机发生故障时, 由备份计算机接替或由地面控制切 换到备份计算机, 继续当前机的工作, 而故障机则由 地面根据其遥测状态数据判断其故障并采取相应的 措施。地面可通过直接指令通道控制 A、 机的切 B
微小卫星综合电子系统主要研究目的是: 探索 一条微小卫星工业化生产方式的路径; 探索基于星上 现场总线控制的卫星姿轨控系统的控制方法; 实现集 中管理和分散控制, 提高整星功能密度, 并且分散风 险; 实现在轨重构系统, 形成卫星有条件在轨维修。
收稿日期: 2007208228; 修回日期: 2007211209 基金项目:/ 十五0 期间国防科学技术工业委员会民 用航天项目: WB1 4 1 作者简介: 李孝同( 1939- ) , 男, 硕士, 研究员, 研究方向为卫星电总体, 智能控制, 小卫星、 微小卫星星务系统, 综合电子系 统技术。
微小卫星综合电子系统设计采用星上网络和嵌 入式管理执 行单元( Management Execut ive Unit, MEU) 组成系统。星上网有: 星上控制网和信息网 两种。前者要求实时性和高可靠性。后者要求大容 量和高速度。星上控制网采用 CAN 总线作为整星 实时现场总线, 将星上各功能模块有机地连接起来, 实现星上信息交换和共享, 实时地完成星上运行的 管理、 测量、 控制和任务调度, 实现卫星运行操作控 制。星上信息网是采用 U SB 总线作为整星高速信 息总线, 实现星上大容量的信息交换、 处理和传送。 星上信息网只是对部分设备设置。嵌入式管理执行 单元实现各设备和网上通信的接口, 星上各功能模 块、 传感器、 执行机构均嵌入管理执行单元, 通过星 上控制网, 与星上其它设备连接在一起, 相互支持、 共享数据、 完成整星运行任务。微小卫星综合电子 系统一体化技术研究的原理框图如图 1 所示。
机和试验22 卫星的热控下位机、 载荷管理下位机的 主要性能指标比较, 体积功耗都降低了一个数量级。 比较结果如表 2, 表 3 所示。
络, 配以有限的通信节点, 构成功能密集、 配置灵活 的网络系统结构。微小卫星综合电子系统一体化技 术采用网络技术, 实现了集中管理、 分散控制的设计 思想; 实现了集同设计, 分散研制, 再集中一体化建 造的研制过程。整星电子系统集成了平台大部分的 电子设备, 因此系统的设计水平很大程度决定了微 小卫星的平台性能。 微小卫星综合电子系统设计方法为自顶至下, 对整星进行一体化设计: 以硬件资源统一应用、 统一 调配和运行, 并充分发挥其软件作用为原则, 实现以 网络为核心的电子 系统一体化设 计。利用星 上网 络, 实现卫星有条件在轨重构, 提高了可靠性。这种 思想在增加不太多资源的条件下, 对可靠性贡献较
摘 要 微小卫星综合电子系统采用集中管理、 分散控制的设计思想, 以充分发挥软件作用为 指导原则, 即采用星上网和嵌入式管理执行单元技术手段, 构建微小卫星综合电子系统, 文章重点 讨论了系统设计。 关键词 微小卫星综合电子系统 星上网 嵌入式管理执行单元 中图分类号: V44 文献标识码: A 文章编号: 167328748( 2008) 01 20030206
现星上设备即插即用, 加快并方便卫星生产, 确保微 小卫星应对突发事件。同时, 使设备变成智能设备, 提高性能, 使设备和部件增值。 这种方式构造新型的星上产品, 是工业化生产 的基础, 实现/ 星上产品服务于总体, 总体适应于众 多部件0的协调生产过程, 从而构造一条畅通的微小 卫星生产线 给出了最终产品的生产公式和图 5 给出了 目前小卫星与传统卫星对外接口图, 可以看出, 小卫 星对外接口主要为电源总线和 CAN 总线。
备份技术来增强系 统的可靠性。星务调度单 元由 A、 两台计算机组成, A、 机可冷热备份。在当前 B B
换。所有上述电路模块在一块印制电路板上实现。 如图 2 给出了星务调度单元原理图, 表 1 给出了与
Cont rol Syst em, F CS) 的卫星姿态和轨道控制实施 问题, 提高了卫星姿态和轨道 控制的可靠性、 实时 性、 安全性, 降低了卫星姿态和轨道控制系统的复杂 程度。 基于星载网络的 卫星姿态和轨道控制实施方 法, 其基本思想是构建智能执行部件和测量部件, 使 其作为星载网络上独立的通信节点, 采用星载网络 作为控制回路, 实现现场总线控制系统。 基于星上网的卫星姿态和轨道控制系统的控制 回路由星载网络构成, 传感器、 变送器、 控制器和执 行机构均连接在网络上, 每个通信节点具有两套网 络( 如: CAN 总线) 器件。 基于星上网的控制是一项新的设想, 其基本原 理如图 6 所示, 控制过程如下: ( 1) 轨道计算/ 测量单元给出星体当前位置信 息; ( 2) 姿态敏感单元给出星体当前姿态信息; ( 3) 调度单元计算, 给出控制指令; ( 4) 执行单元按指令动作, 作用于星体; ( 5) 星体运行过程响应上述作用, 产生新的位 置和姿态信息; ( 6) 返回( 1) 项, 重复上述过程。 从而, 基于星上网的控制是由星上调度单元调 度全星网络节点联合运行实现, 其调令序列如下: ( 1) 调令: 轨道数据广播, 并启动姿态测量处理; ( 2) 调令: 姿态数据广播; ( 3) 计算控制指令; ( 4) 调令: 控制指令数据广播, 并启动轨道计算; 返回( 1) , 循环工作。 图 7 给出了卫星初始消初偏的姿态控制仿真。
微小卫星综合电子系统提出了一种基于星载网 络的卫星姿态和轨道控制实施方法, 不同于基于姿 控中心计算机管理的集中控制方式的卫星姿态控制 方法, 该方法解决了采用现场总 线控制系统( Field
