一种导航卫星综合电子系统技术方案

本发明专利技术涉及一种导航卫星综合电子系统，包括：星载计算机，被配置为执行所有的算法和自主管理功能；数据处理终端，被配置为接收由所述星载计算机发出的指令，并将采集的载荷设备数据返回到所述星载计算机；所述星载计算机和数据处理终端通过1553B总线通信；所述星载计算机和数据处理终端通过所述1553B总线相互构成远端存储，在单机掉电恢复后，从远端恢复数据；所述1553B总线统一连接星载计算机单元与多个卫星分系统，并为所述卫星分系统的设备保留电气接口；以及综合电子系统软件，所述综合电子系统软件包括星载计算机软件正常模式、星载计算机软件最小模式、数据处理终端软件和FPGA软件。FPGA软件。FPGA软件。

【技术实现步骤摘要】
一种导航卫星综合电子系统


[0001]本专利技术总的来说涉及航天电子
，更具体而言涉及一种导航卫星综合电子系统。

技术介绍

[0002]导航卫星综合电子系统是卫星平台核心系统，是卫星控制中枢，负责解析遥控数据，实现对设备的控制和管理；发送星上的遥测信息；采集姿控敏感器的数据，根据当前姿控模式进行运算，实现对卫星的姿态控制；根据卫星轨道数据，实现对卫星的轨道控制；采集卫星温度数据，实现主动控温，保证各设备工作在最佳性能状态；实时监测能源系统状态，保证卫星能源安全；根据卫星当前轨道和姿态，控制帆板指向，保证卫星能源供给；处理星间数据路由。为载荷系统提供全面管理和服务。
[0003]传统的卫星电子系统多采用分布式管理控制模式，星载计算机负责遥控、遥测、热控和时间管理等，其他分系统各自负责自系统的遥测采集和遥控控制。分布式电子系统的特点会导致卫星体积和质量大、功耗高、接口关系复杂，由此带来的影响是接口不统一、系统控制复杂、重构性差、功能密度低。

技术实现思路

[0004]从现有技术出发，本专利技术的任务是提供一种导航卫星综合电子系统，通过该系统，基于集中管理、分散控制的设计思路，按照系统配置最优原则，可以对平台和载荷每个分离的单机设备进行集中管理，利用卫星各系统和设备的控制模块进行分散控制，充分有效地利用了各子系统和设备的资源和信息，提高了硬件和软件资源的复用程度。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种导航卫星综合电子系统，包括：
[0006]星载计算机，被配置为执行所有的算法和自主管理功能；
[0007]数据处理终端，被配置为接收由所述星载计算机发出的指令和采集载荷设备数据，并将采集的载荷设备数据返回到所述星载计算机；
[0008]所述星载计算机和数据处理终端通过1553B总线通信；
[0009]所述星载计算机和数据处理终端通过所述1553B总线相互构成远端存储，在单机掉电恢复后，从远端恢复数据；
[0010]所述1553B总线统一连接星载计算机单元与多个卫星分系统，并为所述卫星分系统的设备保留电气接口；以及
[0011]综合电子系统软件，所述综合电子系统软件包括星载计算机软件正常模式、星载计算机软件最小模式、数据处理终端软件和FPGA软件。
[0012]在本专利技术的一个扩展方案中规定，所述星载计算机使用双机冷备份模式，执行遥控信息处理、遥测处理、姿态控制、轨道控制、自主热控、能源监测、帆板控制以及采集平台设备的状态数据，包括能源分系统、姿轨控分系统、热控分系统、机构分系统和星务分系统的数据；以及
[0013]所述星务分系统是导航卫星综合电子系统。
[0014]在本专利技术的另一个扩展方案中规定，所述数据处理终端使用双机冷备份模式，接收星载计算机的程控指令，以实现对载荷设备的控制，同时采集载荷设备的状态数据，经过组织后发送给星载计算机，没有自主控制功能。
[0015]在本专利技术的又一个扩展方案中规定，所述星载计算机和数据处理终端通过1553B总线通信，其中：
[0016]所述星载计算机通过所述1553B总线向所述数据处理终端发送程控指令；以及
[0017]所述数据处理终端通过所述1553B总线向所述星载计算机发送载荷设备的遥测数据。
[0018]在本专利技术的一个扩展方案中规定，所述1533B总线为双冗余的军用总线，具有自动切换功能，当一条总线出现故障时，会自动切换到另一条总线；以及
[0019]所述1553B总线采用两级变压器耦合。
[0020]在本专利技术的另一个扩展方案中规定，所述星载计算机软件正常模式是星载计算机在轨期间，硬件功能正常并且软件完好的情况下运行的软件配置；
[0021]所述星载计算机软件正常模式的功能包括星地遥控、星间遥控、星地遥测、星间遥测、能源管理、载荷管理、轨道推算和姿轨控计算；以及
[0022]所述星载计算机软件正常模式需要星载计算机处理器、EEPROM、SRAM正常工作。
[0023]在本专利技术的又一个扩展方案中规定，所述星载计算机软件最小模式是星载计算机在轨期间，软硬件出现错误后的功能退化配置；
[0024]所述星载计算机软件最小模式保留遥测、遥控、姿控和能源管理功能，硬件资源需求最小；
[0025]所述星载计算机软件最小模式是正常系统不能正常运行时提供的一个查询和修复手段，不提供通道数据和中断支持，是紧急修复所用；
[0026]所述星载计算机软件最小模式是一个独立程序；以及
[0027]所述星载计算机软件最小模式功能属于星务管理部分的一个独立单元，尽量与正常系统重合；
[0028]所述星载计算机软件最小模式对于通道仅支持遥测、遥控、AD、DA、频率量；以及
[0029]使用指令进入扩展模式，初始化硬件端口，在扩展模式下支持通道数据的地面转发。
[0030]在本专利技术的一个扩展方案中规定，所述数据处理终端软件是星载计算机软件的延伸；以及
[0031]所述数据处理终端软件执行星载计算机转发的遥控指令并为星载计算机提供载荷设备的遥测数据，没有自主功能。
[0032]在本专利技术的另一个扩展方案中规定，所述星载计算机采用双机冷备份模式，具有手动切换和自主切换功能，其中：
[0033]所述自主切换是星载计算机双机进行自主切机的过程；
[0034]所述自主切换的基础是硬件看门狗；以及
[0035]采用软硬件相结合的方法自主判断需要开启的单机。
[0036]在本专利技术的又一个扩展方案中规定，所述自主切换包括下列步骤：
[0037]卫星正常启动后，星载计算机的A机当班；
[0038]如果A机异常，且看门狗使能，2秒以后，看门狗发生第一次狗咬时，软件中断处理，产生非屏蔽中断信号，提示处理器当前软件运行异常，处理器立即转入应急模式，保存A机当前运行状态并备份数据，退出中断，继续运行；
[0039]如果第一次看门狗狗咬是因为软件运行不正常，2秒后产生第二次狗咬，当班机被看门狗复位，包括处理器和I/O系统，保留时钟单元和内存数据；
[0040]看门狗复位的同时，硬件电路对星载计算机的A、B机同时加电，A、B机同步运行并禁止I/O系统输出；
[0041]A、B机同步启动后，首先运行启动段，执行硬件检查和内存检查，并在启动段清看门狗；
[0042]B机软件发出关A机电源指令，并转入正常运行，同一时间A机软件没有任何操作，静默3秒钟，3秒钟以后，如果A机没有被B机关闭，则A机软件转入正常运行，发出关B机电源指令。
[0043]在本专利技术的一个扩展方案中规定，其中：
[0044]A、B机同时加电以后，所述B机软件始终优先运行；
[0045]在A、B机软件成功启动以后，尝试进入星载计算机软件的正常模式，如果不能进入正常模式则尝试进入最小模式；以及
[0046]A、B机软件进入正常模式或最小模式，确认对方机已经关闭，初始本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种导航卫星综合电子系统，其特征在于，包括：星载计算机，被配置为执行所有的算法和自主管理功能；数据处理终端，被配置为接收由所述星载计算机发出的指令和采集载荷设备数据，并将采集的载荷设备数据返回到所述星载计算机；所述星载计算机和数据处理终端通过1553B总线通信；所述星载计算机和数据处理终端通过所述1553B总线相互构成远端存储，在单机掉电恢复后，从远端恢复数据；所述1553B总线统一连接星载计算机单元与多个卫星分系统，并为所述卫星分系统的设备保留电气接口；以及综合电子系统软件，所述综合电子系统软件包括星载计算机软件正常模式、星载计算机软件最小模式、数据处理终端软件和FPGA软件。2.根据权利要求1所述的导航卫星综合电子系统，其特征在于，所述星载计算机使用双机冷备份模式，执行遥控信息处理、遥测处理、姿态控制、轨道控制、自主热控、能源监测、帆板控制以及采集平台设备的状态数据，包括能源分系统、姿轨控分系统、热控分系统、机构分系统和星务分系统的数据；以及所述星务分系统是导航卫星综合电子系统。3.根据权利要求1所述的导航卫星综合电子系统，其特征在于，所述数据处理终端使用双机冷备份模式，接收星载计算机的程控指令，以实现对载荷设备的控制，同时采集载荷设备的状态数据，经过组织后发送给星载计算机，没有自主控制功能。4.根据权利要求1所述的导航卫星综合电子系统，其特征在于，所述星载计算机和数据处理终端通过1553B总线通信，其中：所述星载计算机通过所述1553B总线向所述数据处理终端发送程控指令；以及所述数据处理终端通过所述1553B总线向所述星载计算机发送载荷设备的遥测数据。5.根据权利要求1所述的导航卫星综合电子系统，其特征在于，所述1533B总线为双冗余的军用总线，具有自动切换功能，当一条总线出现故障时，自动切换到另一条总线；以及所述1553B总线采用两级变压器耦合。6.根据权利要求1所述的导航卫星综合电子系统，其特征在于，所述星载计算机软件正常模式是星载计算机在轨期间，硬件功能正常并且软件完好的情况下运行的软件配置；所述星载计算机软件正常模式的功能包括星地遥控、星间遥控、星地遥测、星间遥测、能源管理、载荷管理、轨道推算和姿轨控计算；以及所述星载计算机软件正常模式需要星载计算机处理器、EEPROM、SRAM正常工作。7.根据权利要求1所述的导航卫星综合电子系统，其特征在于，所述星载计算机软件最小模式是星载计算机在轨期间，软硬件出现错误后的功能退化配置；所述星载计算机软件最小模式保留遥测、遥控、姿控和能源管理功能，硬件资源需求最小；所述星载计算机软件最小模式是正常系统不能正常运行时提供的一个查询和修复手段，不提供通道数据和中断支持，是紧急修复所用；所述星载计算机软件最小模式是一个独立程序；以及所述星载计算机软件最小模式功能属于星务管理部分的一个独立单元；
所述星载计算机软件最小模式对于通道仅支持遥测、遥控、AD、DA、频率量；以及使用指令进入扩展模式，初始化硬件端口，在扩展模式下支持通道数据的地面转发。8.根据权利要求1所述的导航卫星综合电子系统，其特征在于，所述数据处理终端软件是星载计算机软件的延伸；以及所述数据处理终端软件执行星载计算机转发的遥控指令并为星载计算机提供载荷设备的遥测数据，没有自主功能。9.根据权利要求1所述的导航卫星综合电子系统，其特征在于，所述星载计算机采用双机冷备份模式，具有手动切换和自主切换功能，其中：所述自主切换是星载计算机双机进行自主切机的过程；所述自主切换的基础是硬件看门狗；以及采用软硬件相结合的方法自主判断需要开启的单机。10.根据权利要求9所述的导航卫星综合电子系统，其特征在于，所述自主切换包括下列步骤：卫星正常启动后，星载计算机的A机当班；如果A机异常，且看门狗使能，2秒以后，看门狗发生第一次狗咬时，软件中断处理，产生非屏蔽中断信号，提示处理器当前软件运行异常，处理器立即转入应急模式，保存A机当前运行状态并备份数据，退出中断，继续运行；如果第一次看门狗狗咬是因为软件运行不正常，2秒后产生第二次狗咬...

【专利技术属性】
技术研发人员：石龙龙，贺芸，祁见忠，王正凯，涂珍贞，王学良，林宝军，沈苑，张军，
申请(专利权)人：上海微小卫星工程中心，
类型：发明
国别省市：