CN109031978B - 数字卫星嵌入式仿真平台信息通道智能装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种数字卫星嵌入式仿真平台信息通道智能装配方法，对数字卫星的各部件设置一一对应的仿真板卡，并对所述仿真板卡进行板级装配；对所述部件对应的所述仿真板卡进行归类，并置入机箱中，对所述机箱进行箱级装配；根据所述机箱中的仿真板卡的类别，对所述机箱所在的机柜进行柜级装配。本发明通过三层装配，以及从仿真板卡到柜级装配的规范化约束，能够根据卫星结构智能制定对应嵌入式仿真平台硬件配置方案，并完成对应软件项的配置，并可通过逐级推理实现电信接口配置方案，解决了仿真***复杂、部件模拟器间仿真同步困难的问题。

Description

数字卫星嵌入式仿真平台信息通道智能装配方法

技术领域

本发明涉及数字卫星嵌入式仿真装配技术领域，更具体的说是涉及一种数字卫星嵌入式仿真平台信息通道智能装配方法。

背景技术

目前工程设计、研发、测试过程中利用数字仿真平台验证可行性的比例大大提升，航天器实物测试成本高，因此，数字航天器的作用更加明显。由于卫星部件多，利用一台计算机代替一个部件仿真成本高，且资源浪费，因此，传统的计算机仿真采用一台计算机代替多个部件甚至多颗卫星的方式进行仿真，部件间的通信采用软件实现，在软硬件结合过程中无法对电信接口进行仿真，也无法实现与真实部件的连接来完成真实部件的测试。因此在数字航天器仿真过程中提出了半物理仿真模式，利用与真实电信接口一致的电路板代替真实部件进行仿真。但是仍存在数字航天器部件繁多，存在仿真***复杂、部件模拟器间仿真需要同步等问题。

因此，如何提供一种基于数字卫星嵌入式仿真平台，能够有效降低装配工作量，且更加规范化的信息通道智能装配方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种数字卫星嵌入式仿真平台信息通道智能装配方法，本发明克服现有技术的不足，从仿真板卡到柜级装配的规范化约束，可通过逐级推理实现电信接口配置方案。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种数字卫星嵌入式仿真平台信息通道智能装配方法，所述方法包括以下步骤：

步骤一，对数字卫星的各部件设置一一对应的仿真板卡，并对所述仿真板卡进行板级装配；

步骤二，对所述部件对应的所述仿真板卡进行归类，并置入机箱中，对所述机箱进行箱级装配；

步骤三，根据所述机箱中的仿真板卡的类别，对所述机箱所在的机柜进行柜级装配。

优选的，所述步骤一包括如下内容：

(1)数字卫星仿真平台包含装配信息，所述装配信息包括数字卫星装配过程中实际使用的所述部件电信接口类型和数量；

(2)根据所述装配信息在数字卫星部件库中对满足要求的所述部件进行选择；

(3)对所述仿真板卡的硬件设定电信接口通道号，并对所述电信接口通道号进行装配。

优选的，所述电信接口通道号的配置方案包括硬件装配方案和软件配置方案；

其中，所述硬件装配方案包括硬件输出端口和接插件口的选择，以及线缆的连接方式选择；

所述软件装配方案包括建立所述仿真板卡硬件的所述电信接口通道号与真实部件的接口号的对应关系，用于统一仿真板卡硬件上的电信接口端口号和真实部件的电信接口号。

优选的，所述步骤二包括如下内容：

(1)数字卫星仿真平台按照是否需要环境支持将数字卫星***分为姿轨控子***和其他子***；

(2)根据是否使用同一根CAN总线对所述姿轨控子***和其他子***确定基本划分原则，并对所述机箱的装配进行划分；

(3)采用最小化原则确定所述机箱数量；

(4)对所述仿真板卡设定板卡ID，并将所述板卡ID与所述仿真板卡装配于机箱的位置建立一一对应关系。

优选的，根据基本划分原则确定所述部件的分类，包括：敏感器与执行机构、ADCS与姿轨控子***BOX、其他子***部件、CMU与其他子***BOX。

优选的，所述仿真板卡按照同类部件位于同一机箱的原则进行装配。

优选的，所述步骤二包括如下内容：

(1)采用最小化原则确定所述机柜数量；

(2)对所述机箱设定机箱ID，并将所述机箱ID与所述机箱装配于机柜的位置建立一一对应关系。

优选的，所述机箱按照同类部件位于同一机柜的原则进行装配。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种数字卫星嵌入式仿真平台信息通道智能装配方法，通过三层装配，能够根据卫星结构智能制定对应嵌入式仿真平台硬件配置方案，并完成对应软件项的配置。在半物理仿真模式的基础上，首先对仿真板卡进行接口通道号的统一配置，满足数字航天器部件多样性的需求，并进一步通过箱级配置和柜级配置的对应关系，结合推理机智的规则约束，解决了仿真***复杂、部件模拟器间仿真同步困难的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明一般卫星的姿轨控子***的控制回路示意图；

图2附图为本发明仿真板卡同步管理流程示意图；

图3附图为本发明数字卫星嵌入式仿真平台信息通道智能装配方法的整体流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种数字卫星嵌入式仿真平台信息通道智能装配方法，从数字卫星的结构出发，以部件级为仿真粒度，首先确定数字卫星部件对应的仿真板卡，再向上推理出箱级和柜级装配方案、向下推理出各仿真板卡上的电信接口配置方案。

1.板级装配方案

(1)仿真板卡对应仿真部件

卫星结构包括部件级设备，主要包括：环境动力学模拟器、BOX、各敏感器、各执行机构、ADCS、CMU、载荷等。

其中，除环境动力学模拟器外的其他部件属于卫星实体的一部分，采用嵌入式仿真板卡进行仿真，每一块仿真板卡用于仿真实现一个部件的功能，统称为部件模拟器。环境动力学模拟器不属于卫星实体的一部分，同时需要的数据量大，选择在上位机上实现，并通过CAN总线与部件模拟器相连。

(2)确定电信接口类型、数量

数字卫星部件库中存有部件标准的接口类型和数量，数字卫星的装配信息中提供了数字卫星装配过程中实际使用的部件电信接口类型和数量，根据装配信息中给出的电信接口信息读取每一个部件模拟器中要使用的接口类型和数量，在电路板电信接口余量允许的情况下初始化未被使用的电信接口。

(3)电信接口通道号装配

电信接口通道号配置方法分为硬件装配方案和软件配置两部分。

硬件装配完成输出端口选择、电缆连线方案。软件配置完成仿真输入输出信号和硬件输出端口的匹配配置。

硬件装配和仿真板卡的位置及仿真板卡ID相关，考虑到每个板卡输出的总线包含很多不同的信号线，不适合定制，因此，每根总线内的接线方式保持一致。采用推理的方式求解硬件装配方案，规则为每两个具有输入输出连接关系的仿真板卡，需要满足相互连接的接插件口和硬件输出端口号一致，进一步推理出板卡之间的连线规则。从而得到了完整的硬件输出端口和电缆连接方案。举例说明：根据仿真卫星结构，陀螺和陀螺BOX之间需要用UART连接，每个仿真板卡上提供了6个UART端口，选择的原则是相互连接的两个仿真板卡两边均选择编号相同的UART端口。如两板卡1号UART端口均未使用，则选择1号UART端口连接；如果相同端口号存在一方被占用的情况，则顺序选择后面相同端口号的UART端口。

由于仿真板卡硬件上的电信接口端口号和真实部件的电信接口号不一致，采用软件配置的方式，配置真实部件的电信接口和硬件上的电信接口端口号一一对应关系，完成仿真软件虚拟信道的配置。

2.箱级装配方案

(1)设备归类

由于CAN总线的特殊性，不同的CAN总线需要隔离开来，而一个机箱内的CAN总线是相连的，为了减少装配工作量，因此可以根据是否使用同一个CAN总线对仿真箱进行初步的划分。如图1所示的卫星结构，则装配方案首先将敏感器、执行机构默认装配到一个机箱内，ADCS以及所有BOX默认装配到一个机箱内，确定了基本划分原则。CMU与其他子***控制耦合性强，因此优先将CMU与其他子***设备的BOX装配到一个机箱，其他子***部件装配到一个机箱。

由此将卫星部件分为四个大类：敏感器与执行机构、ADCS与姿轨控子***BOX、其他子***部件、CMU与其他子***BOX。

(2)确定机箱数量

机箱数量确定采用最小化原则，每一类选择尽可能少的机箱数。假设每一类需要N个仿真板卡，每个机箱最多可放M个仿真板卡，因此每类设备需要机箱数为N/M向上取整。

(3)确定仿真板卡位置及板卡ID

仿真板卡位置和板卡ID设置成一一对应关系，板卡位置的描述包括机箱号和在机箱中的卡槽号，在本案例中，一个机箱最多允许安装10个部件模拟器板卡。参考两个原则进行位置推理：原则一，装配仿真板卡位置按照同类设备尽可能同机箱的原则，例如优先将所有敏感器、执行机构装配到一个机箱。原则二，为了机箱间连接方便，优先安排需要连接的部件模拟器板卡的卡槽号相同。例如，陀螺通过UART总线链接到陀螺BOX，两部件模拟器连接不同CAN总线，不处于同一个机箱，如果存在两个机箱的同一卡槽号都空缺，则优先安排这一对卡槽作为这两个部件模拟器的位置。

3.柜级装配方案

(1)机柜数量

机柜数量确定采用最小化原则，选择尽可能少的机柜数，采用和机箱数确定相同的方法。设共需要N个机箱，每个机柜最多可放M个机箱，因此需要机柜数为N/M向上取整。

(2)确定机柜中各机箱及其位置、ID

根据之前将部件分为敏感器与执行机构、ADCS与姿轨控子***BOX、其他子***部件、CMU与其他子***BOX四类得到的机箱数进行机柜分配。由于姿轨控子***的结构比其他子***较复杂，优先将姿轨控子***的机箱安排在同一个机柜内。然后优先将其他子***安排在一个机柜内。再优先满足一类设备在一个机柜内。最后优先满足一根总线上的设备在一个机箱内。采用推理机制在上述规则约束下完成机箱位置推理。

机箱中设置有背板，背板一侧插接设备箱接口板，以及若干线路转接板，背板另一侧插接同步板以及若干ARM板。其中ARM板对应为设备仿真板卡，负责卫星部件仿真，步骤一中的板级装配即确定每块ARM板分别负责的各个部件，使用的接口，步骤二中箱级装配确定每块ARM板在机箱卡槽中的位置。线路转接板和ARM板一一对应，其主要功能在于在不修改ARM板的基础上为仿真提供更丰富的接口方案。背板完成左右两板间的互连以及机箱内板卡间总线连接。同步板实现对一个机箱内各板卡的同步管理，确保板卡仿真速度一致。设备箱接口板连接机箱电源，为整个机箱设备供电，同时接入CAN总线和控制RS485总线。

本实施例提供的装配方案可以实现各仿真板卡的同步管理，在数字卫星仿真过程中，往往需要大量的部件模拟器板卡和环境与动力学模拟器的相互配合，并实现与上位机和嵌入式仿真平台的实时通讯。不同仿真板卡间能够同步接收嵌入式仿真平台的同步管理程序下达的同步执行指令，并且二者能够同步发送完成信号，如说明书附图2所示的仿真板卡同步管理流程示意图。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (4)

1.一种数字卫星嵌入式仿真平台信息通道智能装配方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤一，对数字卫星的各部件设置一一对应的仿真板卡，并对所述仿真板卡进行板级装配；包括如下内容：

数字卫星仿真平台包含装配信息，所述装配信息包括数字卫星装配过程中实际使用的所述部件电信接口类型和数量；

根据所述装配信息在数字卫星部件库中对满足要求的所述部件进行选择；

对所述仿真板卡的硬件设定电信接口通道号，并对所述电信接口通道号进行装配；

所述电信接口通道号的配置方案包括硬件装配方案和软件配置方案；

其中，所述硬件装配方案包括硬件输出端口和接插件口的选择，以及线缆的连接方式选择；

所述软件配置方案包括建立所述仿真板卡硬件的所述电信接口通道号与真实部件的接口号的对应关系，用于统一仿真板卡硬件上的电信接口端口号和真实部件的电信接口号；

步骤二，对所述部件对应的所述仿真板卡进行归类，并置入机箱中，对所述机箱进行箱级装配；根据是否使用同一根CAN总线对姿轨控子***和其他子***确定基本划分原则，并对所述机箱的装配进行划分，根据所述仿真板卡进行机箱装配的基本划分原则确定所述部件的分类，包括：敏感器与执行机构、ADCS与姿轨控子***BOX、其他子***部件、CMU与其他子***BOX，所述仿真板卡按照同类部件位于同一机箱的原则进行装配；对所述仿真板卡设定板卡ID，并将所述板卡ID与所述仿真板卡装配于机箱的位置建立一一对应关系；

步骤三，根据所述机箱中的仿真板卡的类别，对所述机箱所在的机柜进行柜级装配；包括根据之前将部件分为敏感器与执行机构、ADCS与姿轨控子***BOX、其他子***部件、CMU与其他子***BOX四类得到的机箱数进行机柜分配。

2.根据权利要求1所述的数字卫星嵌入式仿真平台信息通道智能装配方法，其特征在于，所述步骤二包括如下内容：

(1)数字卫星仿真平台按照是否需要环境支持将数字卫星***分为姿轨控子***和其他子***；

(2)采用最小化原则确定所述机箱数量。

3.根据权利要求1所述的数字卫星嵌入式仿真平台信息通道智能装配方法，其特征在于，所述步骤三包括如下内容：

(1)采用最小化原则确定所述机柜数量；

(2)对所述机箱设定机箱ID，并将所述机箱ID与所述机箱装配于机柜的位置建立一一对应关系。

4.根据权利要求1所述的数字卫星嵌入式仿真平台信息通道智能装配方法，其特征在于，所述机箱按照同类部件位于同一机柜的原则进行装配。

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