一种微小卫星多个分系统通用化的故障检测测试系统技术方案

本发明专利技术提供了一种微小卫星多个分系统通用化的故障检测测试系统，其特征在于，包括可编程智能接口板、总线母板、主控制器板、上位机、通用化测试床，所述主控制器板与所述可编程智能接口板通过总线母板通讯，所述可编程智能接口板与所述通用化测试床相连，所述主控制器板负责指定仿真需要的所有模型的实行运行；所述上位机与所述主控制器板相连，所述上位机根据仿真测试需要，对模型进行剪裁，下载实时板卡到所述主控制器板。本发明专利技术的有益效果是：本发明专利技术通用性强，且故障检测流程清晰，定位问题快，故障制作通用化，降低编程复杂度，节省时间，提高工作效率。

A fault detection and test system for multiple subsystems of microsatellite

【技术实现步骤摘要】
一种微小卫星多个分系统通用化的故障检测测试系统
本专利技术涉及卫星
，尤其涉及一种微小卫星多个分系统通用化的故障检测测试系统。
技术介绍
微小卫星在设计、制造以及与之配套的控制方案的仿真、验证都离不开对硬件设备工作状态的故障排查以及对原理上发生的故障情况的模拟仿真，这项测试的全面性以及覆盖性决定着卫星系统的可靠性、任务的成败。故障检测涉及到实际硬件的电路工作状态、通信情况以及半物理模拟仿真中，虚拟部件的故障情况的模拟。半物理模拟仿真中，需要用到不同模拟器及模型，连接起来作为测试设备来与星务姿控系统闭环对接测试。姿控部件模拟器有：陀螺、飞轮、星敏、太敏、磁强计、磁力矩器、推进系统等等。所需模型即动力学模型与各部组件模型。实际硬件测试则是将真实姿控部件代替模拟器，通过展开箱将设备接入整个闭环故障仿真验证系统。以往测试中，故障检测这一类仿真验证基本停留在原理验证上，只能通过代码进行逻辑验证。实际卫星设计、制造过程中，不仅需要快速验证真实部件的状态，更需要验证整星总装工作状态下，各个设备出现故障的真实响应是否与理论上的故障检测结果一致，因为真实产品在出现异常时，有时候与我们假设的结果是不一样的，例如真实部件并不会出故障的时候总是线性化输出结果，有的是会突变的，有的是线性化缓变的；当部件突然坏掉，电流不是变为一个数据0，而是没有数据，这个在软件上是实现不了的。以上两个问题是原有的故障检测方法实现不了的，对短周期研制卫星是明显的制约。卫星故障检测中，针对不同的专业都有相应的检测方法，但是专业交叉部分仍不完善，也导致实际工作过程中在此环节出现的问题比较难定位。同时因为姿控部件的产品通讯协议上的差异化，导致故障检测系统不具备通用化的特点。
技术实现思路
本专利技术提供了一种微小卫星多个分系统通用化的故障检测测试系统，包括可编程智能接口板、总线母板、主控制器板、上位机、通用化测试床，所述主控制器板与所述可编程智能接口板通过总线母板通讯，所述可编程智能接口板与所述通用化测试床相连，所述主控制器板负责指定仿真需要的所有模型的实行运行；所述上位机与所述主控制器板相连，所述上位机根据仿真测试需要，对模型进行剪裁，下载实时板卡到所述主控制器板；该故障检测测试系统还包括基于simulink的一体化上位机模型库、实时操作系统、可编程智能板卡程序，所述实时操作系统：用于对simulink模块进行代码化编译，生成可执行代码；所述可编程智能板卡程序：用于实现与上位机的标准总线通讯。作为本专利技术的进一步改进，所述可编程智能接口板为基于不同电接口的通用板卡，且所述可编程智能接口板上数字逻辑使用fpga编程，完全适应各种通讯接口的时序与协议的收发功能。作为本专利技术的进一步改进，所述主控制器板负责指定仿真需要的所有模型的实行运行，模型库有动力学模型、姿控部组件模型、测控部组件模型、并对姿控部组件模型和测控部组件模型动态指定所需的可编程智能接口板。作为本专利技术的进一步改进，所述通用化测试床包括展开箱和多个通用智能接口板，所述通用智能接口板负责将真实的姿控部件数据传入星载机系统以及故障检测测试系统，通讯方向是双向或单向进行选择；所述展开箱负责各个连接通用化测试床的数据传输的物理传输方向，所述通用智能接口板通过所述展开箱实现模型库与真实部件的切换。作为本专利技术的进一步改进，所述基于simulink的一体化上位机模型库包括动力学仿真模型、飞轮模拟器模型、陀螺模拟器模型、磁力矩器模拟器模型、磁强计模拟器模型、测控组件模拟器模型、电源模型、热控模型。作为本专利技术的进一步改进，所述基于simulink的一体化上位机模型库由simulink图形化编程结合基于C函数的s-function实现。作为本专利技术的进一步改进，在闭环控制系统通用化模型平台的单机故障检测中，将上位机的simulink模型库图形化文件，直接产生优化的、可移植的个性化代码，并根据目标配置自动生成多种实时系统下的程序，并下载到主控制器板的实时系统上加载运行，模型中的故障状态通过初始条件作为输入，引入故障检测测试系统中。作为本专利技术的进一步改进，真实姿控部件的数据会由所述通用化测试床分别发送给所述可编程智能接口板以及星载机系统，所述可编程智能接口板将数据通过所述总线母板、所述主控制器板、网口发送到所述上位机。作为本专利技术的进一步改进，该故障检测测试系统通过可编程智能接口板或者以太网口将指令信息发送给测试设备，构成半物理仿真平台或者全物理测试平台。作为本专利技术的进一步改进，所述主控制器板是标准的X86架构的板卡，所述可编程智能接口板的电接口包括AD、DA、OC、IO、422/485、CAN、LVDS、电位器电接口。本专利技术的有益效果是：本专利技术通用性强，且故障检测流程清晰，定位问题快，故障制作通用化，降低编程复杂度，节省时间，提高工作效率。附图说明图1是本专利技术的原理框图；图2是本专利技术的通用化测试床原理框图；图3是本专利技术一实施例的系统故障检测工作流程图；图4是对正常系统制造故障状态进行在轨仿真测试图。具体实施方式本专利技术公开了一种微小卫星多个分系统通用化的故障检测测试系统，硬件的核心是基于标准总线的通用控制器板和通用可编程智能接口板系列，如图1所示，硬件包括：可编程智能接口板：基于不同电接口的通用板卡，电接口如AD、DA、OC、IO、422/485、CAN、LVDS、电位器等大部分电接口，且板上数字逻辑可使用fpga编程，完全适应各种通讯接口的时序与协议的收发功能。主控制器板与可编程智能接口板通过总线母板通讯。主控制器板：是标准的X86架构的板卡，负责指定仿真需要的所有模型的实行运行，模型库有动力学模型、姿控部组件模型、测控部组件模型、并对部组件模型动态指定所需的可编程智能接口板。上位机：根据仿真测试需要，对模型进行剪裁，下载实时板卡到主控制器板。如图2所示，通用化测试床：通用智能接口板，负责将真实的姿控部件数据传入星载机系统以及故障检测测试系统，通讯方向可以是双向或单向进行选择。展开箱部分负责各个连接通用化测试床的数据传输的物理传输方向。通用智能接口板通过展开箱，实现模型库与真实部件的切换。系统运行过程则是根据故障测试需要，如故障检测测试系统能够检测控制分系统单机部件的工作状态、检测综合电子分系统、检测控制系统与综合电子系统对接后存在的分系统级间的故障、对故障应急方案理论的再验证、对正常系统制造故障状态进行在轨仿真测试。本专利技术的系统软件包括：基于simulink的一体化上位机模型库，包括动力学仿真模型、飞轮模拟器模型、陀螺模拟器模型、磁力矩器模拟器模型、磁强计模拟器模型、测控组件模拟器模型、电源模型、热控模型。由simulink图形化编程结合基于C函数的s-function实现，既可直观方便，也可方便设计与PXI总线的通讯。实时操作系统：用于对simulink模块进行代码化编译，生成可执行代码。在控制器板实时系统运行时，可动态本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微小卫星多个分系统通用化的故障检测测试系统，其特征在于，包括可编程智能接口板、总线母板、主控制器板、上位机、通用化测试床，所述主控制器板与所述可编程智能接口板通过总线母板通讯，所述可编程智能接口板与所述通用化测试床相连，所述主控制器板负责指定仿真需要的所有模型的实行运行；所述上位机与所述主控制器板相连，所述上位机根据仿真测试需要，对模型进行剪裁，下载实时板卡到所述主控制器板；该故障检测测试系统还包括基于simulink的一体化上位机模型库、实时操作系统、可编程智能板卡程序，/n所述实时操作系统：用于对simulink模块进行代码化编译，生成可执行代码；/n所述可编程智能板卡程序：用于实现与上位机的标准总线通讯。/n

【技术特征摘要】
1.一种微小卫星多个分系统通用化的故障检测测试系统，其特征在于，包括可编程智能接口板、总线母板、主控制器板、上位机、通用化测试床，所述主控制器板与所述可编程智能接口板通过总线母板通讯，所述可编程智能接口板与所述通用化测试床相连，所述主控制器板负责指定仿真需要的所有模型的实行运行；所述上位机与所述主控制器板相连，所述上位机根据仿真测试需要，对模型进行剪裁，下载实时板卡到所述主控制器板；该故障检测测试系统还包括基于simulink的一体化上位机模型库、实时操作系统、可编程智能板卡程序，
所述实时操作系统：用于对simulink模块进行代码化编译，生成可执行代码；
所述可编程智能板卡程序：用于实现与上位机的标准总线通讯。


2.根据权利要求1所述的故障检测测试系统，其特征在于：所述可编程智能接口板为基于不同电接口的通用板卡，且所述可编程智能接口板上数字逻辑使用fpga编程，完全适应各种通讯接口的时序与协议的收发功能。


3.根据权利要求2所述的故障检测测试系统，其特征在于：所述主控制器板负责指定仿真需要的所有模型的实行运行，模型库有动力学模型、姿控部组件模型、测控部组件模型、并对姿控部组件模型和测控部组件模型动态指定所需的可编程智能接口板。


4.根据权利要求1所述的故障检测测试系统，其特征在于：所述通用化测试床包括展开箱和多个通用智能接口板，所述通用智能接口板负责将真实的姿控部件数据传入星载机系统以及故障检测测试系统，通讯方向是双向或单向进行选择；所述展开箱负责各个连接通用化测试床的数据传输的物理传输方向，所述通用智能接口板通过所述展开箱实现模型库与真实部件的切换...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾臻，何波，孙华苗，
申请(专利权)人：深圳航天东方红海特卫星有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44