一种应用于空间生命科学实验的可见光通信数传系统技术方案

本发明专利技术提供了一种应用于空间生命科学实验的可见光通信数传系统，包括定子板和转子板，定子板安装在载荷电控箱上，转子板安装在离心机上，所述的定子板和转子板均安装有通信单元，所述的离心机转子旋转时，转子板与定子板建立双向通信链路。本发明专利技术的应用于空间生命科学实验的可见光通信数传系统，在离心机中心处安装一块电路板，对向在载荷箱体上安装一块相同的电路板，实现双向通信，该系统可以将重力对照实验单元中产生的科学数据下传，可以改变空间科学仪器为重力对照实验与微重力实验难以同时开展复杂对照实验的现状，支持在轨更换实验单元，可保证我国空间科学仪器的先进性。可以保证多个复杂对照实验同时开展，节省微重力科学实验资源。微重力科学实验资源。微重力科学实验资源。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于空间生命科学实验的可见光通信数传系统


[0001]本专利技术涉及空间生命科学领域，具体涉及一种应用于空间生命科学实验的可见光通信数传系统。

技术介绍

[0002]本部分的描述仅提供与本专利技术公开相关的背景信息，而不构成现有技术。
[0003]近地轨道具有微重力、强辐射、高真空和超洁净的特点，在近地轨道的飞行器上开展多项空间生命科学实验，如研究微重力等因素对制备特殊意义生物制品的生物技术科学实验，研究长期在轨运行时能量/物质循环的空间受控生命生态保障实验，研究人类在空间条件下各项生理及心理状态变化的航天医学，研究生命起源和探索地外生命痕迹的天体生物学等。
[0004]中国空间站及其他科学卫星为开展空间生命科学实验提供了良好的平台，空间站的微重力环境为科学家提供了从微观的细胞分子水平到宏观的受控生态实验的实验环境。
[0005]在轨开展微重力实验，除了开展地基对照实验外，还需在轨模拟重力环境，以便排除其余因素对微重力科学实验的影响。在空间站及其他平台模拟重力环境，最重要的手段是在载荷内部安装离心机，利用离心机旋转产生的离心力模拟重力环境。
[0006]空间科学仪器中使用离心机模拟重力。微重力实验单元通常安装在离心机外，而重力对照试验单元安装在离心机上，实验样品在实验单元中开展科学实验，实验过程中发生的科学数据(如培养温度，光照照度，气体环境湿度等)可为科学家提供重要的分析依据。
[0007]在工程实施阶段，离心机通常需要高速电机和导电滑环配合使用，高速电机实现离心机转盘的高速转动，导电滑环可以给转盘上的实验单元供电，但导电滑环在长期运行后会发生磨损，难以实现有线通信。因此重力对照实验单元中产生的科学数据难以通过导电滑环传输到载荷电控箱中。航天产品对产品的EMC有特殊要求，因此传统的蓝牙或Wi
‑
Fi等无线通信方式并不能安装在空间科学仪器中。以往实验中，重力对照实验单元中产生的科学数据无法保存，只能通过航天员回收样品，返回地面后才能开展科学分析，大量宝贵的在轨的科学数据无法保存。
[0008]应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本专利技术的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本专利技术的
技术介绍
部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

技术实现思路

[0009]本专利技术要解决的技术问题是提供一种应用于空间生命科学实验的可见光通信数传系统。
[0010]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种应用于空间生命科学实验的可见光通信数传系统，所述的系统包括定子板和转子板，所述的定子板安装在载荷电控箱上，所述的转子板安装在离心机上，所述的定子板和转子板均安装有通信单元，所述的离心机转子旋
转时，转子板与定子板建立双向通信链路。
[0011]优选地，所述的通信单元包括发射单元、接收单元及控制器，所述的发射单元包括发射天线及发射电路，所述的控制器用于控制所述的发射单元发射电信号，所述的接收单元包括接收天线及接收电路，所述的控制器用于处理所述的接收单元接收到的电信号。
[0012]优选地，所述的定子板的中心点和所述的转子板的中心点共轴安装。
[0013]优选地，所述的发射天线为焊接在PCB板上的白光LED、红外LED，红光LED、绿光LED的一种或多种，所述的发射电路为LED驱动芯片，所述的LED驱动芯片的驱动方式为恒流或恒压。
[0014]优选地，当使用恒压模式驱动时，所述的LED驱动芯片使用大功率三极管或MOS管，所述的控制器用于输出电压信号，所述的电压信号注入大功率三极管的基极或MOS管的栅极，通过LED高速闪烁完成电信号发射。
[0015]优选地，所述的接收天线为硅光电探测器或单光子探测器或铟镓砷探测器，所述的发射天线的光信号照射到接收天线上，所述的接收天线产生微弱电流信号，所述的接收电路包括跨阻放大器及电压比较器，所述的接收天线产生的微弱电流信号由跨阻放大器放大成电压信号后，送给控制器处理。
[0016]优选地，所述的控制器为多串口微处理器，所述的定子板的控制器使用一个串口接收由载荷电控箱通过RS
‑
485总线转发的指令，通过另一个串口发射或接收光信号。
[0017]优选地，所述的转子板的控制器的一个串口发射或接收光信号，另一个串口与离心机的各实验单元通信，用于转发载荷电控箱发送的实验控制指令。
[0018]借由以上的技术方案，本专利技术的有益效果如下：
[0019]本专利技术的应用于空间生命科学实验的可见光通信数传系统，在离心机中心处安装一块电路板，对向在载荷箱体上安装一块相同的电路板，实现双向通信，该系统可以将重力对照实验单元中产生的科学数据下传，可以改变空间科学仪器为重力对照实验与微重力实验难以同时开展复杂对照实验的现状，支持在轨更换实验单元，可保证我国空间科学仪器的先进性。可以保证多个复杂对照实验同时开展，节省微重力科学实验资源。
附图说明
[0020]图1是本申请的可见光通信数传系统的结构示意图。
[0021]图2是本申请的转子板或定子板的结构示意图。
[0022]其中：1、发射单元；2、接收单元；3、控制器；
[0023]1‑
1、发射天线；1
‑
2、发射电路；2
‑
1、接收天线；2
‑
2、接收电路。
具体实施方式
[0024]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0025]需要说明的是，在本专利技术的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的和区别类似的对象，两者之间并不存在先后顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在
本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0026]如图1所示，本专利技术提供了一种应用于空间生命科学实验的可见光通信数传系统，所述的系统包括定子板和转子板，所述的定子板安装在载荷电控箱上，所述的转子板安装在离心机上，离心机上设置有多个实验单元，所述的实验单元通过RS
‑
485总线接入转子板，所述的定子板和转子板均安装有通信单元，所述的离心机转子旋转时，转子板与定子板建立双向通信链路。所述的定子板的中心点和所述的转子板的中心点共轴安装。
[0027]如图2所示，所述的通信单元包括发射单元1、接收单元2及控制器3，所述的发射单元1包括发射天线1
‑
1及发射电路1
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2，所述的控制器3用于控制所述的发射单元1发射电信号，所述的接收单元2包括接收天线2
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1及接收电路2
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2，所述的控制器3用于处理所述的接收本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于空间生命科学实验的可见光通信数传系统，其特征在于，所述的系统包括定子板和转子板，所述的定子板安装在载荷电控箱上，所述的转子板安装在离心机上，所述的定子板和转子板均安装有通信单元，所述的离心机转子旋转时，转子板与定子板建立双向通信链路。2.根据权利要求1所述的可见光通信数传系统，其特征在于，所述的通信单元包括发射单元、接收单元及控制器，所述的发射单元包括发射天线及发射电路，所述的控制器用于控制所述的发射单元发射电信号，所述的接收单元包括接收天线及接收电路，所述的控制器用于处理所述的接收单元接收到的电信号。3.根据权利要求1所述的可见光通信数传系统，其特征在于，所述的定子板的中心点和所述的转子板的中心点共轴安装。4.根据权利要求2所述的可见光通信数传系统，其特征在于，所述的发射天线为焊接在PCB板上的白光LED、红外LED，红光LED、绿光LED的一种或多种，所述的发射电路为LED驱动芯片，所述的LED驱动芯片的驱动方式为恒流或恒压。5.根据权利要求4所述的可见光通信数传系统，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁昆，张涛，郑伟波，陈诗琦，闫小军，袁永春，刘方武，孔健，高文婷，
申请(专利权)人：中国科学院上海技术物理研究所，
类型：发明
国别省市：