星载电子设备综合化管控系统技术方案

本发明专利技术公开了一种星载电子设备综合化管控系统，旨在提供一种集成度高、稳定可靠、能够减少设备数量与冗余遥测遥控接口的星载电子设备综合化管控系统。本发明专利技术通过下述技术方案予以实现：综合管控单元和综合业务单元内各模块通过模块内部的板级管理控制器连接至1553B总线进行监测数据与指令数据的传输，综合业务单元通过J599型连接器实现单元间外部千兆以太网数据的通信和管控数据的隔离与交互，综合管控单元通过管控值班模块对平台遥控、时间、姿态信息的接收与遥测、数传数据的发送；综合管控单元通过Rapid IO管理模块配置为×1或×4模式，单元内Rapid IO网拓扑结构通过Rapid IO管理模块配置单星或双模式。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属航天航空
，具体涉及一种星载电子设备综合化管控系统，可提供一种集成度高、低功耗、稳定可靠、强扩展性的，能够减少设备数量与冗余遥测遥控接口的星载电子设备综合化管控系统。
技术介绍
随着大型载人航天飞行器的发展，载人航天飞行器长期在轨，将不断扩充新任务及新硬件，对星载电子系统的集成度、可扩展性与综合化能力提出了更严苛的需求。传统的星载电子系统以联合式设计为主，以各个独立设备为基本单元构建系统，这种系统一旦建成，难以加入新的功能，系统不具备持续扩展、升级、成长能力，并且模块与接口以定制化为主，种类繁多，接口速度低，信息接口复杂且不清晰，资源利用率低，造成体积大、重量高、功耗大、操作性差、故障环节多、价格昂贵等问题，使实际工程型号任务，尤其载人航天任务面临高风险。基于以上的实际工程应用的迫切需求，目前，国内外开展了航天综合化电子系统的研究，但多针对小卫星及纳卫星平台，基本设计思想以单板计算机或单片嵌入式芯片为核心，接口速度与芯片性能受限，难以满足大型任务的功能指标需求，大多不具备可持续的扩展能力，对大型载人航天任务不具备指导意义，因而研究大规模深度星载电子设备综合化管控系统的需求非常迫切，势在必行。国外典型的航天综合化电子系统，如英国Surrey于2000年发射的“SNAP-1”微小卫星，电子系统以星载计算机系统为核心，业务数据及控制命令通过CAN总线与其他分系统进行交互。又如欧航局G1VE-A的整星电子系统，分为通信系统、数管系统、姿轨控系统、推进系统、电源系统和基带有效载荷六大系统。整星由基于Intel 386CPU的数管计算机对CAN总线网络进行管理，姿轨控系统、推进系统、电源系统和基带载荷均设有CAN总线节点。两个典型系统均使用CAN总线进行所有数据的交互，接口备份手段单一，几乎不具备扩展能力，且无统一的大容量存储管理功能，其可综合管控的能力有限，不能实现多种功能在同一电子载荷加载，各系统构成独立、分散，对高性能、大规模航天任务的支撑能力有限。中国专利申请号为201410224895.7，中国科学院长春光学精密机械与物理研究所徐伟申请的专利《用于平台载荷一体化卫星的综合管理系统》提出了一种针对平台载荷一体化卫星的综合管理系统，但该综合管理系统更针对小卫星平台设计，单元间仅通过双冗余CAN总线进行数据交互，不具备业务数据、控制指令数据的接口分离能力，当CAN总线出现故障时，无额外接口进行数据传递，单元间无法进行有效通信，造成载荷单元失效，此外该专利申请涉及的综合管理系统无数据存储管理功能，无法对数据的存储与回读进行全局性的管理与控制，数据存储与回读、单粒子效应检测与恢复功能需依靠各模块独立完成，集成度较差，造成中间环节过多，故障环节增加的问题，另外该专利申请的实现OC指令的指令控制板与指令发送模块采用CAN总线传输指令，由于CAN总线为抢占式总线，将发生通信阻塞与延迟，将造成其余模块开关电等操作延时大及发生错误的问题，影响任务整体执行，并且并未提到多种功能可在同一平台加载，无系统工作流程的综合化设计，对电子载荷利用率低，因而在大型航天平台中实际使用受限，工程应用性较差。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术星载电子管控系统设备种类繁多、功能独立，架构封闭，利用率低，难以统一调配，开放性和扩展性差问题，提供一种集成度高、低功耗、稳定可靠、强扩展性的，能够减少设备数量与冗余遥测遥控接口的星载电子设备综合化管控系统。本专利技术所采用的技术方案是:一种星载电子设备综合化管控系统，包括综合业务单元与综合管控单元，综合业务单元通过外部1553B总线①、Rapid 1接口②、千兆以太网接口③互连综合管控单元，综合管控单元包括设置在高速背板上高可靠管控值班模块、系统管控模块、千兆网管理模块、Rapid 1管理模块、数据存储管理模块、OC指令模块及二次电源模块，其特征在于:综合管控单元和综合业务单元内各模块通过模块内部的板级管理控制器连接至1553B总线进行监测数据与指令数据的传输，综合业务单元通过J599型连接器实现单元间外部1553B、Rapid 10、千兆以太网数据的通信，实现高速、低速业务数据及管控数据的隔离与交互，综合管控单元通过管控值班模块中的FC-AE-1553接口实现对平台遥控、时间、姿态信息的接收与遥测和数传数据的发送;综合管控单元内的模块通过Rapid 1接口进行高速、大容量业务数据的传输，Rapid 1接口通过Rapid 1管理模块配置为X I或X4模式，综合管控单元内Rapid 1网拓扑结构通过Rapid 1管理模块配置单星或双模式。本专利技术相比于现有技术具有如下有益效果是。本专利技术针对大型载人航天飞行器电子载荷系统的整体设计，改变了传统以联合式设计为主，以各个独立设备为基本单元构建系统的设计方法与思路，采用开放式体系架构，将电子载荷进行综合化设计，设计出一种用于大规模星载电子系统的深度综合化管控系统，其优点体现为: 集成度高、低功耗。本专利技术将高可靠管控值班模块、系统管控模块、千兆网管理模块、Rapid 1管理模块、数据存储管理模块、OC指令模块及二次电源模块高集成度设置在综合管控单元的高速背板上，将包含子系统管控模块、通用协议与接口模块、通用信号处理模块、通用数据处理模块、二次电源模块高集成度设置综合业务单元，降低了功耗。将综合业务单元与综合管控单元间与单元内数据接口统一为高速业务数据接口、低速业务数据接口、监测与控制信息接口，避免了接口复杂、冗余过多、数据不清晰的问题。稳定可靠、增强扩展性。本专利技术基于模块化、开放式设计的理念，采用综合管控单元和综合业务单元内各模块通过模块内部的板级管理控制器连接至1553B总线进行监测数据与指令数据的传输，综合业务单元通过J599型连接器实现单元间外部1553B、Rapid 10、千兆以太网数据的通信，实现高速、低速业务数据及管控数据的隔离与交互，综合管控单元通过管控值班模块中的FC-AE-1553接口实现对平台遥控、时间、姿态信息的接收与遥测、数传数据的发送;在统一的架构下实现多功能与任务加载的能力，对电子载荷系统实现较为完整的综合化管理与控制功能，性能稳定可靠、增强了扩展性。CPU+FPGA板卡中，CPU与FPGA间通过标准千兆网协议接口进行点对点信息、数据的传递，避免通过局部存储器FIFO方式带来的不可靠自定义协议传输，也避免了使用全局总线带来的竞争，克服了现有技术星载电子管控系统设备种类繁多、功能独立，架构封闭，利用率低，难以统一调配，开放性和扩展性差问题。问题，降低实现复杂度，提高可靠性。能够减少设备数量与冗余遥测遥控接口。本专利技术综合管控单元通过管控值班模块中的FC-AE-1553接口实现对平台遥控、时间、姿态信息的接收与遥测、数传数据的发送;综合管控单元内的模块通过Rapid 1接口进行高速、大容量业务数据的传输，Rapid 1接口通过Rapid 1管理模块配置为Xl或X4模式，单元内Rapid 1网拓扑结构通过Rapid 1管理模块配置单星或双模式，通过综合化设计的板级管理控制器实现各模块对内部信息的监测、采集与上报，并在内部实现低速控制命令总线;可在一套综合化载荷平台中实现如微波成像、电子侦察、天基信息传输等多种功能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种星载电子设备综合化管控系统，包括综合业务单元与综合管控单元，综合业务单元通过外部1553B总线①、Rapid IO接口②、千兆以太网接口③互连综合管控单元，综合管控单元包括设置在高速背板上高可靠管控值班模块、系统管控模块、千兆网管理模块、Rapid IO管理模块、数据存储管理模块、OC指令模块及二次电源模块，其特征在于：综合管控单元和综合业务单元内各模块通过模块内部的板级管理控制器连接至1553B总线进行监测数据与指令数据的传输，综合业务单元通过J599型连接器实现单元间外部1553B、Rapid IO、千兆以太网数据的通信，实现高速、低速业务数据及管控数据的隔离与交互，综合管控单元通过管控值班模块中的FC‑AE‑1553接口实现对平台遥控、时间、姿态信息的接收与遥测和数传数据的发送；综合管控单元内的模块通过Rapid IO接口进行高速、大容量业务数据的传输，Rapid IO接口通过Rapid IO管理模块配置为×1或×4模式，综合管控单元内Rapid IO网拓扑结构通过Rapid IO管理模块配置单星或双模式。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨海峰，黄小华，柴霖，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51