專利名稱：星載綜合電子系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及衛(wèi)星的星載設(shè)備領(lǐng)域，特別地，涉及一種星載綜合電子系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
衛(wèi)星綜合電子系統(tǒng)是星上將星載電子設(shè)備互連，并實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星內(nèi)部信息共享和綜合利用、功能集成、資源重組優(yōu)化的信息處理和傳輸系統(tǒng)，它是航天器中與姿軌控、熱控、能源、結(jié)構(gòu)與機(jī)構(gòu)系統(tǒng)并列的五大平臺系統(tǒng)之一。作為一個能具有一定功能的、由軟硬件資源組成的完整系統(tǒng)，是以多種不同的功能模塊組成的集成系統(tǒng)，在統(tǒng)一的任務(wù)調(diào)度和管理下，完成整星的所有管理功能(數(shù)據(jù)管理、姿軌控管理、星地上下行數(shù)據(jù)鏈路管理、熱控管理、時間管理及有效載荷管理)，其功能本質(zhì)是信息產(chǎn)生、變換處理、信息交換和傳輸分發(fā)的信息流。微小衛(wèi)星平臺及其關(guān)鍵部件的微型化、系列化、通用化和標(biāo)準(zhǔn)化是整個衛(wèi)星技術(shù)領(lǐng)域的一個主要發(fā)展趨勢，是衛(wèi)星商業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化的必然需求。NASA于1995年提出“新盛世”計劃，目標(biāo)是按照多功能一體化的設(shè)計思想，將衛(wèi)星有效載荷質(zhì)量比提高到70%，可重復(fù)使用的軟件通用模塊提高到80% 90%，以此研制出滿足21世紀(jì)需求的微小衛(wèi)星。傳統(tǒng)衛(wèi)星的結(jié)構(gòu)質(zhì)量占衛(wèi)星凈質(zhì)量的25%左右，電纜系統(tǒng)質(zhì)量(電纜、導(dǎo)線和接插件)一般占衛(wèi)星總質(zhì)量的6% 10%，其中30%為焊接和接插等互連件所占的質(zhì)量比例。由此可見，要實(shí)現(xiàn)70%以上的有效載荷重量比，必須采用新的設(shè)計方法來降低結(jié)構(gòu)和電纜質(zhì)量，采用星載電子器件高密度集成設(shè)計，開發(fā)微小衛(wèi)星綜合電子系統(tǒng)則能夠有效解決這一問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種集成度高、線纜少的星載綜合電子系統(tǒng)，以解決衛(wèi)星中連接線纜過多導(dǎo)致衛(wèi)星過重的技術(shù)問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種星載綜合電子系統(tǒng)，包括星上計算機(jī)，分別與所述衛(wèi)星的遙控數(shù)傳設(shè)備、姿控設(shè)備和載荷相連，并與地面站建立通訊鏈路，以接收來自所述地面站的指令，將數(shù)據(jù)傳輸給所述地面站；遙測下位機(jī)，用于采集各星載設(shè)備的溫度、電壓和電流的信息，并在所述星上計算機(jī)的控制下與所述星上計算機(jī)交換數(shù)據(jù)；上電控制電路和二次電源，所述二次電源用于控制所述星上計算機(jī)及所述遙測下位機(jī)的電源，且所述星上計算機(jī)通過所述上電控制電路分別控制所述遙控數(shù)傳設(shè)備、姿控設(shè)備和載荷的電源；且所述星上計算機(jī)、所述遙測下位機(jī)、所述上電控制電路和二次電源均集成于母板上。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)所述星載綜合電子系統(tǒng)還包括
驅(qū)動電路，用于為驅(qū)動至少部分的所述姿控設(shè)備和載荷，接收來自被驅(qū)動的所述姿控設(shè)備和載荷的信息并傳輸給所述星上計算機(jī)；所述驅(qū)動電路的電源由所述二次電源提供；所述驅(qū)動電路集成于所述母板上，所述至少部分的所述姿控設(shè)備和載荷通過設(shè)置于所述母板上的對應(yīng)的接插件與所述驅(qū)動電路電連接。所述衛(wèi)星的姿控設(shè)備至少包括磁強(qiáng)計，用于測量所述衛(wèi)星運(yùn)行環(huán)境的磁場強(qiáng)度信息，并將所述磁場強(qiáng)度信息通過所述驅(qū)動電路傳輸給所述星上計算機(jī)；磁力矩器線圈，用于接收來自所述星載計算機(jī)的控制信號，并通過所述驅(qū)動電路產(chǎn)生磁場信息，并根據(jù)所述磁場信息與偏置動量輪配合完成衛(wèi)星的對地三軸穩(wěn)定控制。所述衛(wèi)星的載荷至少包括相機(jī)，用于拍攝衛(wèi)星分離時刻以及星下點(diǎn)的圖像，并將所述影像信息通過所述驅(qū)動電路發(fā)送給所述星上計算機(jī)；AIS接收機(jī)，用于接收船只的AIS信號并進(jìn)行解調(diào)后，通過所述驅(qū)動電路發(fā)送給所述星上計算機(jī)。所述相機(jī)和所述AIS接收機(jī)均通過串口與所述驅(qū)動電路連接。所述AIS接收機(jī)的天線通過天線展開及檢測電路與所述遙測下位機(jī)相連，且所述天線展開及檢測電路集成于所述母板上，所述天線展開及檢測電路通過設(shè)置于所述母板上的對應(yīng)的接插件與所述AIS接收機(jī)電連接。所述載荷還包括原子氧測量儀，所述原子氧測量儀由集成在所述母板上的原子氧測量電路以及設(shè)置于所述衛(wèi)星外表面的銀膜電阻，所述原子氧測量電路通過測量所述銀膜電阻的阻值，計算衛(wèi)星所在的軌道空間的原子氧濃度信息，并將所述原子氧濃度信息發(fā)送給所述遙測下位機(jī)，所述銀膜電阻通過設(shè)置于所述母板上的對應(yīng)的接插件與所述原子氧測量電路電連接。所述衛(wèi)星的姿控設(shè)備還包括GPS接收機(jī)，用于接收GPS信號以獲取衛(wèi)星的位置、速度以及時間信息，并將所述位置、速度以及時間信息通過設(shè)置于所述母板上的對應(yīng)的接插件建立電連接后發(fā)送給所述星上計算機(jī)；慣組，用于測量衛(wèi)星的三軸角速度、三軸加速度、和所處位置的三軸磁場強(qiáng)度信息，并發(fā)送給所述星上計算機(jī)；偏置動量輪，用于在所述星上計算機(jī)的控制下通過恒定轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)子使衛(wèi)星進(jìn)行定軸；模擬太陽敏，用于在所述星上計算機(jī)的控制下通過感知太陽光的入射角度，測量衛(wèi)星本體相對太陽的二位角度信息；所述偏置動量輪與所述模擬太陽敏通過設(shè)置于所述母板上的對應(yīng)的接插件與所述星上計算機(jī)電連接。所述遙測下位機(jī)還與用于測量衛(wèi)星運(yùn)行環(huán)境的溫度、電壓及電流的溫度、電壓及電流傳感器相連，所述溫度、電壓及電流傳感器通過設(shè)置于所述母板上的對應(yīng)的接插件與所述遙測下位機(jī)電連接。
所述遙控數(shù)傳設(shè)備包括ISM收發(fā)信機(jī)，用于所述星上計算機(jī)的控制下傳輸載荷任務(wù)數(shù)據(jù)，并作為USB應(yīng)答機(jī)的備份；所述USB應(yīng)答機(jī)，用于在所述星上計算機(jī)的控制下完成測控數(shù)據(jù)的編碼、調(diào)制解調(diào)、變頻以及放大；所述ISM收發(fā)信機(jī)和所述USB應(yīng)答機(jī)通過設(shè)置于所述母板上的對應(yīng)的接插件與星上計算機(jī)電連接。本發(fā)明具有以下有益效果本發(fā)明星載綜合電子系統(tǒng)，各組件之間通過共用母板的方式，能減少連接線纜、減
輕衛(wèi)星重量、提高可靠性。除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。下面將參照圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。


構(gòu)成本申請的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中圖1是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的星載綜合電子系統(tǒng)的硬件連接示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本發(fā)明可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。參見圖1，本發(fā)明的一種星載綜合電子系統(tǒng)，包括星上計算機(jī)、遙測下位機(jī)、上電控制電路和二次電源，且星上計算機(jī)、遙測下位機(jī)以及上電控制電路和二次電源集成于母板上，三者共用母板，減少了三者之間連接的線纜，并可更好地實(shí)現(xiàn)資源共享、大大減少了星載綜合電子系統(tǒng)的體積和重量，提高了衛(wèi)星的載荷比。其中星上計算機(jī)分別與衛(wèi)星的遙控數(shù)傳設(shè)備、姿控設(shè)備和載荷相連，并與地面站建立通訊鏈路，以接收來自地面站的指令，將數(shù)據(jù)傳輸給地面站。遙測下位機(jī)，用于采集各星載設(shè)備的溫度、電壓和電流的信息，并在星上計算機(jī)的控制下與星上計算機(jī)交換數(shù)據(jù)。上電控制電路和二次電源中，二次電源用于控制星上計算機(jī)及遙測下位機(jī)的電源，且星上計算機(jī)通過上電控制電路分別控制遙控數(shù)傳設(shè)備、姿控設(shè)備和載荷的電源。本實(shí)施例中，遙控數(shù)傳設(shè)備包括ISM收發(fā)信機(jī)和USB應(yīng)答機(jī)。其中，ISM(Industrial Scientific Medical,國際共用頻段)收發(fā)信機(jī)用于星上計算機(jī)的控制下傳輸載荷任務(wù)數(shù)據(jù)，并作為USB應(yīng)答機(jī)的備份。USB應(yīng)答機(jī)用于在星上計算機(jī)的控制下完成測控數(shù)據(jù)的編碼、調(diào)制解調(diào)、變頻以及放大。ISM收發(fā)信機(jī)和USB應(yīng)答機(jī)通過設(shè)置于母板上的對應(yīng)的接插件與星上計算機(jī)電連接。本實(shí)施例中，星載綜合電子系統(tǒng)還包括驅(qū)動電路，用于為驅(qū)動部分的姿控設(shè)備和載荷(詳見下文)，接收來自被驅(qū)動的姿控設(shè)備和載荷的信息并傳輸給星上計算機(jī)。驅(qū)動電路集成于母板上，被驅(qū)動的姿控設(shè)備和載荷通過設(shè)置于母板上的對應(yīng)的接插件與驅(qū)動電路電連接。驅(qū)動電路的電源由二次電源提供。將外接設(shè)備的驅(qū)動電路集成于母板上，進(jìn)一步減少了星載綜合電子系統(tǒng)中的連接線纜，減少了衛(wèi)星的重量。本實(shí)施例中，衛(wèi)星的姿控設(shè)備包括以下六種1、磁強(qiáng)計，用于測量衛(wèi)星運(yùn)行環(huán)境的磁場強(qiáng)度信息，并將磁場強(qiáng)度信息通過驅(qū)動電路傳輸給星上計算機(jī)。本實(shí)施例中，磁強(qiáng)計與驅(qū)動電路通過RS422接口連接。2、磁力矩器線圈，用于接收來自星載計算機(jī)的控制信號，并通過驅(qū)動電路產(chǎn)生磁場信息，并根據(jù)磁場信息與偏置動量輪配合完成衛(wèi)星的對地三軸穩(wěn)定控制。3、GPS接收機(jī)，用于接收GPS信號以獲取衛(wèi)星的位置、速度以及時間信息，并將位置、速度以及時間信息通過設(shè)置于母板上的對應(yīng)的接插件建立電連接后發(fā)送給星上計算機(jī)。4、慣組，用于測量衛(wèi)星的三軸角速度、三軸加速度、和所處位置的三軸磁場強(qiáng)度信息，并發(fā)送給星上計算機(jī)。本實(shí)施例中，慣組通過SPI (Serial Peripheral Interface,串行外設(shè)接口)接口與星上計算機(jī)電連接。5、偏置動量輪，用于在星上計算機(jī)的控制下通過恒定轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)子使衛(wèi)星進(jìn)行定軸。實(shí)際應(yīng)用中，是由星上計算機(jī)控制遙測下位機(jī)采集轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速信息，進(jìn)而完成衛(wèi)星定軸。6、模擬太陽敏，用于在星上計算機(jī)的控制下通過感知太陽光的入射角度，測量衛(wèi)星本體相對太陽的二位角度信息。實(shí)際應(yīng)用中，是由星上計算機(jī)控制遙測下位機(jī)采集太陽敏依據(jù)光的入射位置產(chǎn)生的四路電流信號，進(jìn)而計算得到衛(wèi)星本體相對太陽的二位角度信
肩、O本實(shí)施例中，偏置動量輪與模擬太陽敏通過設(shè)置于母板上的對應(yīng)的接插件與星上計算機(jī)電連接。本實(shí)施例中，衛(wèi)星的載荷包括以下三種1、相機(jī)，用于拍攝衛(wèi)星分離時刻以及星下點(diǎn)的圖像，并將影像信息通過驅(qū)動電路發(fā)送給星上計算機(jī)；2、AIS (Automatic Identification System,船舶自動身份識別系統(tǒng))接收機(jī),用于接收船只的AIS信號并進(jìn)行解調(diào)后，通過驅(qū)動電路發(fā)送給星上計算機(jī)。AIS接收機(jī)的天線通過天線展開及檢測電路與遙測下位機(jī)相連，且天線展開及檢測電路集成于母板上，天線展開及檢測電路通過設(shè)置于母板上的對應(yīng)的接插件與AIS接收機(jī)電連接。本實(shí)施例中，相機(jī)和AIS接收機(jī)均通過串口與驅(qū)動電路連接。3、原子氧測量儀，原子氧測量儀由集成在母板上的原子氧測量電路以及設(shè)置于衛(wèi)星外表面的銀膜電阻，原子氧測量電路通過測量銀膜電阻的阻值，計算衛(wèi)星所在的軌道空間的原子氧濃度信息，并將原子氧濃度信息發(fā)送給星上計算機(jī)，銀膜電阻通過設(shè)置于母板上的對應(yīng)的接插件與原子氧測量電路電連接。本實(shí)施例中，如圖1所示，星上計算機(jī)還通過I2C總線與電源控制器相連，電源控制器用于在光照期完成太陽能帆板輸入電壓到母線電壓的轉(zhuǎn)換，給星上設(shè)備供電，同時給蓄電池充電；在陰影期通過蓄電池放電，給星上設(shè)備供電。遙測下位機(jī)還與用于測量衛(wèi)星運(yùn)行環(huán)境的溫度、電壓及電流的溫度、電壓及電流傳感器相連，溫度、電壓及電流傳感器通過設(shè)置于母板上的對應(yīng)的接插件與遙測下位機(jī)電連接。綜上所述，本發(fā)明星載綜合電子系統(tǒng)，各組件之間通過共用母板的方式，且母板與外接設(shè)備之間采用直接的接插件方式，減少了線纜、減輕了衛(wèi)星的重量、提高了衛(wèi)星的可靠性。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種星載綜合電子系統(tǒng)，其特征在于，包括 星上計算機(jī)，分別與所述衛(wèi)星的遙控數(shù)傳設(shè)備、姿控設(shè)備和載荷相連，并與地面站建立通訊鏈路，以接收來自所述地面站的指令，將數(shù)據(jù)傳輸給所述地面站； 遙測下位機(jī)，用于采集各星載設(shè)備的溫度、電壓和電流的信息，并在所述星上計算機(jī)的控制下與所述星上計算機(jī)交換數(shù)據(jù)； 上電控制電路和二次電源，所述二次電源用于控制所述星上計算機(jī)及所述遙測下位機(jī)的電源，且所述星上計算機(jī)通過所述上電控制電路分別控制所述遙控數(shù)傳設(shè)備、姿控設(shè)備和載荷的電源； 且所述星上計算機(jī)、所述遙測下位機(jī)、所述上電控制電路和二次電源均集成于母板上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的星載綜合電子系統(tǒng)，其特征在于，所述星載綜合電子系統(tǒng)還包括 驅(qū)動電路，用于為驅(qū)動至少部分的所述姿控設(shè)備和載荷，接收來自被驅(qū)動的所述姿控設(shè)備和載荷的信息并傳輸給所述星上計算機(jī)；所述驅(qū)動電路的電源由所述二次電源提供；所述驅(qū)動電路集成于所述母板上，所述至少部分的所述姿控設(shè)備和載荷通過設(shè)置于所述母板上的對應(yīng)的接插件與所述驅(qū)動電路電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的星載綜合電子系統(tǒng)，其特征在于，所述衛(wèi)星的姿控設(shè)備至少包括 磁強(qiáng)計，用于測量所述衛(wèi)星運(yùn)行環(huán)境的磁場強(qiáng)度信息，并將所述磁場強(qiáng)度信息通過所述驅(qū)動電路傳輸給所述星上計算機(jī)； 磁力矩器線圈，用于接收來自所述星載計算機(jī)的控制信號，并通過所述驅(qū)動電路產(chǎn)生磁場信息，并根據(jù)所述磁場信息與偏置動量輪配合完成衛(wèi)星的對地三軸穩(wěn)定控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的星載綜合電子系統(tǒng)，其特征在于，所述衛(wèi)星的載荷至少包括 相機(jī)，用于拍攝衛(wèi)星分離時刻以及星下點(diǎn)的圖像，并將所述影像信息通過所述驅(qū)動電路發(fā)送給所述星上計算機(jī)； AIS接收機(jī)，用于接收船只的AIS信號并進(jìn)行解調(diào)后，通過所述驅(qū)動電路發(fā)送給所述星上計算機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的星載綜合電子系統(tǒng)，其特征在于， 所述相機(jī)和所述AIS接收機(jī)均通過串口與所述驅(qū)動電路連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的星載綜合電子系統(tǒng)，其特征在于，所述AIS接收機(jī)的天線通過天線展開及檢測電路與所述遙測下位機(jī)相連，且所述天線展開及檢測電路集成于所述母板上，所述天線展開及檢測電路通過設(shè)置于所述母板上的對應(yīng)的接插件與所述AIS接收機(jī)電連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的星載綜合電子系統(tǒng)，其特征在于，所述載荷還包括 原子氧測量儀，所述原子氧測量儀由集成在所述母板上的原子氧測量電路以及設(shè)置于所述衛(wèi)星外表面的銀膜電阻，所述原子氧測量電路通過測量所述銀膜電阻的阻值，計算衛(wèi)星所在的軌道空間的原子氧濃度信息，并將所述原子氧濃度信息發(fā)送給所述遙測下位機(jī)，所述銀膜電阻通過設(shè)置于所述母板上的對應(yīng)的接插件與所述原子氧測量電路電連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求3至5中任一項(xiàng)所述的星載綜合電子系統(tǒng)，其特征在于，所述衛(wèi)星的姿控設(shè)備還包括GPS接收機(jī)，用于接收GPS信號以獲取衛(wèi)星的位置、速度以及時間信息，并將所述位置、速度以及時間信息通過設(shè)置于所述母板上的對應(yīng)的接插件建立電連接后發(fā)送給所述星上計算機(jī)； 慣組，用于測量衛(wèi)星的三軸角速度、三軸加速度、和所處位置的三軸磁場強(qiáng)度信息，并發(fā)送給所述星上計算機(jī)； 偏置動量輪，用于在所述星上計算機(jī)的控制下通過恒定轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)子使衛(wèi)星進(jìn)行定軸； 模擬太陽敏，用于在所述星上計算機(jī)的控制下通過感知太陽光的入射角度，測量衛(wèi)星本體相對太陽的二位角度信息； 所述偏置動量輪與所述模擬太陽敏通過設(shè)置于所述母板上的對應(yīng)的接插件與所述星上計算機(jī)電連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的星載綜合電子系統(tǒng)，其特征在于，所述遙測下位機(jī)還與用于測量衛(wèi)星運(yùn)行環(huán)境的溫度、電壓及電流的溫度、電壓及電流傳感器相連，所述溫度、電壓及電流傳感器通過設(shè)置于所述母板上的對應(yīng)的接插件與所述遙測下位機(jī)電連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的星載綜合電子系統(tǒng)，其特征在于，所述遙控數(shù)傳設(shè)備包括 ISM收發(fā)信機(jī)，用于所述星上計算機(jī)的控制下傳輸載荷任務(wù)數(shù)據(jù)，并作為USB應(yīng)答機(jī)的備份； 所述USB應(yīng)答機(jī)，用于在所述星上計算機(jī)的控制下完成測控數(shù)據(jù)的編碼、調(diào)制解調(diào)、變頻以及放大； 所述ISM收發(fā)信機(jī)和所述USB應(yīng)答機(jī)通過設(shè)置于所述母板上的對應(yīng)的接插件與星上計算機(jī)電連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種星載綜合電子系統(tǒng)，包括星上計算機(jī)，分別與衛(wèi)星的遙控數(shù)傳設(shè)備、姿控設(shè)備和載荷相連，并與地面站建立通訊鏈路，以接收來自地面站的指令，將數(shù)據(jù)傳輸給地面站；遙測下位機(jī)，用于采集各星載設(shè)備的溫度、電壓和電流的信息，并在星上計算機(jī)的控制下與星上計算機(jī)交換數(shù)據(jù)；上電控制電路和二次電源，二次電源用于控制星上計算機(jī)及遙測下位機(jī)的電源，且星上計算機(jī)通過上電控制電路分別控制遙控數(shù)傳設(shè)備、姿控設(shè)備和載荷的電源；且星上計算機(jī)、遙測下位機(jī)、上電控制電路和二次電源均集成于母板上，能減少衛(wèi)星中的連接線纜、減輕衛(wèi)星重量、提高可靠性。
文檔編號G01D21/02GK103064392SQ20121058421
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者張育林, 陳小前, 宋新, 陳利虎, 繩濤, 趙勇 申請人:中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)