本實用新型涉及一種星載綜合電子系統(tǒng)，尤其涉及一種一體化的星載綜合電子系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

星載綜合電子系統(tǒng)是衛(wèi)星平臺的核心，其基于星上總線網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)共享和交互，完成衛(wèi)星平臺的測控、能源管理、數(shù)管、熱控、姿軌控算法和數(shù)傳等功能。隨著微小衛(wèi)星應(yīng)用需求的增長和星載設(shè)備技術(shù)的發(fā)展，星載綜合電子系統(tǒng)分別朝兩個方向發(fā)展，一種趨勢是標(biāo)準(zhǔn)化、通用化，以實現(xiàn)快速、經(jīng)濟的衛(wèi)星研制，滿足快速響應(yīng)需求、風(fēng)險要求不高的任務(wù)；另一種趨勢是集成化、一體化，以實現(xiàn)高功能密度的衛(wèi)星系統(tǒng)，滿足集成度高、可靠性高的任務(wù)。

對于可靠性要求高的任務(wù)，傳統(tǒng)的星載綜合電子系統(tǒng)采用各分系統(tǒng)獨立設(shè)計單機的方式，單機設(shè)計中采用大量高等級器件，必然導(dǎo)致整星重量和尺寸增大。對于微小衛(wèi)星而言，多采用搭載發(fā)射的方式入軌，整星重量和尺寸增大，所需的運載搭載空間都需要增加，將導(dǎo)致衛(wèi)星對運載的適應(yīng)性不強，難以選擇合適的運載。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對以上技術(shù)問題，本實用新型提供了一種一體化的星載綜合電子系統(tǒng)，具有體積小、重量輕、功能密度高等的特點。

對此，本實用新型的技術(shù)方案為：

一種一體化的星載綜合電子系統(tǒng)，其包括一臺綜合電子單機和一臺數(shù)傳發(fā)射機，所述綜合電子單機包括星載計算機模塊、測控模塊、數(shù)傳模塊、電源控制模塊，所述星載計算機模塊包括星務(wù)管理單元、姿態(tài)與軌道控制單元和熱控管理單元；所述姿態(tài)與軌道控制單元和熱控管理單元與星載計算機模塊連接；所述測控模塊、數(shù)傳模塊、電源控制模塊分別通過總線網(wǎng)絡(luò)與星載計算機模塊連接，所述電源控制模塊通過總線網(wǎng)絡(luò)與測控模塊、數(shù)傳模塊連接；所述數(shù)傳模塊與數(shù)傳發(fā)射機連接。

其中，所述總線網(wǎng)絡(luò)為標(biāo)準(zhǔn)CAN總線。星載計算機模塊實現(xiàn)星務(wù)管理功能、姿態(tài)與軌道控制和熱控管理功能，星務(wù)管理單元的功能包括遙控、遙測數(shù)據(jù)采集和組幀、程控、時間管理、任務(wù)調(diào)度管理和在軌軟件修改與注入等功能；姿態(tài)與軌道控制單元的功能包括姿態(tài)敏感器、姿控執(zhí)行機構(gòu)和推力器部件的數(shù)據(jù)采集與控制功能；熱控管理單元的功能按熱控需求實現(xiàn)對加熱器的通斷控制。

測控模塊實現(xiàn)遙測、遙控和外測等功能，遙測功能包括遙測數(shù)據(jù)加密、下行遙測信號擴頻、調(diào)制成射頻信號并輸出等；遙控功能包括地面上行的無線電信號接收、解擴、解調(diào)和解密，直接指令的譯碼并輸出，以及上行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)功能；外測功能包括上行射頻信號解擴和解調(diào)，外測信號的解密、解算、組幀和加密，以及將下行外測信號擴頻、調(diào)制成射頻信號并輸出。

電源控制模塊實現(xiàn)電源控制管理和熱控管理等功能，電源控制管理功能包括一次電源調(diào)節(jié)與控制，蓄電池組進行過充電保護、過放電保護和均衡控制，一次電源轉(zhuǎn)換為二次電源，以及配電功能；熱控管理功能為采集星內(nèi)溫度信息，根據(jù)星載計算機模塊的指令開關(guān)加熱器。

數(shù)傳模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)記錄、回放、加密、加擾、編碼、調(diào)制放大和濾波等功能，并轉(zhuǎn)換為X頻段傳導(dǎo)信號輸出。

電源控制模塊通過綜合電子系統(tǒng)能源流為電源控制模塊將外部一次電源經(jīng)電源轉(zhuǎn)換后，輸出+5V、±12V二次電源，為綜合電子組件各模塊以及外部設(shè)備提供能源。

一體化的星載綜合電子系統(tǒng)內(nèi)部信息流包括遙控信息流、遙測信息流、熱控信息流和數(shù)傳信息流。各種信息流傳輸過程如下。

（1）遙控信息流

遙控信息經(jīng)上行遙控通道發(fā)送到測控模塊，經(jīng)過解擴、解調(diào)、解密后，直接指令由應(yīng)答機直接譯碼輸出，對于間接指令和上注數(shù)據(jù)塊，測控模塊通過CAN總線轉(zhuǎn)發(fā)給星載計算機模塊，星載計算機模塊進一步處理后，通過CAN總線轉(zhuǎn)發(fā)給各下位機。

（2）遙測信息流

遙測信息由星載計算機模塊通過CAN總線、模擬量接口、狀態(tài)量接口等采集各下位機的遙測參數(shù)，按遙測協(xié)議打包形成遙測數(shù)據(jù)，通過CAN總線發(fā)送到測控模塊，經(jīng)過測控模塊的加密、調(diào)制、擴頻后，下傳到地面。

（3）熱控信息流

星內(nèi)溫度由電源控制模塊采集，再發(fā)送到星載計算機模塊，由星載計算機模塊根據(jù)熱控要求輸出加熱回路的通斷指令，電源控制模塊接收到指令后執(zhí)行具體的加熱控制。

（4）數(shù)傳信息流

數(shù)傳模塊通過CAN總線記錄平臺數(shù)據(jù)，通過LVDS接口記錄載荷數(shù)據(jù)，在衛(wèi)星過境時將記錄的數(shù)據(jù)回放，并通過數(shù)傳發(fā)射機形成X頻段射頻信號傳輸?shù)降孛妗?/p>

采用此技術(shù)方案，以標(biāo)準(zhǔn)總線為主干網(wǎng)絡(luò)，形成分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，模塊之間通過標(biāo)準(zhǔn)總線互連，并集成在一體化綜合電子系統(tǒng)中，通過總線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)各模塊之間的數(shù)據(jù)互連，從而實現(xiàn)了衛(wèi)星的星務(wù)管理、測控應(yīng)答、姿軌控計算與控制、電源控制管理、數(shù)據(jù)處理與傳輸和熱控管理等功能。相比于傳統(tǒng)衛(wèi)星同等功能性能的分系統(tǒng)單機，此技術(shù)方案具有體積小、重量輕、功能密度高等的特點，解決了100kg級衛(wèi)星的小型化、集成化、電纜簡化等問題，可滿足中低軌道、長壽命、高可靠、100kg級以上的衛(wèi)星任務(wù)要求。

作為本實用新型的進一步改進，所述綜合電子單機包括綜合電子母板、電源控制板、數(shù)傳基帶板、星載計算機控制板、切換板、推進功放板、IO板、測控板，所述電源控制板、數(shù)傳基帶板、星載計算機控制板、切換板、推進功放板、IO板、測控板分別通過總線網(wǎng)絡(luò)與綜合電子母板連接；所述數(shù)傳基帶板與數(shù)傳發(fā)射機連接，所述數(shù)傳發(fā)射機通過數(shù)傳天線傳輸數(shù)據(jù)。

作為本實用新型的進一步改進，所述電源控制板包括一次電源調(diào)節(jié)板、二次電源與配電板、電源與熱控管理板，所述一次電源調(diào)節(jié)板、二次電源與配電板、電源與熱控管理板分別通過總線網(wǎng)絡(luò)與綜合電子母板連接。

作為本實用新型的進一步改進，所述數(shù)傳基帶板包括第一數(shù)傳基帶板、第二數(shù)傳基帶板，所述第一數(shù)傳基帶板、第二數(shù)傳基帶板分別通過總線網(wǎng)絡(luò)與綜合電子母板連接；第一數(shù)傳基帶板、第二數(shù)傳基帶板與數(shù)傳發(fā)射機連接。

作為本實用新型的進一步改進，所述星載計算機控制板包括A機CPU板和B機CPU板，所述切換板包括第一切換板、第二切換板和第三切換板，所述A機CPU板、B機CPU板、第一切換板、第二切換板和第三切換板分別通過總線網(wǎng)絡(luò)與綜合電子母板連接。

作為本實用新型的進一步改進，所述測控板包括第一測控板和第二測控板，所述第一測控板和第二測控板分別通過總線網(wǎng)絡(luò)與綜合電子母板連接。

作為本實用新型的進一步改進，所述測控板位于綜合電子單機的機箱的一側(cè)，在位于測控板側(cè)的所述綜合電子單機的機箱外設(shè)有測控收發(fā)前端和測控天線，所述測控板與所述測控收發(fā)前端連接，所述測控收發(fā)前端與測控天線連接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果為：

本實用新型具有體積小、重量輕、功能密度高等優(yōu)點，可實現(xiàn)衛(wèi)星的平臺設(shè)備功能，實現(xiàn)星上電纜減少、衛(wèi)星小型化的目的，可滿足中低軌道、長壽命、高可靠、100kg級以上的衛(wèi)星任務(wù)要求。本實用新型的技術(shù)方案可延伸將數(shù)傳發(fā)射機集成在綜合電子單機中，進一步提高星上設(shè)備的集成度，實現(xiàn)整星的小型化。

附圖說明

圖1是本實用新型一種實施例的模塊示意圖。

圖2是本實用新型一種實施例的功能框圖。

圖3是本實用新型一種實施例的系統(tǒng)組成框圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖，對本實用新型的較優(yōu)的實施例作進一步的詳細(xì)說明。

如圖1所示， 一種一體化的星載綜合電子系統(tǒng)，其包括綜合電子單機和數(shù)傳發(fā)射機，所述綜合電子單機包括星載計算機模塊、測控模塊、數(shù)傳模塊、電源控制模塊，所述星載計算機模塊包括星務(wù)管理單元、姿態(tài)與軌道控制單元和熱控管理單元；所述姿態(tài)與軌道控制單元和熱控管理單元與星載計算機模塊連接；所述測控模塊、數(shù)傳模塊、電源控制模塊分別通過總線網(wǎng)絡(luò)與星載計算機模塊連接，所述電源控制模塊通過總線網(wǎng)絡(luò)與測控模塊、數(shù)傳模塊連接；所述數(shù)傳模塊與數(shù)傳發(fā)射機連接。

星載計算機模塊實現(xiàn)星務(wù)管理功能、姿態(tài)與軌道控制和熱控管理功能，星務(wù)管理功能包括遙控、遙測數(shù)據(jù)采集和組幀、程控、時間管理、任務(wù)調(diào)度管理和在軌軟件修改與注入等功能；姿態(tài)與軌道控制功能包括姿態(tài)敏感器、姿控執(zhí)行機構(gòu)和推力器部件的數(shù)據(jù)采集與控制功能；熱控管理功能按熱控需求實現(xiàn)對加熱器的通斷控制。

測控模塊實現(xiàn)遙測、遙控和外測等功能，遙測功能包括遙測數(shù)據(jù)加密、下行遙測信號擴頻、調(diào)制成射頻信號并輸出等；遙控功能包括地面上行的無線電信號接收、解擴、解調(diào)和解密，直接指令的譯碼并輸出，以及上行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)功能；外測功能包括上行射頻信號解擴和解調(diào)，外測信號的解密、解算、組幀和加密，以及將下行外測信號擴頻、調(diào)制成射頻信號并輸出。

電源控制模塊實現(xiàn)電源控制管理和熱控管理等功能，電源控制管理功能包括一次電源調(diào)節(jié)與控制，蓄電池組進行過充電保護、過放電保護和均衡控制，一次電源轉(zhuǎn)換為二次電源，以及配電功能；熱控管理功能為采集星內(nèi)溫度信息，根據(jù)星載計算機模塊的指令開關(guān)加熱器。

數(shù)傳模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)記錄、回放、加密、加擾、編碼、調(diào)制放大和濾波等功能，并轉(zhuǎn)換為X頻段傳導(dǎo)信號輸出。

電源控制模塊通過綜合電子系統(tǒng)能源流為電源控制模塊將外部一次電源經(jīng)電源轉(zhuǎn)換后，輸出+5V、±12V二次電源，為綜合電子組件各模塊以及外部設(shè)備提供能源。

所述一體化的星載綜合電子系統(tǒng)以CAN總線網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，形成分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，集成了衛(wèi)星平臺的主要功能，包括衛(wèi)星的星務(wù)管理、測控應(yīng)答、姿軌控計算與管理、電源控制與管理、熱控管理功能、數(shù)據(jù)處理與傳輸?shù)裙δ?，功能框圖如圖2所示。

如圖3所示，所述綜合電子單機包括綜合電子母板、電源控制板、數(shù)傳基帶板、星載計算機控制板、切換板、推進功放板、IO板、測控板，所述電源控制板、數(shù)傳基帶板、星載計算機控制板、切換板、推進功放板、IO板、測控板分別通過總線網(wǎng)絡(luò)與綜合電子母板連接；所述數(shù)傳基帶板與數(shù)傳發(fā)射機連接，所述數(shù)傳發(fā)射機通過數(shù)傳天線傳輸數(shù)據(jù)。所述電源控制板包括一次電源調(diào)節(jié)板、二次電源與配電板、電源與熱控管理板，所述一次電源調(diào)節(jié)板、二次電源與配電板、電源與熱控管理板分別通過總線網(wǎng)絡(luò)與綜合電子母板連接。所述數(shù)傳基帶板包括第一數(shù)傳基帶板、第二數(shù)傳基帶板，所述第一數(shù)傳基帶板、第二數(shù)傳基帶板分別通過總線網(wǎng)絡(luò)與綜合電子母板連接，第一數(shù)傳基帶板、第二數(shù)傳基帶板與數(shù)傳發(fā)射機連接。所述星載計算機控制板包括A機CPU板和B機CPU板，所述切換板包括第一切換板、第二切換板和第三切換板，所述A機CPU板、B機CPU板、第一切換板、第二切換板和第三切換板分別通過總線網(wǎng)絡(luò)與綜合電子母板連接。所述測控板包括第一測控板和第二測控板，所述第一測控板和第二測控板分別通過總線網(wǎng)絡(luò)與綜合電子母板連接。所述測控板位于綜合電子單機的機箱的一側(cè)，在位于測控板側(cè)的所述綜合電子單機的機箱外設(shè)有測控收發(fā)前端和測控天線，所述測控板與所述測控收發(fā)前端連接，所述測控收發(fā)前端與測控天線連接。模塊之間通過標(biāo)準(zhǔn)總線互連，并集成在一體化綜合電子系統(tǒng)中，實現(xiàn)衛(wèi)星的星務(wù)管理、測控應(yīng)答、姿軌控計算與控制、電源控制管理、數(shù)據(jù)處理與傳輸和熱控管理等功能。

綜合電子系統(tǒng)內(nèi)部信息流包括遙控信息流、遙測信息流、熱控信息流和數(shù)傳信息流。各種信息流傳輸過程如下：

(1)遙控信息流

遙控信息經(jīng)上行遙控通道發(fā)送到測控模塊，經(jīng)過解擴、解調(diào)、解密后，直接指令由應(yīng)答機直接譯碼輸出，對于間接指令和上注數(shù)據(jù)塊，測控模塊通過CAN總線轉(zhuǎn)發(fā)給星載計算機模塊，星載計算機模塊進一步處理后，通過CAN總線轉(zhuǎn)發(fā)給各下位機。

(2)遙測信息流

遙測信息由星載計算機模塊通過CAN總線、模擬量接口、狀態(tài)量接口等采集各下位機的遙測參數(shù)，按遙測協(xié)議打包形成遙測數(shù)據(jù)，通過CAN總線發(fā)送到測控模塊，經(jīng)過測控模塊的加密、調(diào)制、擴頻后，下傳到地面。

(3)熱控信息流

星內(nèi)溫度由電源控制模塊采集，再發(fā)送到星載計算機模塊，由星載計算機模塊根據(jù)熱控要求輸出加熱回路的通斷指令，電源控制模塊接收到指令后執(zhí)行具體的加熱控制。

(4)數(shù)傳信息流

數(shù)傳模塊通過CAN總線記錄平臺數(shù)據(jù)，通過LVDS接口記錄載荷數(shù)據(jù)，在衛(wèi)星過境時將記錄的數(shù)據(jù)回放，并通過數(shù)傳發(fā)射機形成X頻段射頻信號傳輸?shù)降孛妗?/p>

以上所述之具體實施方式為本實用新型的較佳實施方式，并非以此限定本實用新型的具體實施范圍，本實用新型的范圍包括并不限于本具體實施方式，凡依照本實用新型之形狀、結(jié)構(gòu)所作的等效變化均在本實用新型的保護范圍內(nèi)。