一种导电滑环数据传输的模拟方法技术

本发明专利技术涉及一种用于模拟空间导电滑环的模拟器，包括：模数转换器，其被配置为从空间导电滑环采集模拟电压信号并将其转换为数字电压信号；存储器，其被配置为存储所述数字电压信号；以及数模转换器，其被配置为读取所存储的数字电压信号并将其转换成模拟电压信号。本发明专利技术还涉及一种用于模拟空间导电滑环的方法。通过该模拟器和/或该方法，可以避免卫星模拟测试中保持空间导电滑环一直旋转，从而增加空间导电滑环的剩余圈数，增加其寿命，此外还可以在空间导电滑环测试中减小、甚至避免真实空间导电滑环的使用，从而降低试验成本。从而降低试验成本。从而降低试验成本。

【技术实现步骤摘要】
一种导电滑环数据传输的模拟方法


[0001]本专利技术总的来说涉及航天器测试领域，具体而言，涉及一种用于模拟空间导电滑环的模拟器。此外，本专利技术还涉及一种用于模拟空间导电滑环的方法。

技术介绍

[0002]目前在轨航天器数目已经超过一千颗，由最初不携带科学仪器设备的卫星发展成具有复杂功能的空间站、深空着陆器等。为适应复杂的场景或者完成特定的任务，需要航天器机械机构发生相对旋转，为保证在相对旋转的航天器装置之间能够进行数据传递，需要使用空间导电滑环为相对运动的装置之间建立用于数据传输的电通路。
[0003]空间导电滑环主要由两部分组成，一部分是固定不动的导电环，连接发生相对运动的两个机构之一，另一部分为电刷，连接所述两个机构中的另一机构。当两个机构发生相对转动时，电刷在导电环上保持滑动电接触，以保证导电信号不丢失，从而实现两个发生相对旋转的机构之间的数据传输。
[0004]空间导电滑环具有传输信号可靠、传输速度快等优点，除了能够传输数据信号，还能传输电能，因此空间导电滑环在旋转航天器上得到大量使用。但是，空间导电滑环具有使用寿命较短的缺点，其原因在于电刷与导电环接触摩擦时间长后，会导致二者出现磨损而缩短寿命，并产生磨损微粒影响导电滑环的性能。空间导电滑环多为单点，因此空间导电滑环损坏后无备份，使得航天器不能正常工作，因而其成为空间航天器寿命的关键受制因素之一。
[0005]空间导电滑环的寿命用其旋转圈数进行衡量，这可通过导电滑环地面寿命试验和已有在轨使用记录进行统计预估。为保证导电滑环在空间具有更长的使用寿命，减小航天器地面测试时导电滑环的旋转圈数是一个有效方法。然而，地面测试过程中为模拟真实的信号传输环境，在进行相对旋转机构的信号传输测试时，通常让导电滑环处于旋转工作状态，特别是地面航天器老练实验和信号传输压力测试时，长时间的测试减少了导电滑环剩余可转圈数，也就相应减少了导电滑环在轨使用寿命，并缩小了航天器在轨使用寿命。
[0006]另外，在地面对空间导电滑环进行通信测试研究时，为验证空间导电滑环对不同通信方法的影响，常常需要用诸如RS422、CAN、RS485等不同的通信协议以及不同协议下的不同波特率进行长时间的压力测试，为模拟真实的工作状态，需要将空间导电滑环转动起来，以产生导电滑环转动时传递信号中的电平波动。这种方法需要投入大量昂贵的空间导电滑环进行试验，试验成本高。
[0007]因此，需要一种能够模拟导电滑环数据传输的模拟器，在仅仅需要模拟导电滑环信号传输过程时，替代真实的滑环参与试验，降低真实导电滑环的使用，以延长导电滑环的使用寿命或者降低试验成本。

技术实现思路

[0008]本专利技术的任务是提供一种用于模拟空间导电滑环的模拟器以及相应模拟方法，通
过该模拟器和/或该方法，可以避免卫星模拟测试中保持空间导电滑环一直旋转，从而增加空间导电滑环的剩余圈数，增加其寿命，此外还可以在空间导电滑环测试中减小、甚至避免真实空间导电滑环的使用，从而降低试验成本。
[0009]在本专利技术的第一方面，该任务通过一种用于模拟空间导电滑环的模拟器来解决，该模拟器包括：
[0010]模数转换器，其被配置为从空间导电滑环采集模拟电压信号并将其转换为数字电压信号；
[0011]存储器，其被配置为存储所述数字电压信号；以及
[0012]数模转换器，其被配置为读取所存储的数字电压信号并将其转换成模拟电压信号。
[0013]在本专利技术的一个优选方案中规定，所述模拟电压信号包括空间导电滑环在转动状态下的第一模拟电压信号、以及空间导电滑环在静止状态下的第二模拟信号，其中第一模拟电压信号被模数转换器转换为第一数字电压信号，并且第二模拟电压信号被模数转换器转换为第二数字电压信号，并且其中所述模拟器还包括:
[0014]信号处理器，其被配置为从第一数字电压信号减去第二数字电压信号以获得电压波动数字信号。
[0015]通过该优选方案，可以较好地模拟空间导电滑环在转动时的电压波动。空间导电滑环的电刷和导电环在滑动摩擦时会导致二者的接触电阻出现波动，并引入其它噪声，反映在传输信号电平上表现为传输电平的波动，从而影响传输信号质量。因此，通过在传输线路上叠加空间导电滑环转动时产生的噪声，可以模拟信号传输中的真实导电滑环。
[0016]在本专利技术的一个扩展方案中规定，该模拟器还包括加法器，其被配置为将数模转换器输出的模拟电压信号叠加到信号线上以模拟空间导电滑环的电压。通过该扩展方案，可以简单、低成本地将模拟电压信号、如电压波动模拟信号叠加到测试信号中以模拟空间导电滑环。
[0017]在本专利技术的第二方面，前述任务通过一种用于模拟空间导电滑环的方法来解决，该方法包括下列步骤：
[0018]从空间导电滑环采集空间导电滑环在转动状态下的第一模拟电压信号并通过模数转换将其转换为第一数字电压信号；
[0019]从空间导电滑环采集空间导电滑环在转动状态下的第二模拟电压信号并通过模数转换将其转换为第二数字电压信号；
[0020]从第一数字电压信号减去第二数字电压信号以获得电压波动数字信号；
[0021]存储所述电压波动数字信号；
[0022]读取所述电压波动数字信号并通过数模转换将其转换成电压波动模拟信号；以及
[0023]将所述电压波动模拟信号叠加到信号线上以模拟空间导电滑环的电压。
[0024]在本专利技术的一个扩展方案中规定，该方法还包括:
[0025]存储第一数字电压信号和第二数字电压信号。
[0026]通过该扩展方案，可以存储空间导电滑环在多种状态下的电压，以便用于不同的模拟测试或模拟目标。
[0027]在本专利技术的一个优选方案中规定，该方法还包括:
[0028]从空间导电滑环采集空间导电滑环在不同转速下的模拟电压信号并通过模数转换将其转换为相应数字电压信号。
[0029]通过该扩展方案，可以模拟空间导电滑环在不同转速下的电输出信号。
附图说明
[0030]下面结合附图参考具体实施例来进一步阐述本专利技术。
[0031]图1示出了根据本专利技术的用于模拟空间导电滑环的模拟器的示意图；
[0032]图2示出了根据本专利技术的模拟器在信号采集模式下的示意图；以及
[0033]图3示出了根据本专利技术的模拟器在模拟测试模式下的示意图。
具体实施方式
[0034]应当指出，各附图中的各组件可能为了图解说明而被夸大地示出，而不一定是比例正确的。在各附图中，给相同或功能相同的组件配备了相同的附图标记。
[0035]在本专利技术中，除非特别指出，“布置在
…
上”、“布置在
…
上方”以及“布置在
…
之上”并未排除二者之间存在中间物的情况。此外，“布置在
…
上或上方”仅仅表示两个部件之间的相对位置关系，而在一定情况下、如在颠倒产品方向后，也可以转换为“布置在
…
下或下方”，反之本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种导电滑环数据传输的模拟方法，其特征在于，包括步骤：按照预设周期，通过控制器控制数模转换器从存储器中读取预设的噪声电压值，并转换为模拟电压输出；以及通过加法器将所述模拟电压输出叠加至通信端传输的数据传输电压上。2.如权利要求1所述的模拟方法，其特征在于，所述预设的噪声电压值存入存储器的方法包括步骤：设备连接，包括：在空间导电滑环的外圈和内圈上分别连接通信段1及通信段2；以及将模数转换器的输入端搭接至通信段上的传输线上；通过电机，带动所述空间导电...

【专利技术属性】
技术研发人员：李立，朱野，梁旭文，刘会杰，潘小彤，刘兴富，王硕，
申请(专利权)人：上海微小卫星工程中心，
类型：发明
国别省市：