機發(fā)生故障時, 由備份計算機接替或由地面控制切 換到備份計算機, 繼續(xù)當前機的工作, 而故障機則由 地面根據其遙測狀態(tài)數據判斷其故障并采取相應的 措施。地面可通過直接指令通道控制 A、 機的切 B
微小衛(wèi)星綜合電子系統(tǒng)主要研究目的是: 探索 一條微小衛(wèi)星工業(yè)化生產方式的路徑; 探索基于星上 現場總線控制的衛(wèi)星姿軌控系統(tǒng)的控制方法; 實現集 中管理和分散控制, 提高整星功能密度, 并且分散風 險; 實現在軌重構系統(tǒng), 形成衛(wèi)星有條件在軌維修。
收稿日期: 2007208228; 修回日期: 2007211209 基金項目:/ 十五0 期間國防科學技術工業(yè)委員會民 用航天項目: WB1 4 1 作者簡介: 李孝同( 1939- ) , 男, 碩士, 研究員, 研究方向為衛(wèi)星電總體, 智能控制, 小衛(wèi)星、 微小衛(wèi)星星務系統(tǒng), 綜合電子系 統(tǒng)技術。
微小衛(wèi)星綜合電子系統(tǒng)設計采用星上網絡和嵌 入式管理執(zhí) 行單元( Management Execut ive Unit, MEU) 組成系統(tǒng)。星上網有: 星上控制網和信息網 兩種。前者要求實時性和高可靠性。后者要求大容 量和高速度。星上控制網采用 CAN 總線作為整星 實時現場總線, 將星上各功能模塊有機地連接起來, 實現星上信息交換和共享, 實時地完成星上運行的 管理、 測量、 控制和任務調度, 實現衛(wèi)星運行操作控 制。星上信息網是采用 U SB 總線作為整星高速信 息總線, 實現星上大容量的信息交換、 處理和傳送。 星上信息網只是對部分設備設置。嵌入式管理執(zhí)行 單元實現各設備和網上通信的接口, 星上各功能模 塊、 傳感器、 執(zhí)行機構均嵌入管理執(zhí)行單元, 通過星 上控制網, 與星上其它設備連接在一起, 相互支持、 共享數據、 完成整星運行任務。微小衛(wèi)星綜合電子 系統(tǒng)一體化技術研究的原理框圖如圖 1 所示。
機和試驗22 衛(wèi)星的熱控下位機、 載荷管理下位機的 主要性能指標比較, 體積功耗都降低了一個數量級。 比較結果如表 2, 表 3 所示。
絡, 配以有限的通信節(jié)點, 構成功能密集、 配置靈活 的網絡系統(tǒng)結構。微小衛(wèi)星綜合電子系統(tǒng)一體化技 術采用網絡技術, 實現了集中管理、 分散控制的設計 思想; 實現了集同設計, 分散研制, 再集中一體化建 造的研制過程。整星電子系統(tǒng)集成了平臺大部分的 電子設備, 因此系統(tǒng)的設計水平很大程度決定了微 小衛(wèi)星的平臺性能。 微小衛(wèi)星綜合電子系統(tǒng)設計方法為自頂至下, 對整星進行一體化設計: 以硬件資源統(tǒng)一應用、 統(tǒng)一 調配和運行, 并充分發(fā)揮其軟件作用為原則, 實現以 網絡為核心的電子 系統(tǒng)一體化設 計。利用星 上網 絡, 實現衛(wèi)星有條件在軌重構, 提高了可靠性。這種 思想在增加不太多資源的條件下, 對可靠性貢獻較
摘 要 微小衛(wèi)星綜合電子系統(tǒng)采用集中管理、 分散控制的設計思想, 以充分發(fā)揮軟件作用為 指導原則, 即采用星上網和嵌入式管理執(zhí)行單元技術手段, 構建微小衛(wèi)星綜合電子系統(tǒng), 文章重點 討論了系統(tǒng)設計。 關鍵詞 微小衛(wèi)星綜合電子系統(tǒng) 星上網 嵌入式管理執(zhí)行單元 中圖分類號: V44 文獻標識碼: A 文章編號: 167328748( 2008) 01 20030206
現星上設備即插即用, 加快并方便衛(wèi)星生產, 確保微 小衛(wèi)星應對突發(fā)事件。同時, 使設備變成智能設備, 提高性能, 使設備和部件增值。 這種方式構造新型的星上產品, 是工業(yè)化生產 的基礎, 實現/ 星上產品服務于總體, 總體適應于眾 多部件0的協(xié)調生產過程, 從而構造一條暢通的微小 衛(wèi)星生產線 給出了最終產品的生產公式和圖 5 給出了 目前小衛(wèi)星與傳統(tǒng)衛(wèi)星對外接口圖, 可以看出, 小衛(wèi) 星對外接口主要為電源總線和 CAN 總線。
備份技術來增強系 統(tǒng)的可靠性。星務調度單 元由 A、 兩臺計算機組成, A、 機可冷熱備份。在當前 B B
換。所有上述電路模塊在一塊印制電路板上實現。 如圖 2 給出了星務調度單元原理圖, 表 1 給出了與
Cont rol Syst em, F CS) 的衛(wèi)星姿態(tài)和軌道控制實施 問題, 提高了衛(wèi)星姿態(tài)和軌道 控制的可靠性、 實時 性、 安全性, 降低了衛(wèi)星姿態(tài)和軌道控制系統(tǒng)的復雜 程度。 基于星載網絡的 衛(wèi)星姿態(tài)和軌道控制實施方 法, 其基本思想是構建智能執(zhí)行部件和測量部件, 使 其作為星載網絡上獨立的通信節(jié)點, 采用星載網絡 作為控制回路, 實現現場總線控制系統(tǒng)。 基于星上網的衛(wèi)星姿態(tài)和軌道控制系統(tǒng)的控制 回路由星載網絡構成, 傳感器、 變送器、 控制器和執(zhí) 行機構均連接在網絡上, 每個通信節(jié)點具有兩套網 絡( 如: CAN 總線) 器件。 基于星上網的控制是一項新的設想, 其基本原 理如圖 6 所示, 控制過程如下: ( 1) 軌道計算/ 測量單元給出星體當前位置信 息; ( 2) 姿態(tài)敏感單元給出星體當前姿態(tài)信息; ( 3) 調度單元計算, 給出控制指令; ( 4) 執(zhí)行單元按指令動作, 作用于星體; ( 5) 星體運行過程響應上述作用, 產生新的位 置和姿態(tài)信息; ( 6) 返回( 1) 項, 重復上述過程。 從而, 基于星上網的控制是由星上調度單元調 度全星網絡節(jié)點聯(lián)合運行實現, 其調令序列如下: ( 1) 調令: 軌道數據廣播, 并啟動姿態(tài)測量處理; ( 2) 調令: 姿態(tài)數據廣播; ( 3) 計算控制指令; ( 4) 調令: 控制指令數據廣播, 并啟動軌道計算; 返回( 1) , 循環(huán)工作。 圖 7 給出了衛(wèi)星初始消初偏的姿態(tài)控制仿真。
微小衛(wèi)星綜合電子系統(tǒng)提出了一種基于星載網 絡的衛(wèi)星姿態(tài)和軌道控制實施方法, 不同于基于姿 控中心計算機管理的集中控制方式的衛(wèi)星姿態(tài)控制 方法, 該方法解決了采用現場總 線控制系統(tǒng)( Field
