一種微小衛(wèi)星信息處理系統(tǒng)及其通信方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種微小衛(wèi)星信息處理系統(tǒng)及其通信方法，該系統(tǒng)包括星務(wù)控制管理模塊、電源與熱控模塊、測控基帶模塊、導(dǎo)航定位模塊和數(shù)傳基帶模塊，各模塊中均嵌入有一直流載波通信單元，并且各模塊均連接至直流電源通信總線上，以通過所述直流電源通信總線實現(xiàn)各模塊之間的信息交互。該方法包括遙測數(shù)據(jù)通信流程和遙控指令通信流程。通過該信息處理系統(tǒng)可以提高星上電子設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化，降低衛(wèi)星電纜網(wǎng)設(shè)計的復(fù)雜度，提高信息處理系統(tǒng)的可靠性，滿足標(biāo)準(zhǔn)化研制、模塊化組裝、批量化生產(chǎn)、快速化應(yīng)用的微小衛(wèi)星發(fā)展趨勢。
【專利說明】
一種微小衛(wèi)星信息處理系統(tǒng)及其通信方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及微小衛(wèi)星總體設(shè)計領(lǐng)域，尤其涉及一種模塊化的微小衛(wèi)星信息處理系統(tǒng)及其通信方法。
【背景技術(shù)】
[0002]衛(wèi)星信息處理系統(tǒng)的主要任務(wù)是將衛(wèi)星上的電子設(shè)備相互連接，實現(xiàn)衛(wèi)星內(nèi)部信息的采集、處理與控制，其主要功能包括:綜合星務(wù)管理、姿態(tài)與軌道控制、電源與熱控管理、測控管理、載荷數(shù)據(jù)傳輸和導(dǎo)航定位。
[0003]目前微小衛(wèi)星信息處理系統(tǒng)的信息傳輸主要以通信總線為主，如CAN總線、RS485總線等；同時，還包括直接指令線、模擬量采集線、數(shù)字量采集線等多種專用數(shù)據(jù)通信線。目前的該種微小衛(wèi)星信息處理系統(tǒng)存在以下缺陷:通信接口的不統(tǒng)一、不標(biāo)準(zhǔn)，將導(dǎo)致衛(wèi)星上的電子設(shè)備間存在相互干擾的風(fēng)險，不利于信號傳輸兼容設(shè)計;數(shù)據(jù)通信線多樣性，不利于快速集成測試;通信接口連接關(guān)系復(fù)雜，不利于故障定位;數(shù)據(jù)通信線種類多、連接復(fù)雜嚴(yán)重影響微小衛(wèi)星標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化和批量化的研制能力。
[0004]未來衛(wèi)星的發(fā)展方向是“好、快、省”，而新一代微小衛(wèi)星的主要特點是技術(shù)含量高、研制周期短、研制成本低、可組網(wǎng)應(yīng)用。為適應(yīng)微小衛(wèi)星的發(fā)展需求，須設(shè)計一種滿足標(biāo)準(zhǔn)化研制、模塊化組裝、批量化生產(chǎn)、快速化應(yīng)用的微小衛(wèi)星信息處理系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的之一在于提出一種微小衛(wèi)星信息處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)內(nèi)部基于直流載波通信的方式，能夠解決現(xiàn)有的微小衛(wèi)星信息處理系統(tǒng)存在的以下缺陷:通信接口不統(tǒng)一、不標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致衛(wèi)星上的電子設(shè)備間存在相互干擾的風(fēng)險，不利于信號傳輸兼容設(shè)計;數(shù)據(jù)通信線多樣性，不利于快速集成測試;通信接口連接關(guān)系復(fù)雜，不利于故障定位;數(shù)據(jù)通信線種類多、連接復(fù)雜嚴(yán)重影響微小衛(wèi)星標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化和批量化的研制能力。
[0006]本發(fā)明提出的微小衛(wèi)星信息處理系統(tǒng)的技術(shù)方案如下:
[0007]—種微小衛(wèi)星信息處理系統(tǒng)，包括星務(wù)控制管理模塊、電源與熱控模塊、測控基帶模塊、導(dǎo)航定位模塊和數(shù)傳基帶模塊，各模塊中均嵌入有一直流載波通信單元，并且各模塊均連接至直流電源通信總線上，以通過所述直流電源通信總線實現(xiàn)各模塊之間的信息交互。
[0008]本發(fā)明提供的上述信息處理系統(tǒng)，通過在系統(tǒng)各模塊中嵌入直流載波通信單元，并基于直流電源通信總線實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部的信息交互，不僅使得系統(tǒng)內(nèi)的通信接口統(tǒng)一，提高星上電子設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化，降低衛(wèi)星電纜網(wǎng)設(shè)計的復(fù)雜度，還因為直流載波通信具有較強的抗干擾能力，提高了信息處理系統(tǒng)的可靠性，滿足標(biāo)準(zhǔn)化研制、模塊化組裝、批量化生產(chǎn)、快速化應(yīng)用的微小衛(wèi)星發(fā)展趨勢。
[0009]在更優(yōu)選的方案中，各模塊均包含一上位機，在各模塊中，直流載波通信單元通過UART與模塊內(nèi)的上位機通信；
[0010]所述直流載波通信單元包括直流載波芯片、三極管放大電路、帶通濾波電路、高頻耦合磁環(huán)電路、開關(guān)驅(qū)動電路、開關(guān)采集電路和光電耦合電路;其中:光電耦合電路連接于直流載波芯片與模塊內(nèi)的上位機之間，用于將直流載波通信單元與模塊內(nèi)的上位機進行隔離，防止上位機斷電時的信號串電;開關(guān)驅(qū)動電路連接至直流載波芯片的1引腳，用于接收直流載波芯片輸出的加電或斷電信號，并根據(jù)高低時間可控的導(dǎo)通電平，實現(xiàn)對該開關(guān)驅(qū)動電路所屬模塊的加電或斷電控制;開關(guān)采集電路用于采集其所屬模塊的加電或斷電狀態(tài)并反饋至直流載波芯片;三極管放大電路的輸入端和輸出端分別連接至直流載波芯片、高頻耦合磁環(huán)電路;帶通濾波電路的輸入端和輸出端分別連接至高頻耦合磁環(huán)電路、直流載波芯片;直流載波通信單元通過高頻耦合磁環(huán)電路連接至直流電源通信總線上；
[0011]當(dāng)直流載波通信單元從模塊內(nèi)的上位機接收數(shù)字信號時，數(shù)字信號經(jīng)光電耦合電路進入直流載波芯片，直流載波芯片通過OFDM技術(shù)將該數(shù)字信號調(diào)制為高頻模擬信號，并輸出至三極管放大電路進行放大，而后由高頻耦合磁環(huán)電路耦合至所述直流電源通信總線上；
[0012]當(dāng)直流載波通信單元從所述直流電源通信總線接收高頻模擬信號時，高頻模擬信號經(jīng)高頻耦合磁環(huán)電路進入帶通濾波電路進行濾波，經(jīng)濾波的高頻模擬信號進入直流載波芯片進行解調(diào)，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后由UART發(fā)送給模塊內(nèi)的上位機;若直流載波通信單元接收到遙控直接開關(guān)指令，則對該遙控直接開關(guān)指令進行解碼，并輸出給開關(guān)驅(qū)動電路。
[0013]本發(fā)明將衛(wèi)星電源的集中式管理變?yōu)榉植际焦芾恚畔⑻幚硐到y(tǒng)各模塊上位機的加電或斷電由相應(yīng)的直流載波通信單元控制，提高了微小衛(wèi)星信息處理系統(tǒng)的模塊化水平。
[0014]在更優(yōu)選的方案中，所述直流電源通信總線采用互為備份的雙冗余直流電源通信線;所述直流電源通信總線同時作為該微小衛(wèi)星信息處理系統(tǒng)的供電線路和通信線路。通過本技術(shù)方案，將直流電源線、通信線、直接指令線、模擬量采集線、數(shù)字量采集線進行了整合，形成統(tǒng)一的電源通信線進行信息交互，降低了衛(wèi)星電纜網(wǎng)設(shè)計的復(fù)雜度。
[0015]本發(fā)明另還提出了一種微小衛(wèi)星信息處理系統(tǒng)的通信方法，其中所述微小衛(wèi)星信息處理系統(tǒng)包括星務(wù)控制管理模塊、電源與熱控模塊、測控基帶模塊、導(dǎo)航定位模塊和數(shù)傳基帶模塊，各模塊中嵌入有一直流載波通信單元，并且各模塊均連接至直流電源通信總線上，以通過所述直流電源通信總線實現(xiàn)各模塊之間的信息交互;其中，所述信息交互包括遙測數(shù)據(jù)通信和遙控指令通信;所述通信方法包括依次執(zhí)行的遙測數(shù)據(jù)通信流程和遙控指令通信流程；
[0016]所述遙測數(shù)據(jù)通信流程包括:星務(wù)控制管理模塊作為遙測數(shù)據(jù)通信的主機，通過其直流載波通信單元發(fā)送遙測數(shù)據(jù)輪詢命令給其它模塊，其它模塊在收到所述遙測數(shù)據(jù)輪詢命令后，其各自的直流載波通信單元向模塊內(nèi)的上位機獲取遙測數(shù)據(jù)并應(yīng)答給星務(wù)控制管理模塊;星務(wù)控制管理模塊在收到所有模塊應(yīng)答的遙測數(shù)據(jù)后打包發(fā)送至測控基帶模塊，由測控基帶模塊發(fā)送到地面衛(wèi)星中心；
[0017]所述遙控指令通信流程包括如下步驟SI?S4:
[0018]S1、測控基帶模塊接收來自星務(wù)控制管理模塊的遙控指令查詢命令，若成功接收到遙控指令查詢命令，則計數(shù)器清零并執(zhí)行步驟S2;若未能接收到遙控指令查詢命令，則計數(shù)器加I并執(zhí)行步驟S3;其中所述計數(shù)器是用于累計測控基帶模塊未能收到遙控指令查詢命令的次數(shù)；
[0019]S2、判斷測控基帶模塊是否收到來自地面衛(wèi)星中心的遙控指令，若是，則測控基帶模塊發(fā)送有效遙控指令給星務(wù)控制管理模塊，由星務(wù)控制管理模塊將有效遙控指令發(fā)送至相應(yīng)模塊進行執(zhí)行;若否，則測控基帶模塊發(fā)送無效遙控指令給星務(wù)控制管理模塊，此輪遙控指令通信流程結(jié)束;其中，來自地面衛(wèi)星中心的遙控指令包括遙控數(shù)據(jù)指令和遙控直接開關(guān)指令；
[0020]S3、判斷計數(shù)器的累計值是否達到預(yù)先設(shè)定的閾值，若是，則執(zhí)行步驟S4;若否，則此輪遙控指令通信流程結(jié)束；
[0021]S4、判斷測控基帶模塊是否收到來自地面衛(wèi)星中心的遙控直接開關(guān)指令，若是，則測控基帶模塊將該遙控直接開關(guān)指令發(fā)送給相應(yīng)模塊進行執(zhí)行;若否，則此輪遙控指令通信流程結(jié)束；
[0022]其中，步驟S2和步驟S4中的所述相應(yīng)模塊是指數(shù)傳基帶模塊、導(dǎo)航定位模塊、電源與熱控模塊、星務(wù)控制管理模塊四者之一。本發(fā)明提供的上述通信方法，遙控直接開關(guān)指令發(fā)送有兩種模式，模式一:星務(wù)控制管理模塊正常加電模式，遙控直接開關(guān)指令經(jīng)測控基帶模塊接收后，發(fā)給星務(wù)控制管理模塊，由星務(wù)控制管理模塊發(fā)送到相應(yīng)模塊的直流載波通信單元進行執(zhí)行;模式二:星務(wù)控制管理模塊未加電或故障時，遙控直接開關(guān)指令經(jīng)測控基帶模塊接收后直接發(fā)送到相應(yīng)模塊的直流載波通信單元進行執(zhí)行。該方法解決了利用數(shù)據(jù)線進行遙控直接開關(guān)指令傳輸問題，提高了信息處理系統(tǒng)的可靠性。
[0023]在更優(yōu)選的方案中，所述遙測數(shù)據(jù)通信流程具體如下:星務(wù)控制管理模塊分別向測控基帶模塊、電源與熱控模塊、導(dǎo)航定位模塊、數(shù)傳基帶模塊發(fā)送輪詢遙測數(shù)據(jù)命令，并監(jiān)控各模塊是否應(yīng)答遙測數(shù)據(jù);若有應(yīng)答，則填充遙測有效數(shù)據(jù)，形成包含遙測有效數(shù)據(jù)的遙測數(shù)據(jù)包;若無應(yīng)答，則填充遙測無效數(shù)據(jù)，形成包含遙測無效數(shù)據(jù)的遙測數(shù)據(jù)包;星務(wù)控制管理模塊獲取所有模塊的遙測數(shù)據(jù)包，并打包為整星遙測數(shù)據(jù)包發(fā)送至測控基帶模塊，由測控基帶模塊將整星遙測數(shù)據(jù)包發(fā)送到地面衛(wèi)星中心。
【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明【具體實施方式】提供的一種微小衛(wèi)星信息處理系統(tǒng)的內(nèi)部通信架構(gòu)圖；
[0025]圖2是本發(fā)明的微小衛(wèi)星信息處理系統(tǒng)的直流載波通信單元的原理圖；
[0026]圖3是本發(fā)明的微小衛(wèi)星信息處理系統(tǒng)的遙測數(shù)據(jù)通信流程圖；
[0027]圖4是本發(fā)明的微小衛(wèi)星信息處理系統(tǒng)的遙控指令通信流程圖。
【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖和優(yōu)選的實施方式對本發(fā)明作進一步說明。
[0029]本發(fā)明的【具體實施方式】提供了一種微小衛(wèi)星信息處理系統(tǒng)(以下簡稱信息處理系統(tǒng))，該信息處理系統(tǒng)是構(gòu)成微小衛(wèi)星整星系統(tǒng)的重要組成部分，在該整星系統(tǒng)中，所述信息處理系統(tǒng)的外圍連接有以下外圍設(shè)備:測控射頻模塊、數(shù)傳射頻模塊、姿態(tài)與軌道控制設(shè)備、蓄電池與太陽電池陣，以及有效載荷。其中:所述姿態(tài)與軌道控制設(shè)備包括星敏、陀螺、磁強計、飛輪、磁力矩器和推進器等;所述有效載荷包括光學(xué)成像載荷和電子成像載荷等。
[0030]參考圖1，所述信息處理系統(tǒng)100包括星務(wù)控制管理模塊101、電源與熱控模塊102、測控基帶模塊103、導(dǎo)航定位模塊104和數(shù)傳基帶模塊105，在各模塊中均嵌入一個直流載波通信單元DCPIXU，并且，各模塊均連接至一直流電源通信總線上(參考圖1，具體是通過其內(nèi)的直流載波通信單元DCPIXU連接至直流電源通信總線上)，通過該直流電源通信總線可實現(xiàn)各個模塊之間的信息交互。其中:星務(wù)控制管理模塊101負責(zé)衛(wèi)星的任務(wù)管理與調(diào)度、姿態(tài)與軌道控制設(shè)備的通信以及控制算法；電源與熱控模塊102負責(zé)衛(wèi)星蓄電池與太陽電池陣管理、電源轉(zhuǎn)換與輸出管理以及設(shè)備加熱控制;測控基帶模塊103負責(zé)衛(wèi)星遙測數(shù)據(jù)處理下傳以及遙控指令接收處理;導(dǎo)航定位模塊104負責(zé)衛(wèi)星的軌道定位與授時;數(shù)傳基帶模塊105負責(zé)有效載荷數(shù)據(jù)的處理、存儲、回放與下傳。如圖1所示，各模塊均包含有一對應(yīng)的上位機，每個模塊中的直流載波通信單元DCPLCU均可通過UART(通用異步收發(fā)傳輸器)與其所在模塊內(nèi)的上位機進行通信。
[0031]參考圖2，直流載波通信單元DCPLCU包括直流載波芯片(型號例如可以是BSC6825 )、三極管放大電路、帶通濾波電路、高頻耦合磁環(huán)電路、開關(guān)驅(qū)動電路、開關(guān)采集電路和光電耦合電路。如圖2所示:
[0032]光電耦合電路連接于直流載波芯片BSC6825與模塊內(nèi)的上位機(上位機在圖2中未示出)之間，用于將直流載波通信單元與模塊內(nèi)的上位機進行隔離，防止上位機斷電時的信號串電，在直流載波通信單元與模塊內(nèi)的上位機進行通信時，UART In表示通過UART將上位機的數(shù)據(jù)輸入至對應(yīng)的直流載波通信單元，UART Out表示通過UART將直流載波通信單元的數(shù)據(jù)輸出至模塊內(nèi)的上位機；
[0033]開關(guān)驅(qū)動電路連接至直流載波芯片BSC6825的1引腳，用于接收直流載波芯片輸出的加電或斷電信號，并根據(jù)高低時間可控(控制在160ms)的導(dǎo)通電平，實現(xiàn)對該開關(guān)驅(qū)動電路所屬模塊的加電或斷電控制;開關(guān)采集電路用于采集其所屬模塊的加電或斷電狀態(tài)并反饋至直流載波芯片BSC6825;三極管放大電路的輸入端和輸出端分別連接至直流載波芯片BSC6825、高頻耦合磁環(huán)電路;帶通濾波電路的輸入端和輸出端分別連接至高頻耦合磁環(huán)電路、直流載波芯片BSC6825;直流載波通信單元通過高頻耦合磁環(huán)電路連接至直流電源通信總線上。
[0034]當(dāng)某一模塊的直流載波通信單元從模塊內(nèi)的上位機接收數(shù)字信號時，數(shù)字信號經(jīng)光電耦合電路進入直流載波芯片，直流載波芯片通過OFDM技術(shù)將該數(shù)字信號調(diào)制為高頻模擬信號，并輸出至三極管放大電路進行放大，而后由高頻耦合磁環(huán)電路耦合至所述直流電源通信總線上。
[0035]當(dāng)某一模塊的直流載波通信單元從所述直流電源通信總線接收高頻模擬信號時，高頻模擬信號經(jīng)高頻耦合磁環(huán)電路進入帶通濾波電路進行濾波，經(jīng)濾波的高頻模擬信號進入直流載波芯片進行解調(diào)，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后由UART發(fā)送給模塊內(nèi)的上位機。
[0036]若直流載波通信單元接收到遙控直接開關(guān)指令，則對該遙控直接開關(guān)指令進行解碼，并輸出給開關(guān)驅(qū)動電路。
[0037]所述直流電源通信總線采用互為備份的雙冗余直流電源通信線(如圖1中采用x2表示兩路冗余備份)；所述直流電源通信總線同時作為該微小衛(wèi)星信息處理系統(tǒng)的供電線路和通信線路。也就是說，所述電源與熱控模塊作為整星系統(tǒng)的電源管理與轉(zhuǎn)換輸出設(shè)備，通過所述直流電源通信總線向所述信息處理系統(tǒng)的各個模塊供電(即直流電源通信總線為供電線路)，具體地，各個模塊內(nèi)具有直流電源轉(zhuǎn)換單元DC/DC，通過供電線路的電源經(jīng)直流電源轉(zhuǎn)換單元DC/DC處理后供給其所在模塊內(nèi)的其他部分(例如直流載波通信單元和上位機)使用；同時，所述信息處理系統(tǒng)各個模塊之間進行信息交互也是通過所述直流電源通信總線(即直流電源通信總線為通信線路)。
[0038]本發(fā)明的【具體實施方式】還公開了前述信息處理系統(tǒng)的通信方法，所述信息處理系統(tǒng)各模塊之間的信息交互包括遙測數(shù)據(jù)通信和遙控指令通信，所述通信方法包括依次執(zhí)行的遙測數(shù)據(jù)通信流程和遙控指令通信流程，該信息處理系統(tǒng)的通信方法，是先執(zhí)行遙測數(shù)據(jù)通信流程，再執(zhí)行遙控指令通信流程，兩個通信流程執(zhí)行完為一個周期，該通信方法周期性地運轉(zhuǎn)。
[0039]所述遙測數(shù)據(jù)通信流程包括:星務(wù)控制管理模塊作為遙測數(shù)據(jù)通信的主機，通過其直流載波通信單元發(fā)送遙測數(shù)據(jù)輪詢命令給其它模塊;其它模塊在收到所述遙測數(shù)據(jù)輪詢命令后，其各自的直流載波通信單元向模塊內(nèi)的上位機獲取遙測數(shù)據(jù)并應(yīng)答給星務(wù)控制管理模塊;星務(wù)控制管理模塊在收到所有模塊應(yīng)答的遙測數(shù)據(jù)后打包發(fā)送至測控基帶模塊，由測控基帶模塊發(fā)送到地面衛(wèi)星中心。
[0040]遙測數(shù)據(jù)通信流程的一種具體實施例如圖3所示，包括如下流程步驟:由星務(wù)控制管理模塊開始遙測數(shù)據(jù)通信流程，向其它四個模塊發(fā)送遙測數(shù)據(jù)輪詢命令，其它四個模塊在接收到遙測數(shù)據(jù)輪詢命令后，各自的直流載波通信單元向模塊內(nèi)的上位機獲取遙測數(shù)據(jù)并應(yīng)答給星務(wù)控制管理模塊。星務(wù)控制管理模塊監(jiān)控各模塊是否有應(yīng)答遙測數(shù)據(jù)，若有應(yīng)答，則星務(wù)控制管理模塊填充遙測有效數(shù)據(jù)，此種情況形成的遙測數(shù)據(jù)包中包含的是遙測有效數(shù)據(jù);若無應(yīng)答，則星務(wù)控制管理模塊填充遙測無效數(shù)據(jù)，此種情況形成的遙測數(shù)據(jù)包中包含的是遙測無效數(shù)據(jù)。星務(wù)控制管理模塊將形成的所有模塊(也包括星務(wù)控制管理模塊本身)的遙測數(shù)據(jù)包再進行打包成整星遙測數(shù)據(jù)包，然后發(fā)送到測控基帶模塊，由測控基帶模塊將該整星遙測數(shù)據(jù)包發(fā)送到地面衛(wèi)星中心。至此完成一輪遙測數(shù)據(jù)通信。
[0041]所述遙控指令通信流程，可參考圖4，包括如下步驟SI?S4:
[0042]S1、測控基帶模塊接收來自星務(wù)控制管理模塊的遙控指令查詢命令，若成功接收到遙控指令查詢命令(說明星務(wù)控制管理模塊處于正常加電模式)，則計數(shù)器清零并執(zhí)行步驟S2;若未能接收到遙控指令查詢命令(說明星務(wù)控制管理模塊可能未加電或故障模式)，則計數(shù)器加I并執(zhí)行步驟S3;其中所述計數(shù)器是用于累計測控基帶模塊未能收到遙控指令查詢命令的次數(shù)；
[0043]S2、判斷測控基帶模塊是否收到來自地面衛(wèi)星中心的遙控指令，若是，則測控基帶模塊發(fā)送有效遙控指令給星務(wù)控制管理模塊，由星務(wù)控制管理模塊將有效遙控指令發(fā)送至相應(yīng)模塊進行執(zhí)行;若否，則測控基帶模塊發(fā)送無效遙控指令給星務(wù)控制管理模塊，此輪遙控指令通信流程結(jié)束;其中，來自地面衛(wèi)星中心的遙控指令包括遙控數(shù)據(jù)指令和遙控直接開關(guān)指令；
[0044]S3、判斷計數(shù)器的累計值是否達到預(yù)先設(shè)定的閾值，若是，則執(zhí)行步驟S4;若否，則此輪遙控指令通信流程結(jié)束；
[0045]S4、判斷測控基帶模塊是否收到來自地面衛(wèi)星中心的遙控直接開關(guān)指令，若是，則測控基帶模塊將該遙控直接開關(guān)指令發(fā)送給相應(yīng)模塊進行執(zhí)行，解決了利用數(shù)據(jù)線進行遙控直接開關(guān)指令傳輸?shù)膯栴};若否，則此輪遙控指令通信流程結(jié)束；
[0046]其中，步驟S2和步驟S4中的所述相應(yīng)模塊是指數(shù)傳基帶模塊、導(dǎo)航定位模塊、電源與熱控模塊、星務(wù)控制管理模塊四者之一。
[0047]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干等同替代或明顯變型，而且性能或用途相同，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種微小衛(wèi)星信息處理系統(tǒng)，其特征在于:包括星務(wù)控制管理模塊、電源與熱控模塊、測控基帶模塊、導(dǎo)航定位模塊和數(shù)傳基帶模塊，各模塊中均嵌入有一直流載波通信單元，并且各模塊均連接至直流電源通信總線上，以通過所述直流電源通信總線實現(xiàn)各模塊之間的信息交互。2.如權(quán)利要求1所述的微小衛(wèi)星信息處理系統(tǒng)，其特征在于:各模塊均包含一上位機，在各模塊中，直流載波通信單元通過UART與模塊內(nèi)的上位機通信； 所述直流載波通信單元包括直流載波芯片、三極管放大電路、帶通濾波電路、高頻耦合磁環(huán)電路、開關(guān)驅(qū)動電路、開關(guān)采集電路和光電耦合電路;其中:光電耦合電路連接于直流載波芯片與模塊內(nèi)的上位機之間，用于將直流載波通信單元與模塊內(nèi)的上位機進行隔離，防止上位機斷電時的信號串電；開關(guān)驅(qū)動電路連接至直流載波芯片的1引腳，用于接收直流載波芯片輸出的加電或斷電信號，并根據(jù)高低時間可控的導(dǎo)通電平，實現(xiàn)對該開關(guān)驅(qū)動電路所屬模塊的加電或斷電控制;開關(guān)采集電路用于采集其所屬模塊的加電或斷電狀態(tài)并反饋至直流載波芯片;三極管放大電路的輸入端和輸出端分別連接至直流載波芯片、高頻耦合磁環(huán)電路;帶通濾波電路的輸入端和輸出端分別連接至高頻耦合磁環(huán)電路、直流載波芯片;直流載波通信單元通過高頻耦合磁環(huán)電路連接至直流電源通信總線上； 當(dāng)直流載波通信單元從模塊內(nèi)的上位機接收數(shù)字信號時，數(shù)字信號經(jīng)光電耦合電路進入直流載波芯片，直流載波芯片通過OFDM技術(shù)將該數(shù)字信號調(diào)制為高頻模擬信號，并輸出至三極管放大電路進行放大，而后由高頻耦合磁環(huán)電路耦合至所述直流電源通信總線上； 當(dāng)直流載波通信單元從所述直流電源通信總線接收高頻模擬信號時，高頻模擬信號經(jīng)高頻耦合磁環(huán)電路進入帶通濾波電路進行濾波，經(jīng)濾波的高頻模擬信號進入直流載波芯片進行解調(diào)，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后由UART發(fā)送給模塊內(nèi)的上位機； 若直流載波通信單元接收到遙控直接開關(guān)指令，則對該遙控直接開關(guān)指令進行解碼，并輸出給開關(guān)驅(qū)動電路。3.如權(quán)利要求1所述的微小衛(wèi)星信息處理系統(tǒng)，其特征在于:所述直流電源通信總線采用互為備份的雙冗余直流電源通信線;所述直流電源通信總線同時作為該微小衛(wèi)星信息處理系統(tǒng)的供電線路和通信線路。4.一種微小衛(wèi)星信息處理系統(tǒng)的通信方法，其特征在于:所述微小衛(wèi)星信息處理系統(tǒng)包括星務(wù)控制管理模塊、電源與熱控模塊、測控基帶模塊、導(dǎo)航定位模塊和數(shù)傳基帶模塊，各模塊中嵌入有一直流載波通信單元，并且各模塊均連接至直流電源通信總線上，以通過所述直流電源通信總線實現(xiàn)各模塊之間的信息交互;其中，所述信息交互包括遙測數(shù)據(jù)通信和遙控指令通信； 所述通信方法包括依次執(zhí)行的遙測數(shù)據(jù)通信流程和遙控指令通信流程； 所述遙測數(shù)據(jù)通信流程包括:星務(wù)控制管理模塊作為遙測數(shù)據(jù)通信的主機，通過其直流載波通信單元發(fā)送遙測數(shù)據(jù)輪詢命令給其它模塊;其它模塊在收到所述遙測數(shù)據(jù)輪詢命令后，其各自的直流載波通信單元向模塊內(nèi)的上位機獲取遙測數(shù)據(jù)并應(yīng)答給星務(wù)控制管理模塊;星務(wù)控制管理模塊在收到所有模塊應(yīng)答的遙測數(shù)據(jù)后打包發(fā)送至測控基帶模塊，由測控基帶模塊發(fā)送到地面衛(wèi)星中心； 所述遙控指令通信流程包括如下步驟SI?S4: S1、測控基帶模塊接收來自星務(wù)控制管理模塊的遙控指令查詢命令，若成功接收到遙控指令查詢命令，則計數(shù)器清零并執(zhí)行步驟S2;若未能接收到遙控指令查詢命令，則計數(shù)器加I并執(zhí)行步驟S3;其中所述計數(shù)器是用于累計測控基帶模塊未能收到遙控指令查詢命令的次數(shù)； 52、判斷測控基帶模塊是否收到來自地面衛(wèi)星中心的遙控指令，若是，則測控基帶模塊發(fā)送有效遙控指令給星務(wù)控制管理模塊，由星務(wù)控制管理模塊將有效遙控指令發(fā)送至相應(yīng)模塊進行執(zhí)行;若否，則測控基帶模塊發(fā)送無效遙控指令給星務(wù)控制管理模塊，此輪遙控指令通信流程結(jié)束;其中，來自地面衛(wèi)星中心的遙控指令包括遙控數(shù)據(jù)指令和遙控直接開關(guān)指令； 53、判斷計數(shù)器的累計值是否達到預(yù)先設(shè)定的閾值，若是，則執(zhí)行步驟S4;若否，則此輪遙控指令通信流程結(jié)束； 54、判斷測控基帶模塊是否收到來自地面衛(wèi)星中心的遙控直接開關(guān)指令，若是，則測控基帶模塊將該遙控直接開關(guān)指令發(fā)送給相應(yīng)模塊進行執(zhí)行;若否，則此輪遙控指令通信流程結(jié)束； 其中，步驟S2和步驟S4中的所述相應(yīng)模塊是指數(shù)傳基帶模塊、導(dǎo)航定位模塊、電源與熱控模塊、星務(wù)控制管理模塊四者之一。5.如權(quán)利要求4所述的微小衛(wèi)星信息處理系統(tǒng)的通信方法，其特征在于:所述遙測數(shù)據(jù)通信流程具體如下: 星務(wù)控制管理模塊分別向測控基帶模塊、電源與熱控模塊、導(dǎo)航定位模塊、數(shù)傳基帶模塊發(fā)送輪詢遙測數(shù)據(jù)命令，并監(jiān)控各模塊是否應(yīng)答遙測數(shù)據(jù)； 若有應(yīng)答，則填充遙測有效數(shù)據(jù)，形成包含遙測有效數(shù)據(jù)的遙測數(shù)據(jù)包； 若無應(yīng)答，則填充遙測無效數(shù)據(jù)，形成包含遙測無效數(shù)據(jù)的遙測數(shù)據(jù)包； 星務(wù)控制管理模塊獲取所有模塊的遙測數(shù)據(jù)包，并打包為整星遙測數(shù)據(jù)包發(fā)送至測控基帶模塊，由測控基帶模塊將整星遙測數(shù)據(jù)包發(fā)送到地面衛(wèi)星中心。
【文檔編號】H04B7/185GK105897328SQ201610266204
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月26日
【發(fā)明人】梁斌, 李成, 高學(xué)海, 潘樂, 王學(xué)謙, 劉厚德
【申請人】清華大學(xué)深圳研究生院