一体化小卫星综合测试系统的设计
- 格式:docx
- 大小:42.38 KB
- 文档页数:8
近年来,随着电子技术的不断进步,卫星技术也得到了飞速发展,成本低、研制周期短、价格低的商业卫星日益受到人们青睐[1],商业小卫星的兴起将开启卫星大数据的时代[2]。
在发展商业航天的大环境具备之后,成本过高自然就成了制约商业航天发展的突出问题[3]。
减少商业卫星投入成本不仅包括减少卫星的研制成本,还包括减少商业卫星在轨运行管理的成本。
针对商业卫星独特的运营模式,提高商业卫星在轨运行管理效率,减少卫星在轨管理成本,本文提出了一种将商业卫星测控、数传星地链路一体化的地面管理系统,仅运用一套地面设备就可实现多颗低轨商业卫星的测控和运控管理工作,并实时完成卫星测控、数传数据解析处理。
系统拥有多种控制模式,整个过程可实现无人值守自动化管理。
1 系统组成及功能无人值守测运控一体化地面管理系统可由数据收发分系统、系统运行管理分系统和数据处理分系统组成。
“上行信号”经运控站进行调制、上变频和功放等处理后,经天线发送至卫星;并通过天线接收卫星发送的“数传、遥测”等下行信号,至运控站进行低噪声放大、下变频和解调等处理,并对卫星数据进行显示和处理,同时可通过网络对整个运控系统进行远程监控。
(1) 数据收发分系统主要完成卫星测控信号和数传信号的收发、信号处理和信号调制解调等功能,主要包括数据收发天线、信道处理子系统和基带等设备。
(2) 系统运行管理分系统主要完成全部系统的设备监控、任务计划生成、远程控制和卫星的日常管理等工作,由系统监控机和远程监控机组成。
(3) 数据处理分系统主要进行卫星下行遥测数据和业务数据的处理工作,能够完成卫星数据的实时处理和分发工作。
测、运控一体化无人值守地面管理系统组成如图1所示。
无人值守地面管理系统[摘 要] 随着商业卫星的小型化、批量化、星座化的发展,在轨需要管理的商业卫星数量将急剧增长。
针对商业卫星独特的运营模式,为提升商业卫星的在轨测控、运控管理效能,本文研究了适用于商业卫星在轨运营的地面管理系统。
GNSS和InSAR组合监测系统设计一、引言GNSS(全球导航卫星系统)和InSAR(干涉合成孔径雷达)被广泛应用于地球表面形变监测和地质灾害预警领域。
GNSS可以精确测量地表水平位移,而InSAR可以提供地表垂直位移的高分辨率图像。
将两种技术结合使用可以提高地质灾害监测的准确性和可靠性。
设计一种集成GNSS和InSAR的组合监测系统是非常重要的。
本文将首先介绍GNSS和InSAR技术的原理和特点,然后提出一种基于这两种技术的组合监测系统的设计方案,并讨论其实现过程和应用前景。
二、GNSS和InSAR技术概述1. GNSS技术GNSS是由多颗卫星组成的全球导航卫星系统,包括美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、欧盟的Galileo和中国的北斗系统。
GNSS技术通过接收卫星发射的信号,利用测量卫星和地面接收机之间的距离和位置关系,来确定接收机的位置和速度。
GNSS技术具有全球覆盖、高精度和实时性的优势,被广泛应用于航空、航海、车辆导航和地质监测等领域。
2. InSAR技术InSAR是一种利用雷达干涉技术进行地表形变监测的方法。
它通过比较两幅或多幅雷达合成孔径雷达图像的相位差,可以实现地表垂直位移的测量。
相对于传统的地质监测方法,InSAR具有高分辨率、全天候和大范围监测的优势,被广泛应用于地质灾害预警和城市地质勘察等领域。
GNSS和InSAR两种技术各自具有独特的优势,但也存在一些局限性。
GNSS技术受大气和多路径效应影响,精度和稳定性受限;InSAR技术受地形、植被和建筑物的遮挡影响,不适用于某些区域。
基于这些考虑,设计一种集成GNSS和InSAR的组合监测系统是一种有效的解决方案。
组合监测系统的设计需要考虑到以下几个方面的问题:1. 数据融合与一体化处理:将GNSS和InSAR获取的数据进行融合与一体化处理,可以提高监测结果的一致性和可信度。
这需要设计相应的数据融合算法和一体化处理方法。
2. 监测网络规划与布设:合理规划和布设GNSS和InSAR监测网络,可以最大限度地提高监测区域的覆盖率和分辨率。
5测试与故障诊断计算机测量与控制■ 2021. 29 (6)Computer Measurement & Control文章编号:1671 - 4598(2021)06 - 0005 -04 DOI :10. 16526/j. cnki. 11 —4762/tp. 2021. 06.002 中图分类号:V556 文献标识码:B运载火箭地面一体化测发控系统设计韩亮,张宏德,彭越(北京宇航系统工程研究所,北京100076)摘要:现役运载火箭各分系统的测发控系统各自独立,存在资源浪费,兼容性差、信息传递低效等问题;随着测控技术发展 和火箭电气系统需求牵引,新一代运载火箭地面测试、发射与控制在通用化、集成化、智能化等方面提出了更高的要求;通过梳 理一体化设计的功能,提出一种运载火箭地面测发控系统的体系架构,整合传统运载火箭控制、测量、总控网等分系统的测发控共性需求,在统一供配电、有线测控、无线调制解调、数据处理与分析4个功能层面进行设计,包括系统组成、交互关系、重要 单机(软件)的设计及其关键技术应用;该设计在某型号完成了原理性试验和关键技术验证,结果表明系统通用性强、集成度高、信息架构合理高效,能够在确保可靠性安全性的情况下,简化操作、提高效率、降低成本。
关键词:一体化;测发控;软件系统Design of Integrated Ground Test Launch and ControlSystem of Launch VehicleHan Liang ,Zhang Hongde ,Peng Yue(Beijing Institute of Aerospace Systems Engineering ,Beijing 100076, China)Abstract : The test launch and control system of active launch vehicle is independent ,there are some problems such as waste ofresources ,poor compatibility and low efficiency of information transmission. With the development of test and control technology andthe requirement of launch vehicles ,the ground test launch and control of new launch vehicles have put forward higher requirements in the aspects of generalization ,integration and intelligentization. By analyzing the function of the integrated design, it puts forward a kind of ground test launch and control system architecture ,effectively integrates the common requirements of subsystems of tradition al launch vehicle. The design is carried out at four functional levels such as unity power supply ,cable test and control ,wireless medi-ation , data process and analysis , including the design and key technologies of the system composition , interaction , important equip ment and software. In a certain model , the fundamental and key technology test show that the system has strong universality ,high levelofintegration ,e f icientinformationarchitecture ,itcansimplifyoperation ,improvee f iciencyandreducecostwhileensuringre-liabilityandsafety .Keywords : integrated ; test launch and control system ; software systemo 引言我国传统运载火箭各分系统各自独立,测发控均使用 单独的地面测试设备,完成箭上系统的供配电、信号激励、状态控制、参数测量等测试、发射控制等功能。
下一代测运控方案——天地一体化无依托测运控方案1 概述随着大规模卫星星座的发展,现有的测控系统测控能力不能满足卫星集群测控的需求,现有的测运控系统趋向定制化设计,通过收集型号任务大包络需求去开发的测控系统,具有测控功能和多星测控能力受限,同时往往受制于任务的通信体制、频点、协议等诸多因素的影响,在任务执行前需要耗费大量的人力、财力资源开展为正式任务的准备工作和后续的测控长管工作。
包括发射前期的(子系统、分系统、大系统)的联试、对接等,发射后期手动遥控在轨指令上注等一系列工作,造成巨大的资源浪费的同时,也给整个系统的任务执行能力的发展和测控系统容量的提升带来了限制。
为提升卫星的在轨测控、运控管理效能, 不依赖原有的测运控资源,无依托测运控系统可实现自动化监控管理、无人值守、任务自动下发、卫星自动跟踪,可完成卫星状态监控、业务数据自动收发、自动处理、自动分发等功能外,无依托测运控的总体目标是去除定制化,去型号化,采用去中心自组网的方式实现不受时间和空间限制的自主测控,同时兼容已有的测控资源,通过技术手段(先进的录制回放技术、统一的射频接口、标准的格式等)最大限度减少人工干预,同时兼容目前的测控资源,提升系统测控容量等目的,满足大规模集群星座测控需求。
2 天地一体化无依托自组网测控系统特点天地一体化无依托自组网测控系统建成后具有以下特点:•采用自组网测控的方式,解决大规模星座集群测控要求,测控容量理论上无上限天地一体化无依托运控系统跟现有的系统相比,采用天基自组网和地面联合自组网的方式,网络中的任何一个本身节点(卫星)同时具备测控和被测控能力,当自组网规划建设完成后,测控网络的测控节点的容量没有限制,网络中的任何一颗卫星可以通过运控中心的调度算法找到与地面用户相匹配的测控路径,完成组网联合测控,卫星测控不再是由一个或者几个地面站去被动测控,而是通过整个网络进行自主测控,网络节点也就是卫星星座的数量越多,测控网络的功能越强大,基于卫星组网建设成功后,所有的测控算法通过地面运控中心进行规划好,可以保证测控网络节点中的任意时间任意位置均能找到最优的测控路径,很好的解决了卫星星座集群测控的问题。
小卫星AIT流程简化探讨李丽琼;曾春平;吕高见【摘要】调研了国外航天器总装、测试与试验(AIT)流程的发展,总结了快速AIT研制经验,包括简化或删除大型环境试验、采用自动化测试等.介绍了国内小卫星的传统AIT流程,指出由于体系构架、软件落焊等原因导致AIT流程过于繁琐.结合调研结果,从首发卫星、继承卫星和快速响应卫星三个方面给出了简化的国内小卫星AIT测试流程,优化方法包括删减环境试验、简化综合测试、提高总装效率等,并提出了卫星设计模块化,测试设备通用化和小型化,测试自动化,以及总装工作自动化等小卫星设计优化及测试方法的改进建议.【期刊名称】《航天器工程》【年(卷),期】2015(024)001【总页数】6页(P120-125)【关键词】小卫星;总装、测试与试验;测试流程【作者】李丽琼;曾春平;吕高见【作者单位】北京控制工程研究所,北京 100094;北京控制工程研究所,北京100094;北京控制工程研究所,北京 100094【正文语种】中文【中图分类】V416总装、测试与试验(AIT)是航天器研制过程中重要的验证环节之一。
通过AIT,可以尽早发现问题,保证产品质量,确保飞行任务成功。
随着我国航天事业的稳步发展,航天器的数量越来越多,这就需要在确保航天器测试质量的同时提高测试效率,而传统的测试方法已逐渐不能满足紧迫的研制周期要求。
另外,快速进入太空的需求,如在几周内建造并发射一颗具有特定功能的卫星,也对传统AIT流程提出了改进和优化的要求。
国外快速AIT已发展多年且颇具成效,已逐渐由试验验证向实际应用转变,具有代表性的是针对美国“快速响应太空”(ORS)计划的快速AIT。
本文在调研国外快速AIT流程和技术的基础上,以国内小卫星传统AIT流程为出发点,针对首发卫星、继承卫星和快速响应卫星提出了国内AIT流程简化方案,给出了未来卫星设计和测试模式发展的若干建议,可为卫星设计和测试提供一定的参考。
国外AIT流程经历了从传统繁杂到简化的过程,以满足快速发射的需求,其中美国的发展最具代表性。
北斗卫星导航试验验证系统设计与实现摘要:北斗是一个规模巨大、星地耦合紧密、建设周期长、技术状态处于动态演化过程中的大型系统。
系统面临着核心技术体系的复杂性、高网络传输密度、高稳定运行的困难,对系统的检测与验证提出了更高的要求。
本课题针对我国北斗卫星导航系统,从设计测试、星地对接、当量运转三个层面,研究北斗卫星导航系统在全系统、全尺度、全要素上的测试与验证体系结构。
该系统是目前国际上仅有的一种可与实际系统同步演化、并可与实际系统协同工作的试验与验证系统。
对其它空间飞行任务的试验与验证也具有一定的借鉴意义。
关键词:北斗卫星导航;试验验证系统设计;实现1卫星系统性能评估软件系统设计1.1空间信号性能模块空间讯号准确度空间讯号准确度包含使用者的距离误差、使用者的距离比率以及使用者的量测加速误差。
可以用Z采用分割法估价。
在此基础上,利用SISRE中给出的公式,仅需要输入预计轨精度和钟差精度,即可得到URE的数值。
这是一种比较传统的评价模型。
采用网格方法对土地利用效率进行评价。
在此基础上,利用网格点集来仿真地面站的位置,并将预报的卫星轨迹、钟差等信息投射到地面站上,从而得到URE值。
Z利用所测得的资料对URE进行了评价。
在此基础上,将卫星信号与卫星信号进行线性化以去除电离层、对流层、多路径、接收信号等干扰,并将剩余的卫星信号与卫星信号在视距上的投射信息相结合,得到卫星信号之间的关系。
1.2服务性能模块其中,服务效能模组包含了使用者的定位、导航及计时效能评价。
在GPS的定位能力评价方面,利用双C/A编码实现伪距离的单点定位,利用GPS的KlobucharS参数对电离层的误差进行修正;在北斗卫星通信中,利用B1I伪距离观测数据进行单频率、单点定位,以及利用B1I卫星传播的B1IKlobuchar8参数修正电离层模式,是北斗卫星通信中亟待解决的问题。
尽管北斗星历数据与GPS数据基本相同,但是,由于北斗GEO卫星的离心度、轨道倾角等因素,在拟合时需要对其进行修正,使得其解算方式也随之改变。
小卫星的设计及其应用研究小卫星是指体积较小、重量较轻的人造卫星,常用于空间观测、科学研究和通信等领域。
它相比传统的大型卫星具有成本低、快速部署和灵活性高的优势。
以下是关于小卫星设计及其应用的研究。
一、小卫星的设计1.卫星结构设计小卫星的结构设计需要兼顾轻量化和强度要求。
使用轻质材料如高强度碳纤维复合材料,可以减轻卫星重量,并提高其结构的刚度和强度。
另外,采用模块化设计可以简化卫星的装配与维护,提高设计的可重复性和可靠性。
2.载荷设计载荷是小卫星的核心功能,根据不同的应用需求,可以设计不同类型的载荷。
例如,观测卫星可以搭载高分辨率的光学、红外或雷达成像设备,用于地球观测和环境监测。
科学研究卫星可以搭载各种科学探测仪器,用于研究宇宙起源和演化、空间物理和天体物理等领域。
3.通信设计小卫星的通信系统是其实现功能的重要支撑。
通信设计需要考虑卫星与地面站之间的数据传输和控制指令传递。
常用的通信方式包括无线电频段的上行和下行链路,可以根据需求选择合适的频段、天线和调制解调器。
二、小卫星的应用研究小卫星的应用研究主要包括空间科学研究、地球观测和通信等领域。
1.空间科学研究小卫星可以用于进行太阳系和宇宙的科学探索。
例如,通过搭载光谱仪和探测仪器,可以研究星际介质、宇宙微波背景辐射和暗物质等待解问题。
此外,利用小卫星进行空间物理实验和微重力实验也是一种重要的研究手段。
2.地球观测小卫星可以搭载多种传感器,用于地球的大气、地表和海洋的观测。
例如,通过搭载光学或雷达传感器,可以实现高分辨率的陆地、海洋和大气参数的测量。
这对于气候变化、环境监测和自然灾害预警等方面具有重要意义。
3.通信小卫星的通信功能可以用于建立全球的通信网络覆盖。
通过卫星通信系统,可以实现远距离的数据传输和通信,并提供移动通信、互联网接入和卫星电视等服务。
此外,小卫星还可以用于紧急救援通信和军事通信等领域。
小卫星的设计及其应用研究具有广阔的发展前景。
计算机测量与控制.2020. 28(8)Com puter M easurem ent & Control文章编号:1671 -4598(2020)08 -0009 -04DOI: 10. 16526/j. cnki. 11 -4762/tp. 2020. 08. 002 中图分类号:TP274. 2 文献标识码:A 测试与故障诊断一种卫星有效载荷自动化测试系统的设计何铭值,电叫,很么尨(航天东方红卫星有限公司,北京100194)摘要:提出了一种卫星有效载荷自动化测试系统的设计方法,详细论述了其实现原理和系统中的各个功能模块,重点介绍了 载荷自动化测试系统的O C O E内部结构设计、数传S C O E内部结构设计、载荷S C O E内部结构设计和系统工作流程等部件的设计思路和实现方法;文章所介绍的卫星有效载荷自动化测试系统,有着高内聚、低耦合的特点,同时支持多个载荷处理终端进行载荷数据并行分析;试验结果表明,该系统能至少提高一倍以上的工作效率,避免了人力耗费过大和人工参与对测试结果的不良影响,使有限的测试人员有更多精力集中在载荷测试数据本身,提高了测试结果的准确性和可靠性。
关键词:卫星有效载荷;自动化测试;专用测试设备Design of an Automatic Testing System for Satellite PayloadHe Mingjun,Zhao Chuan,Ji Yunlong(D FH Satellite Co.,L td.,Beijing100194,China)A bstract:T his paper presents a design method of an autom atic test system for satellite payload, and discusses in detail the realization of each functional module in the original tracking system, with emphasis on the (3COE internal structure design, data transm ission SCOE internal structure design, payload SCOE internal structure design and system workflow of the payload autom atic testing system. The autom atic testing system of satellite payload introduced in this paper has the characteristics of high cohesion and low coupling, and supports the co—line analysis of payload data with multiple unload processing. T he test results show that the system can improve the working efficiency by more than one time, avoid the adverse effects of too much manpower consumption and m anual participation on the test results, and make the limited testers focus more on the load test data itself* so as to improve the accuracy and reliability of the test results.Keywords:satellite payload ;automatic testing system;SCOE (specific checkout equipment)〇引言随着对航天产品需求的增加,我国航天事业飞速发展,小卫星已经成为我国军用航天装备体系和民用航天服务体系的重要力量,目前在小卫星综合测试方面,已经形成了 独具小卫星特色的自动化测试系统,有力地支撑了目前各类卫星的研制测试任务。
一体化小卫星综合测试系统的设计何铭俊;洪雷;曹丽君;曾鸿【摘要】在卫星的研制测试过程中,现有的测试设备通用性不强、开放性和灵活性不够、设备集成化程度低、自动化和智能化程度不高;通过提出一种小型化、一体化的综合测试系统的设计方法,并结合现有的资源进行了具体的项目开发,为未来的小卫星提升测试效率,降低系统成本,缩减系统规模探索出一条新路;实践表明,该方案在满足现有测试要求的情况下,在研制成本、系统体积、组建时间和无故障运行方面等均有较大改善.【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2016(024)009【总页数】4页(P15-18)【关键词】一体化;小卫星;测试系统【作者】何铭俊;洪雷;曹丽君;曾鸿【作者单位】航天东方红卫星有限公司,北京100094;航天东方红卫星有限公司,北京100094;航天东方红卫星有限公司,北京100094;航天东方红卫星有限公司,北京100094【正文语种】中文【中图分类】TP273随着对航天产品需求的增加,我国航天事业飞速发展,小卫星已经成为了我国军用航天装备体系和民用航天服务体系的重要力量,目前在小卫星综合测试方面,已经形成了独具小卫星特色的自动化测试系统,有力地支撑了目前各类卫星的研制测试任务。
然而,随着未来小卫星领域新型号的规划、新技术的应用、型号数量的急剧增加、任务复杂度的不断增长等,给未来小卫星测试带来了任务数量和技术难度的双重挑战,对综合电性能测试环节提出了更高的要求,而目前小卫星测试在通用性、开放性和灵活性、集成化程度、自动化和智能化程度方面还远远不足。
如何提高测试效率,提高测试可靠性,进一步提高测试智能化水平,形成支持卫星全生命周期的测试技术,成为影响和制约系统级测试乃至小卫星技术发展的突出问题[1-4]。
为此,开发小型化、一体化地面综合测试系统,用于卫星单机及整星各个测试阶段,为未来的小卫星提升测试效率、缩短测试时间与降低系统成本,缩减系统规模探索出一条新路。
小型化一体化地面测试系统的开发需要兼顾现有卫星测试需求和未来快速响应小卫星和批量生产小卫星的综合测试需求。
以现有卫星测试需求为基础,以快速响应小卫星的测试需求为阶段目标,开发适用于平台测试的小型化、一体化地面测试系统。
PXI(PCI Extension for Instrumentation)是由美国NI公司于1997年推出的测控仪器总线标准。
它将CompactPCI规范定义的PCI总线技术发展成适合于试验、测量与数据采集场合应用的机械、电气和软件规范,从而形成了新的虚拟仪器体系结构[5]。
而一体化综合测试系统正是采用PXI总线技术、虚拟仪器以及NI公司的LabView软件开发平台。
一体化综合测试系统总体架构图如图1所示,一体化综合测试系统划分为硬件系统和软件系统两大部分,其中硬件部分是以标准PXI机箱和机箱控制器为系统核心,通过各类PXI板卡实现供配电、测控通信、接口适配等各项功能,各模块在电气、结构等方面符合PXI总线规范[6]。
该系统与常规综合测试系统最大的不同是采用工业级板卡替代现有大型测试设备,广泛采用虚拟仪器技术,使得系统中的各个模块能够实现自动化的集中控制。
一体化综合测试系统软件分为硬件控制相关软件和一体化综合测试集中控制软件两大类。
其中硬件控制相关软件与各阶段功能模块密切相连,一般选用NI公司的LabVIEW 软件进行软件系统的开发。
一体化综合测试集中控制软件主要为综合测试系统上层应用软件系统。
卫星与一体化综合测试系统通过星地接口适配器建立连接,实现能源流和信息流的交互。
2.1 硬件组成典型的综合测试系统根据功能可以分为4个模块:卫星供电控制模块,星地测控通信模块,星地接口适配器部分和其他扩展模块。
为满足一体化测试系统高度集成、集中控制、小型化、可重构、可扩展、模块化备份等要求,该系统采用统一PXI总线集成的方式[7]。
一体化综合测试系统同时支持数传、姿控和载荷等设备的扩展,与其他分系统设备一样,统一采用PXI/PXI-e体系结构。
对于个别分系统设备要求板卡比较多的情况,该系统可以支持使用多个PXI机箱,从而适应了更好的扩展需求及系统的灵活性。
综合测试系统硬件总体结构设计如图2所示。
该系统是以标准PXI机箱和机箱控制器为系统核心,通过各类PXI板卡实现供配电、测控通信、接口适配等各项功能。
该系统与现有系统最大的不同是采用工业级板卡替代现有大型测试设备,广泛采用虚拟仪器技术,使得系统中的各个模块能够实现自动化的集中控制。
系统机箱采用PXIe-1065,标准机柜宽度,与PXI、PXI Express、CompactPCI和Compact PCI Express模块兼容。
该机箱具有较高性能,每插槽高达1GB/s的专用带宽和超过3GB/s的系统带宽。
零槽控制器采用NI PXI-8133嵌入式控制器,其具有Intel core i7-820QM四核处理器,时钟频率达到1.73GHz,可以选用Windows XP系统或者Windows7 32位操作系统,支持Labview、Labwindows CVI、C/C++和microsoft Visual 等产品,可用于测试测量和控制应用。
2.1.1 供配电控制模块一体化综合测试系统供配电分系统采用MAC Panel公司生产SCOUT大规模互联机构来实现星地接口适配器以及设备内部信号的自由分配,最终完成整体的供配电系统的内部结构和软硬件功能。
供配电模块主要由模拟量采集卡、数字量采集卡、数字量控制卡、太阳能分阵模拟器、稳压源、电子负载等设备构成,可以实现供配电模拟量和数字量的采集、控制量的输出、完成模拟器和稳压源实时工作电压电流的采集、分阵自检等功能。
PXI继电器模块根据接收到控制器发送的控制输出指令,将控制电信号通过星地连接电缆发送至卫星,进而控制卫星上蓄电池的通断以及控制分系统的加断电。
PXI 采集模块根据接收到的模拟量和状态量采集指令,对卫星上单机设备输出的模拟量和状态量进行采集,并将状态量根据高低电压处理成1或0以及将模拟量根据卫星上单机设备物理量的处理方式进行相应变换处理。
2.1.2 测控模块一体化综合测试系统测控模块主要由变频器插卡、基于FPGA的中频信号处理单元及中频信号模拟单元构成,分别对应上变频模块、下变频模块、解调基带处理模块、调制基带处理模块。
可以实现测控上下行链路,完成遥测信号的下变频、解扩、解调、解码,遥控数据的编码、调制、扩频、上变频,实现对卫星的遥控调制和遥测解调功能。
下变频模块接收输入的S频段射频信号,下变频到中频信号。
解调基带处理模块对中频信号进行采样,在数字域完成扩频捕获跟踪、载波同步、帧同步、解码等工作。
调制基带处理模块,对输入的遥控数据,进行加扰、编码、码型变化、扩频等运算,在数字域实现载波调制,然后送给DAC,完成数模转换,输出中频信号送给上变频模块或直接输出待测设备。
上变频模块接收调制基带处理模块输出的中频信号,上变频到对应的S频点射频信号。
2.1.3 接口适配器接口适配器采用Mac Panel公司生产的SCOUT家族的SCOUTxt系列来完成通用平台接口方案,包含了数字、模拟、功率、射频、功率等信号。
系统信号路由结构图如下图3所示。
适配器包括板卡适配器和机箱适配器,板卡适配器根据PXI板卡型号进行选择,机箱适配器根据机箱尺寸选择,主要完成PXI各类接口板与卫星所需要的后面板航空插头之间的转接。
2.2 软件组成一体化综合测试系统软件的主要任务是实现对被测对象的快速自动化测试能力,因此系统软件应该具备对各硬件模块的集中监控能力,提供测试数据服务,同时进行测试数据的深度挖掘分析利用,完成测试流程的自动执行等功能。
系统软件分为硬件控制相关软件和一体化综合测试集中控制软件两部分。
硬件控制相关软件主要负责设备硬件相关模拟量、状态量的采集和开关量的控制。
用户在界面上实时的监视各模块功能的当前数据,以曲线的方式显示数据趋势并保存到数据库。
同时用户在软件界面上完成对综合测试系统硬件设备的控制以及各设备参数的设置。
用户还可以查询已经保存到数据库中的历史数据并以表格或曲线的方式呈现。
采集到的实时数据通过广播的方式发送给总控地面测试设备。
一体化综合测试集中控制软件按照功能模块划分,实现了通用化的测试程序[8],随着不同卫星任务的开发,当可调用的模块化程序逐渐丰富后,新的测试程序的开发相当于不同功能模块的组合和调用,只需为某些特定的功能单独开发专用程序,可通过更换功能模块达到通用化的效果[9],并且这些专用程序也可以打包被后续项目使用。
目前一体化综合测试集中控制软件主要分为数据通信模块、数据管理模块、数据应用模块和任务调度模块。
一体化综合测试系统的软件架构如图4所示。
1)数据通信模块。
主要负责综合测试软件和星载测试单元、一体化设备硬件功能模块SCOE、MTP和数据库之间的通信。
例如接收星上或SCOE传递的符合某种通信协议格式的测试数据流,解析出参数数据,将这些数据传递给数据管理模块进行存储,完成测试数据的接收等。
2)数据管理模块。
本模块采用一体化的实时-关系数据库来管理两类不同的数据:星上下传遥测参数等以实时数据进行存储,而卫星基础信息、参数描述信息、判据信息等信息以关系数据进行存储。
数据管理模块与功能及与其他模块的交互见如图5所示。
3)数据应用模块。
数据应用模块是一体化综合测试系统面向测试过程中的主要软件部分,具体可以分为实时监视软件、查询统计分析软件、趋势分析软件及智能总控等部分。
实时监视软件主要是对数据管理模块的数据进行监控,查询统计分析软件主要是存储、管理、查询和统计数据点的历史数据,趋势分析软件主要是以图形化的界面对测试数据管理数据进行分析处理,智能总控主要完成星地之间的上行通道的交互。
4)任务调度模块。
任务调度模块主要负责维护基础测试信息,将指令序列和各遥测参数的判据准则打包成上注数据块。
同时该模块也负责测试序列调度。
小型化一体化综合测试设备完成之后,对其进行了验收试验,试验结果见表1。
在对小型化一体化综合测试设备验收试验后,进行了桌面联试试验,通过联试,对上行遥控链路,下行遥测链路,设备监视状态,CAN总线数据接收,CAN总线数据的解析等项目进行了验证,试验结果均满足设计要求。
在后续的卫星型号测试过程中,通过对关键遥测/通道测量统计、比对,应答机AGC曲线标定,多普勒频偏,指令连发、遥测误码判读等测试结果表明测控分系统性能稳定、功能完备,与整星接口匹配。
通过对供配电模拟量、状态量采集验证、控制量输出验证、归档数据查询、报警记录查询、系统设置、参数设置等测试,结果表明供配电分系统性能稳定、功能完备,与整星接口匹配。
在整星测试过程中,系统各项功能正常,各项性能指标符合整星测试要求。