一种在线监控卫星设备供电的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种可在线监控卫星设备供电的装置，包括：系统调度与控制电路、１５５３Ｂ总线接口电路、模拟量遥测电路、数字量遥测电路、开关指令输出电路。本实用新型专利技术完全实现了星上系统的自主在线监控，具有较高的可靠性和稳定性，而且体积小、功耗低，提出的这种基于ＦＰＧＡ技术的数据采集与处理的设计思想及实现方法，方便、简单、高效，具有很强的实用性。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种可在线监控卫星设备供电的装置。
技术介绍
在常规的卫星测控系统中，常常需要采集各种模拟量信号、数字量信号，并对它们进行相应的处理。如配电器设备中就有许多需要采集的各种模拟量信号(如各个被加电设备的各路电源的供电电压幅度及相应的该路电源的电流使用情况等)、数字量信号(如电源的开关状态监视)，同时还需要对配电器设备中的继电器进行相应的打开、闭合等处理，从而完成对载荷的加电、断电功能。在现有的卫星系统设计当中，一般通过常规的地面遥测、遥控通道来实现配电测控。例如由地面发出对某设备的操作指令，天上运行的设备执行指令后再通过天上卫星与地面大的遥测信道，将该设备有关执行情况的遥测数据返回到地面，由人工在地面来判断其数据的内容的正确与否。如果地面发现该条指令执行不正常，则需要地面重新开始新的一轮过程地面发出指令->指令上行->设备执行->遥测下行->地面人工判读。在这个过程中，对于进入很短暂的测控区来说，浪费了许多宝贵的时间，同时也增加了地面人工判读的难度即要在很短的时间内判断数据的准确性，同时针对异常的问题数据，还需要快速决断，及时调整指令。这种完全由地面操作实现的遥测、遥控最大的弊端，就是当在太空运行过程中，对于某些设备受到空间环境的干扰，例如发生单粒子锁定，出现了电流骤增等异常现象时，如果当时卫星并不处于地面的测控区，地面人员无法获得当时的情况，或者卫星处在测控区，而地面人员没有及时发现异常，那么长时间的大电流工作会对该设备部分或全部，乃至整个系统造成无法恢复的损失。现有用于卫星的配电测控系统的不足主要在于1)配电设备没有连接在系统总线上，因而系统无在线监控功能，在轨运行时不能自主测控；2)电路复杂，系统结构庞大，可能影响系统可靠性； 3)功耗和体积较大；4)需要软件协同工作。因此，需要一种能在太空运行过程中自动监视设备工作状态，并针对异常及时进行处理的环境，尤其是对于负责对星上各设备加、断电的配电器这类重要的电源设备。
技术实现思路
本技术的目的是克服上述现有技术中存在的缺陷，从而提供一种适用于卫星在线监控卫星设备供电的装置。为了达到上述目的，本技术采取如下技术方案一种在线监控卫星设备供电的装置，如图1所示，包括系统调度与控制电路1，用于系统进行测控的调度与控制；1553B总线接口电路2，与所述系统调度与控制电路1连接，用于系统与1553B总线通信；模拟量遥测电路3，与所述系统调度与控制电路1连接，用于系统模拟量的采集，包括监测系统的各部分电源供电状态、电流使用情况等系统监视内容；数字量遥测电路4，与所述系统调度与控制电路1连接，用于监测数字量的系统状态如开关量等；开关指令输出电路5，与所述系统调度与控制电路1连接，输出满足卫星接口要求的波形去控制相应电源的继电器开关，实现对设备的加、断电控制。所述系统调度与控制电路1由MIL-STD-1553B总线数据接收与发送单元、开关指令发送及控制单元、开关指令输出状态监测单元、模拟量采集与控制单元、数字量采集与控制单元组成。所述模拟量遥测电路3包括多路模拟切换器31、模拟量输入接口电路32、信号调整电路33、接口保护电路35、模拟量AD转换电路34顺序连接，其中AD转换电路34与所述系统调度与控制电路1进行双向数据通信，所述系统调度与控制电路1控制多路模拟切换器31进行通道切换，选择所需采集的模拟量；所述多路模拟切换器31接收来自配电器内部电路6的有关监视所有供电线路的模拟量遥测的数据，由此实现针对电源供电电压幅度、电流使用大小等情况设计的多路(例如64路或64路以上)模拟量的采集。所述数字遥测电路4，包括数字量输入接口电路41与接口保护电路42连接，其中接口保护电路连接至所述系统调度与控制电路1，所述数字量输入接口电路41接收来自配电器内部电路6的显示各加电设备电源供电状态的数据。所述开关指令输出电路5主要包括OC门输出电路51，所述系统调度与控制电路1通过OC门输出电路51将满足卫星接口要求的波形输出到配电器内部电路，从而控制配电器内部电路6输出信号来控制各设备电源的开启或关闭。在上述技术方案中，所述模拟量遥测电路3还包括一接口保护电路35串联在所述AD转换电路34和信号调整电路33之间。在上述技术方案中，所述系统调度与控制电路1主要由FPGA芯片组成，通过编写内部执行程序或设计FPGA内部逻辑来实现测控的调度与控制。本技术通过1553B数据总线接口与大系统相联实现系统的测控。由于系统总线是分时的，所以本技术与总线通讯相关的遥测、遥控是分时进行的，但本技术的遥测数据采集与开关指令的输出功能独立，可以并行工作。如图2所示，遥控部分的工作过程可描述为带有开关指令信息及相应勤务信息的数据通过1553B总线接口电路2获得，由系统调度与控制电路1中MIL-STD-1553B总线数据接收与发送部分进行处理，按照总线协议内容，通过识别有效的RT地址和有效的指令相关地址，进行译码控制，读取带有开关指令信息的数据内容，并将其存储于内存中，通过FPGA中设计的识别电路，判断接收到的数据的有效性，对于验证数据内容符合规定的指令格式，认为该数据有效，并将其存储到有效命令单元中。通过对指令集各个有效命令的具体编码进行译码后，选择不同编码指令所对应的通道，并对该通道执行开关指令。输出符合规定的脉冲波形到其对应的OC门电路后，最终加载到配电器中的继电器上，控制其打开或闭合，从而实现对该路供电电源的开、关控制。如图3所示，遥测部分的工作过程可描述为被监视的遥测量(如数字量或模拟量)通过相应的遥测数据采集控制电路，将被测数据按照一定的顺序和频率进行采集，组织成符合规定格式的数据块，存储在内存当中。按照总线协议内容，通过识别来自MIL-STD-1553B总线的有效的RT地址和有效的遥测发送的相关地址，进行译码后，将存储好的数据内容以消息的形式控制输出到1553B总线7上。针对模拟信号的遥测，还需要经过整形及转换电路，参见图1模拟量部分，其具体过程为来自各路电源的各种模拟量电信号(含电源的输出电压监测及使用电流检测)，连接到多路模拟切换器31上，由系统调度与控制电路1内设计的模拟开关控制信号依照一定的频率和顺序切换不同通道，选择需要采集的模拟量。该路模拟量通过模拟量接口电路32后经信号调整电路33进行整形及接口保护电路35后，送到A/D采集转换电路34，在系统调度与控制电路1中模拟量采集与控制部分的A/D采集控制逻辑的作用下，启动并完成模拟量信号的转换，将其生成的数据输入并存储在内存中。可重复上述操作，至所需采集的内容全部采集完毕为止。本技术的优点在于1)小型化配电测控；本技术完全满足卫星系统的各种接口要求，通过功能强大的FPGA的设计使常规复杂的数字逻辑测控存储电路集中在一片芯片内，并且它使常规的配电装置直接挂接在星上系统的1553B数据总线上，将配电器与整个系统有机的结合起来，成为总线上的一部分，并随时保持双向通讯，完全实现了星上系统的自主在线监控，通过总线可以对整个系统的任何设备的加电、断电功能在星上完全自主实现。2)由于系统完全是由硬件实现的，具有较高的可靠性和稳定性，而且本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在线监控卫星设备供电的装置，包括系统调度与控制电路（１），其特征在于，由以下部分组成：１５５３Ｂ总线接口电路（２），与所述系统调度与控制电路（１）连接；模拟量遥测电路（３），与所述系统调度与控制电路（１）连接；数字量遥测电路（４），与所述系统调度与控制电路（１）的连接；开关指令输出电路（５），与所述系统调度与控制电路（１）连接。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：黄继红，陈小敏，余光华，薛长斌，周昌义，周晴，汪大星，
申请(专利权)人：中国科学院空间科学与应用研究中心，
类型：实用新型
国别省市：11[]