本发明专利技术提供了一种用于微小卫星的单板一体化综合电子单元和包括多个该单板一体化综合电子单元的综合电子系统。该单板一体化综合电子单元包括一板卡，所述板卡的尺寸小于10cm*10cm，所述板卡上包括用于实现双星务的星务计算主模块和星务计算冷备份模块，所述星务计算冷备份模块是所述星务计算主模块的备份模块，所述星务计算主模块和所述星务计算冷备份模块相互独立地设置在所述板卡上，用于实现完整的星务计算处理功能。本申请的单板一体化综合电子单元在一块高功能密度的板卡上集成了用于实现双星务功能的模块，使用方便，功能全面，可扩展性好，有利于改善卫星性能。有利于改善卫星性能。有利于改善卫星性能。
【技术实现步骤摘要】
用于微小卫星的单板一体化综合电子单元和综合电子系统
[0001]本专利技术主要涉及航空航天
，尤其涉及一种用于微小卫星的单板一体化综合电子单元和综合电子系统。
技术介绍
[0002]随着航天器技术的飞速发展，卫星向着小型化、商业化的方向发展。微小卫星包括微纳卫星、皮纳卫星等。以皮纳卫星为例，其为公斤级的微小卫星。相较于大卫星，微小卫星的体积小、成本低，制造和发射周期短，应急反应快，被广泛应用于数据通信、数据传输、地面环境监测、空间环境监测、导航定位、科学试验等诸多领域。
[0003]目前的皮纳卫星上所采用的电子单元通常需要多张板卡来实现星务功能，安装复杂、体积大、集成性差、可扩展性能差，并且通常只用于实现单星务，不包括星务备份单元，在整体性能上仍具有进一步优化的空间。
技术实现思路
[0004]本专利技术要解决的技术问题是提供一种在单板上实现双星务功能的高度集成的单板一体化综合电子单元和包括多个该单板一体化综合电子单元的综合电子系统。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种用于微小卫星的单板一体化综合电子单元，其特征在于，包括一板卡，所述板卡的尺寸小于10cm*10cm，所述板卡上包括用于实现双星务的星务计算主模块和星务计算冷备份模块，所述星务计算冷备份模块是所述星务计算主模块的备份模块，所述星务计算主模块和所述星务计算冷备份模块相互独立地设置在所述板卡上，用于实现完整的星务计算处理功能。
[0006]在本申请的一实施例中，所述板卡是宇航级电路基板PCB。<br/>[0007]在本申请的一实施例中，所述板卡上还包括智能存算一体模块、一体化导航模块、惯导冷备份模块、通信交换模块、测运控模块、电源管理模块、高速连接器件和低速连接器件中的任意个，其中，所述智能存算一体模块用于提供星上高性能及智能计算功能，所述惯导冷备份模块是所述一体化导航模块的备份模块，所述一体化导航模块和所述惯导冷备份模块都用于提供定位导航定姿信息，所述通信交换模块用于星上数据交换和数据采集，所述测运控模块用于收发测控数据，所述电源管理模块用于向所述板卡供电和管理整星供电，所述高速连接器件用于与外围星务单元连接，所述低速连接器件用于与外围大功率器件连接。
[0008]在本申请的一实施例中，所述通信交换模块包括高性能交换芯片和数模采集芯片，所述高性能交换芯片用于星上数据交换，数模采集芯片用于数据采集。
[0009]在本申请的一实施例中，所述通信交换模块通过所述板卡与所述高速连接器件连接，并且通过所述高速连接器件向外部扩展RapidIO总线、高速以太网、高速串行总线中的任意一种或多种。
[0010]在本申请的一实施例中，所述宇航级电路基板PCB包括大电流板层，所述电源管理
模块通过低速数字总线和所述大电流板层与所述低速连接器件连接，并且通过所述低速连接器件向外扩展电池组电力接口、电池电池组管理数字接口、帆板电力接口、帆板电力接口、帆板数字接口、电源集成管理总线接口中的任意一个或多个。
[0011]在本申请的一实施例中，所述星务计算主模块和所述星务计算冷备份模块之间通过RapidIO总线进行互联，并且所述星务计算主模块和所述星务计算冷备份模块分别通过RapidIO总线与所述通信交换模块进行互联。
[0012]在本申请的一实施例中，所述星务计算主模块和所述星务计算冷备份模块内部都设置有内协处理器，所述星务计算主模块和所述星务计算冷备份模块分别通过各自的内协处理器与所述高速连接器件进行互联。
[0013]在本申请的一实施例中，所述智能存算一体模块包括计算模块、缓存模块、存储模块、低压电源模块和外围器件中的任意一个或多个。
[0014]在本申请的一实施例中，所述一体化导航模块和所述惯导冷备份模块分别通过RapidIO总线与所述通信交换模块进行互联，并且所述一体化导航模块和所述惯导冷备份模块被设置为由所述星务计算主模块或所述星务计算冷备份模块通过所述通信交换模块进行调度。
[0015]在本申请的一实施例中，所述测运控模块还具备以下功能中的任意一个或多个：接收地面测运控数据和控制指令上注、接收地面上注的OTA固件用于各模块在轨在线更新、向地面回传遥测数据、向地面回传健康监测数据。
[0016]在本申请的一实施例中，还包括高速串行总线和RF线路，所述测运控模块通过所述高速串行总线与所述星务计算主模块和所述星务计算冷备份模块互联，所述测运控模块通过所述RF线路与RF功率器件连接。
[0017]在本申请的一实施例中，所述高速连接器件还具备以下功能中的任意一个或多个：与同型号簇单板一体化综合电子单元连接、与星上传感器连接、与微波通信射频器件连接、与其他载荷业务器件连接。
[0018]在本申请的一实施例中，所述高速连接器件包括不少于120个通道，其中包括M个可软件配置高低速通道、N个高频通信专用通道、K个地线通道和若干预留通道，所述可软件配置高低速通道用于灵活配置数字或模拟采集通道用于连接传感器、低压总线通道用于连接数字传感器或驱动数字伺服器、高速低压差分通道用于连接大数据流载荷；所述高频通信专用通道用于配置L个RapidIO总线通道以连接同型号簇单板一体化综合电子单元或其他业务单元；所述预留通道用于作为高速通用串行通道，其中，M、N、K、L都是正整数。
[0019]在本申请的一实施例中，M＝64，N＝30，K＝6，L＝12。
[0020]在本申请的一实施例中，所述低速连接器件被设置为功率控制一体化器件，所述低速连接器件还用于控制星上智能电池模块、太阳能帆板、大功率作动机构、热控机构、推进机构中的任意一个或多个。
[0021]本申请为解决上述技术问题还提出一种用于微小卫星的综合电子系统，包括多个如上所述的单板一体化综合电子单元，多个所述单板一体化综合电子单元通过各自的高速连接器件相互串连，并通过所述高速连接器件与载荷串连，每个所述单板一体化综合电子单元通过各自的低速连接器件与星上电力总线、外围大功率器件连接。
[0022]本申请的单板一体化综合电子单元在一块高功能密度的板卡上集成了用于实现
双星务功能的星务计算主模块和星务计算冷备份模块，从而实现包括智能运算、在轨在线更新、通信交换、姿态测量、轨控制驱动、测控导航、电源供应与管理等多项功能，使用方便，功能全面，并且具有高度可扩展性。本申请的综合电子系统通过多通道的高速连接器件实现了多个单板一体化综合电子单元的互联，有利于形成多重冗余备份、功能协同或高性能集群，改善了微小卫星的性能。
附图说明
[0023]包括附图是为提供对本申请进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本申请的实施例，并与本说明书一起起到解释本专利技术原理的作用。附图中：
[0024]图1是本申请一实施例的单板一体化综合电子单元的立体示意图；
[0025]图2是本申请一实施例的单板一体化综合电子单元中各模块之间的连接关系示意图；
[0026]图3是本申请一实施例的单本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于微小卫星的单板一体化综合电子单元，其特征在于，包括一板卡，所述板卡的尺寸小于10cm*10cm，所述板卡上包括用于实现双星务的星务计算主模块和星务计算冷备份模块，所述星务计算冷备份模块是所述星务计算主模块的备份模块，所述星务计算主模块和所述星务计算冷备份模块相互独立地设置在所述板卡上，用于实现完整的星务计算处理功能。2.如权利要求1所述的单板一体化综合电子单元，其特征在于，所述板卡是宇航级电路基板PCB。3.如权利要求2所述的单板一体化综合电子单元，其特征在于，所述板卡上还包括智能存算一体模块、一体化导航模块、惯导冷备份模块、通信交换模块、测运控模块、电源管理模块、高速连接器件和低速连接器件中的任意个，其中，所述智能存算一体模块用于提供星上高性能及智能计算功能，所述惯导冷备份模块是所述一体化导航模块的备份模块，所述一体化导航模块和所述惯导冷备份模块都用于提供定位导航定姿信息，所述通信交换模块用于星上数据交换和数据采集，所述测运控模块用于收发测控数据，所述电源管理模块用于向所述板卡供电和管理整星供电，所述高速连接器件用于与外围星务单元连接，所述低速连接器件用于与外围大功率器件连接。4.如权利要求3所述的单板一体化综合电子单元，其特征在于，所述通信交换模块包括高性能交换芯片和数模采集芯片，所述高性能交换芯片用于星上数据交换，数模采集芯片用于数据采集。5.如权利要求3所述的单板一体化综合电子单元，其特征在于，所述通信交换模块通过所述板卡与所述高速连接器件连接，并且通过所述高速连接器件向外部扩展RapidIO总线、高速以太网、高速串行总线中的任意一种或多种。6.如权利要求3所述的单板一体化综合电子单元，其特征在于，所述宇航级电路基板PCB包括大电流板层，所述电源管理模块通过低速数字总线和所述大电流板层与所述低速连接器件连接，并且通过所述低速连接器件向外扩展电池组电力接口、电池电池组管理数字接口、帆板电力接口、帆板电力接口、帆板数字接口、电源集成管理总线接口中的任意一个或多个。7.如权利要求3所述的单板一体化综合电子单元，其特征在于，所述星务计算主模块和所述星务计算冷备份模块之间通过RapidIO总线进行互联，并且所述星务计算主模块和所述星务计算冷备份模块分别通过RapidIO总线与所述通信交换模块进行互联。8.如权利要求3所述的单板一体化综合电子单元，其特征在于，所述星务计算主模块和所述星务计算冷备份模块内部都设置有内协处理器，所述星务计算主模块和所述星务计算冷备份模块分别通过各自的内协处理器与所述高速连接器件进行互联。9.如权利要求3所述的单板一体化综合电子单元，...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭崇滨，张若皓，尹增山，张如意，
申请(专利权)人：上海微小卫星工程中心，
类型：发明
国别省市：
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