一种皮卫星的综合测试设备制造技术

本发明专利技术公开了一种多功能小型化的皮卫星的综合测试设备，包括：监测模块、执行模块、控制模块、PC控制台，所述监测模块输出端与所述控制模块的输入端连接，执行模块输入端与所述控制模块的输出端连接，控制模块的输出端与PC控制台的输入端相连接。本发明专利技术具有对皮卫星的实时监测能力和实时控制能力，同时具有扩展性好，使用灵活，可靠性高等特点。本发明专利技术采用有线通道完成皮卫星地面站的监测和控制功能，可以实现对卫星状态的实时监测和实时控制，填补了在射频通道干扰较大时，以往设备对皮卫星监测和控制手段上的缺乏。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及皮卫星的控制和监测领域，尤其涉及一种用于皮卫星的综合测试设备。
技术介绍
皮卫星是指重量在I-IOKg之间的卫星，它广泛采用MNT (Micro-Nano ^Technology，微纳技术)和 MEMS (Micro Electronic Mechanical System，微型机电系统) 等高新技术，功能密度高，技术性能强，发射方式更灵活，研制周期短，研制成本低，设计简化，体积小，费用低，降低了失败的风险。皮卫星的综合测试设备是皮卫星测试系统中必不可少的组成部分，它用于皮卫星在有线模式下的测试。它可以完成与星务计算机的通信、皮卫星的启动与关闭、实时监测皮卫星状态并做出相应的控制等功能。在皮卫星研制过程中，需要进行大量的试验，例如物理应力试验、热应力试验、热真空试验、电性能试验等。所有的试验，都需要有综合测试设备作支撑。综合测试设备是皮卫星从研制到发射成功整个过程中不可或缺的重要设备。
技术实现思路
本专利技术提供了一种多功能小型化的皮卫星的综合测试设备，用于皮卫星的有线监测和控制。一种皮卫星的综合测试设备，包括监测模块、执行模块、控制模块、PC控制台，其中，所述监测模块输出端与所述控制模块的输入端连接，执行模块输入端与所述控制模块的输出端连接，控制模块的输出端与PC控制台的输入端相连接。进一步，所述监测模块包括7组星上温度采集单元和1组星上数据采集单元，其中，所述星上温度采集单元，用于采集皮卫星各分系统关键部件上的温度，将模拟温度信号转换为数字温度信号，输出的数字温度信号传递给控制模块进行处理；所述星上数据采集单元，用于采集皮卫星各分系统的状态信号，输出的数字状态信号同样传递给控制模块进行处理。所述星上温度采集单元包括6路温度传感器、1路模数转换器，其中，所述温度传感器用于将皮卫星各分系统关键部件的温度转换为模拟温度信号；所述模数转换器用于将传感器传来的模拟温度信号转换为数字温度信号，输出到控制模块；所述星上数据采集单元包括数据采集MCU(Micrc) Controller Unit微控制单元)，其中，所述数据采集MCU接收皮卫星发出的电源分系统、星务分系统、测控分系统、姿控分系统的状态信息，分时复用，按照与控制模块的协议，输出到控制模块；进一步，所述执行模块包括6路加热片、启动/关闭执行单元、指令转发单元构成，其中，所述加热片接收控制模块的加热控制单元的控制，经过电流发热，对皮卫星表面进行加热；所述启动/关闭执行单元接收控制模块的开/关信号，控制皮卫星的启动/关闭；所述指令转发单元接收控制模块的控制指令，并将其转发给皮卫星内部的指令执行单元；进一步，所述控制模块包括CPLD(Complex Programmable Logic Device 复杂可编程逻辑器件)、主 MCU (Micro Controller Unit 微控制单元)、从 MCU (Micro Controller Unit微控制单元)、加热控制单元、控制电流采样单元、板上温度采样单元。所述监测模块输出的数字温度信号和数字状态信号，经过CPLD内部逻辑的检查后，通过UART端口(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter通用异步收发器)传输给主MCU，主MCU对温度信号和状态信号数据进行组帧，通过USB (Universal Serial Bus 通用串行总线)端口发送给后端的PC控制台；所述主MCU接收PC控制台的指令，经过解析，通过UART端口发送给CPLD，经过 CPLD内部逻辑检查后，向所述执行模块发送皮卫星的启动/关闭信号；或者经过所述加热控制单元，向所述执行模块输出电流驱动加热片，对皮卫星表面进行加热；或者向所述执行模块的指令转发单元发送皮卫星控制指令；所述控制电流采样单元，用于采样CPLD输出到执行模块中加热片的电流的值，输入到主MCU中，由主MCU进行检查；所述从MCU可以同样完成主MCU的功能，区别仅在于仅通过UART端口与PC进行通信。从MCU作为主MCU的一个扩展，相对与主MCU来说，可以随时增加管脚或者变更管脚功能，主要用于实现硬件上的多线程任务，两片MCU完成不同的功能操作，使得综合测试设备的实时性更高；所述主MCU和从MCU之间采用点对点的SPlGerial Peripheral Interface串行外设接口)通讯，进行必要的数据交换。所述CPLD作为两片MCU在组合逻辑方面的功能扩展，提供更加丰富的输入输出口，方便综合测试设备的升级；CPLD内部逻辑同时也监控数据流的正确性，确保皮卫星监测和控制的正确性；所述板上温度采样单元包括板上温度传感器、板上模数转换器；所述板上温度传感器实时采集控制模块的温度，传输给所述板上模数转换器，板上模数转换器将模拟温度信号转换为数字温度信号，通过I2CanterHntegrated Circuit)总线与主MCU、从MCU相连。进一步，所述PC控制台接收所述控制模块发送的数字温度信号和数字状态信号， 进行皮卫星的数字温度信号和数字状态信号的解帧，计算出当前皮卫星的各分系统关键部件的温度，以及各分系统的工作状态；同时将控制指令组帧，将皮卫星控制指令发送到控制模块。所述PC控制台通过UART端口和USB端口和控制模块相连。与传统的综合测试设备不同，本专利技术完成了一种多功能小型化的皮卫星的综合测试设备。本专利技术增加了对皮卫星的实时监测能力，包括实时对星上各分系统的状态信息以及温度信号的采集；同时增加了自动控制能力，控制模块具有一定的自动控制能力，而不是将所有的信息全部转发给PC控制台，给后端造成数据处理的压力；本专利技术还增加了主从两片MCU，针对不同的功能需要，可以随时增加管脚或者变更管脚功能，粘合逻辑CPLD也提供了更多的通用输入输出端口，提升了综合测试设备的可扩展性；两片MCU还可以同时处理不同的任务，或者互作备份，提升了综合测试设备的可靠性；本专利技术也对综合测试设备的监测、执行、控制模块进行了重新规划，使模块功能定义更加明确，更加节省硬件资源，也便于后期的设备移植扩展；本专利技术的PC控制台可以对皮卫星的工作状态进行解读，及时反馈给技术人员，也可以实时向皮卫星发送控制指令，完成例如皮卫星工作模式切换、电源管理等功能。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果1)相对于以往的综合测试设备，本专利技术具有多功能、小型化、成本低、可靠性等特点，弥补了以往综合测试设备功能单一、只能通过UART端口向PC台进行转发而没有处理能力、缺乏对皮卫星的分系统关键部件的温度以及状态监测功能等弱点。2)本专利技术采用了主从MCU互补以及切换的策略，并采用粘合逻辑CPLD进行扩展、 检查、管理，增加了综合测试设备本身的可靠性和处理能力，以及灵活性可扩展性。3)本专利技术采用有线通道完成皮卫星地面站的监测和控制功能，可以实现对卫星状态的实时监测和实时控制。填补了在射频通道干扰较大时，以往设备对皮卫星监测和控制手段上的缺乏。附图说明图1是本专利技术的皮卫星的综合测试设备的示意图。图2是本专利技术中星上温度采集单元的示意图。图3是本专利技术中星上数据采集单元的示意图。图4是本专利技术中执行模块的示意图。图5是本专利技术中控制模块的示意图。图6是本专利技术中PC控制台的示意图。具体实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种皮卫星的综合测试设备，包括：监测模块、执行模块、控制模块、ＰＣ控制台，其特征在于：所述监测模块输出端与所述控制模块的输入端连接，执行模块输入端与所述控制模块的输出端连接，控制模块的输出端与ＰＣ控制台的输入端相连接；所述的监测模块包括：星上温度采集单元和星上数据采集单元，所述星上温度采集单元，用于采集皮卫星各分系统关键部件上的温度，将模拟温度信号转换为数字温度信号，输出的数字温度信号传递给控制模块进行处理；所述星上数据采集单元，用于采集皮卫星各分系统的状态信号，输出的数字状态信号同样传递给控制模块进行处理；所述的执行模块包括：加热片、启动／关闭执行单元、指令转发单元构成；所述加热片接收控制模块的加热控制单元的控制，经过电流发热，对皮卫星表面进行加热；所述启动／关闭执行单元接收控制模块的开／关信号，控制皮卫星的启动／关闭；所述指令转发单元接收控制模块的控制指令，并将其转发给皮卫星内部的指令执行单元；所述的控制模块包括：ＣＰＬＤ、主ＭＣＵ、加热控制单元、控制电流采样单元、板上温度采样单元，所述监测模块输出的数字温度信号和数字状态信号，经过ＣＰＬＤ内部逻辑的检查后，传输给主ＭＣＵ，主ＭＣＵ对温度信号和状态信号数据进行组帧，发送给后端的ＰＣ控制台；所述主ＭＣＵ接收ＰＣ控制台的指令，经过解析，发送给ＣＰＬＤ，经过ＣＰＬＤ内部逻辑检查后，向所述执行模块发送皮卫星的启动／关闭信号；或者经过所述加热控制单元，向所述执行模块输出电流驱动加热片，对皮卫星表面进行加热；或者向所述执行模块的指令转发单元发送皮卫星控制指令；所述控制电流采样单元，用于采样ＣＰＬＤ输出到执行模块中加热片的电流的值，输入到主ＭＣＵ中，由主ＭＣＵ进行检查；所述板上温度采样单元包括板上温度传感器、板上模数转换器；所述板上温度传感器实时采集控制模块的温度，传输给所述板上模数转换器，板上模数转换器将模拟温度信号转换为数字温度信号，通过Ｉ２Ｃ总线与主ＭＣＵ、从ＭＣＵ相连；所述ＰＣ控制台接收所述控制模块发送的数字温度信号和数字状态信号，进行皮卫星的数字温度信号和数字状态信号的解帧，计算出当前皮卫星的各分系统关键部件的温度，以及各分系统的工作状态；同时将控制指令组帧，将皮卫星控制指令发送到控制模块。...

【技术特征摘要】
1.一种皮卫星的综合测试设备，包括监测模块、执行模块、控制模块、PC控制台，其特征在于所述监测模块输出端与所述控制模块的输入端连接，执行模块输入端与所述控制模块的输出端连接，控制模块的输出端与PC控制台的输入端相连接；所述的监测模块包括星上温度采集单元和星上数据采集单元，所述星上温度采集单元，用于采集皮卫星各分系统关键部件上的温度，将模拟温度信号转换为数字温度信号，输出的数字温度信号传递给控制模块进行处理；所述星上数据采集单元，用于采集皮卫星各分系统的状态信号，输出的数字状态信号同样传递给控制模块进行处理；所述的执行模块包括加热片、启动/关闭执行单元、指令转发单元构成；所述加热片接收控制模块的加热控制单元的控制，经过电流发热，对皮卫星表面进行加热；所述启动/ 关闭执行单元接收控制模块的开/关信号，控制皮卫星的启动/关闭；所述指令转发单元接收控制模块的控制指令，并将其转发给皮卫星内部的指令执行单元；所述的控制模块包括CPLD、主MCU、加热控制单元、控制电流采样单元、板上温度采样单元，所述监测模块输出的数字温度信号和数字状态信号，经过CPLD内部逻辑的检查后， 传输给主MCU，主MCU对温度信号和状态信号数据进行组帧，发送给后端的PC控制台；所述主MCU接收PC控制台的指令，经过解析，发送给CPLD，经过CPLD内部逻辑检查后， 向所述执行模块发送皮卫星的启动/关闭信号；或者经过所述加热控制单元，向所述执行模块输出电流驱动加热片，对皮卫星表面进行加热；或者向所述执行模块的指令转发单元发送皮卫星控制指令；所述控制电流采样单元，用于采样CPLD输出到执行模块中加热片的电流的值，输入到主MCU中，由主MCU进行检查；所述板上温度采样单元包括板上温度传感器、板上模数转换器；所述板上温度传感器实时采集...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宇睿，郑阳明，王和包，金仲和，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86