维护系统中IISD的xTEDS文件；xTEDS查询请求响应:提供xTEDS查询接口，接收应用程序的xTEDS查询请求;根据接收到的查询请求，完成xTEDS文件库的查找;将查询结果返回给请求发起方。查询结果包括数据提供者的ID标识、位置信息以及设备通信协议(包括数据格式、控制消息等)；为提高查询请求的响应速度，DH使用一块内存区域缓存最近几次查询结果。当缓存结果不能满足查询请求时，再从xTEDS文件库中查找;通过一个预定义端口向其他部件提供服务。IISD作为连接星务计算机与星载设备、载荷的纽带，是实现星载设备、载荷即插即用功能的关键部件。IISD软件的主要功能包括:进行自检，包括对传感器设备的检测；与SH模块握手并将星载本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实现传统星载设备、载荷即插即用的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，选择公共总线作为连接星务计算机与星载设备、载荷智能接口的系统总线；步骤二，根据选用的公共总线以及设备、载荷硬件设计相应的星载设备、载荷智能接口模块；步骤三，定义星载设备、载荷数据自描述文件xTEDS，提供星载设备、载荷的设备信息、输入输出接口、输入输出接口等参数；步骤四，将包含不同星载设备、载荷的xTEDS文件下载至相应的星载设备、载荷智能接口中，将星载设备、载荷连同相应的星载设备、载荷智能接口组成的即插即用节点接入公共总线；接入总线后，星载设备、载荷智能接口完成自检与初始化，同时初始化星载设备、载荷，完成星载设备、载荷的接口配置；星务计算机周期性地对各个载荷设备进行轮询，当检测到有新设备、载荷法发送的申请注册广播帧，则通过公共总线发送广播信号握手帧；步骤五，新上线设备的星载设备、载荷智能接口获得星务计算机正确的注册回应后，再将包含其设备信息的xTEDS文件发送给星务计算机，完成星载设备、载荷的注册；步骤六，星务计算机根据读取到的星载设备、载荷配置信息更新内部的xTEDS信息表，获得星载设备、载荷的操作接口，并完成对新设备、载荷的识别与控制；步骤七，星务计算机以一定周期轮询请求所有在线星载设备、载荷的状态信息，在线设备、载荷收到请求信息后向星务计算机发送应答信息，星务计算机据此确定在线的星载设备、载荷并更新内部存储单元的星载设备、载荷xTEDS文件，对星载设备、载荷状态实施维护和管理。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高玉东，曾国强，涂开武，罗涛，吴国福，项军华，褚金钱，韩大鹏，税海涛，李志军，袁福，连一君，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科学技术大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43