CN201395253Y - 卫星姿轨控模拟*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了卫星姿轨控模拟***,该***包括信号转接模块、硬件板卡模块和工控模块;所述信号转接模块,对输入的各部件信号进行电特性分类,输出分类信号;所述硬件板卡模块,接收信号转接模块输出的分类信号,对各分类信号进行模拟预处理并将处理后数据传输给工控模块;所述工控模块,对硬件板卡模块输入的各分类信号的处理后数据分别进行模拟,将模拟处理结果按部件输出。本实用新型中,由于对各部件输入的信号进行电特性分类后得到的分类信号种类较少,相应地,硬件板卡模块对各分类信号分别进行模拟预处理时使用的板卡也较少,板卡种类的减少,降低了***的开发风险、周期和成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及卫星模拟领域,尤其涉及卫星姿轨控模拟***。
背景技术
参见图1,为现有技术的卫星姿轨控模拟***的结构示意图,该***用于对卫星姿态和轨道控制的各个部件进行模拟检测,根据模拟检测结果确定各个部件的性能是否符合要求。该***包括针对各个部件独立开发的数据采集板卡,每类板卡对一类部件输入的信号进行采集和模拟处理。整个***有20多类板卡,包括状态采集模块数据采集板卡、遥测遥控模拟器数据采集板卡、敏感器信号源数据采集板卡、敏感器模拟器数据采集板卡和执行机构模拟器数据采集板卡等,其中,状态采集模块数据采集板卡对应的部件是状态采集***,遥测遥控模拟器数据采集板卡对应的部件是遥测遥控模拟器,敏感器信号源数据采集板卡对应的部件是敏感器信号源,敏感器模拟器数据采集板卡对应的部件是敏感器模拟器,执行机构模拟器数据采集板卡对应的部件是执行机构模拟器。
状态采集***:用于执行机构状态采集、姿轨控计算机(AOCC,Attitude andOrbit Control Computer)状态采集。
遥测遥控模拟器:包括遥控模拟器和遥测模拟器。
敏感器信号源:包括陀螺信号源、地球敏感器信号源、数字式太阳敏感器信号源和模拟式太阳敏感器信号源。
敏感器模拟器:包括太阳敏感器模拟器、地球敏感器模拟器、3+1S陀螺敏感器模拟器和二浮陀螺模拟器。
执行机构模拟器:包括推进***模拟器、帆板驱动机构模拟器、反作用轮模拟器和磁力矩器模拟器。
所述状态采集模块数据采集板卡,对状态采集***输入的信号进行采集和模拟,输出状态采集***的模拟处理结果。
所述遥测遥控模拟器数据采集板卡,对遥测遥控模拟器输入的信号进行采集和模拟,输出遥测遥控模拟器的模拟处理结果。
所述敏感器信号源数据采集板卡,对敏感器信号源输入的信号进行采集和模拟,输出敏感器信号源的模拟处理结果。
所述敏感器模拟器数据采集板卡,对敏感器模拟器输入的信号进行采集和模拟,输出敏感器模拟器的模拟处理结果。
所述执行机构模拟器数据采集板卡,对执行机构模拟器输入的信号进行采集和模拟,输出执行机构模拟器的模拟处理结果。
采用现有的方案实现卫星姿轨控模拟***,每类板卡上的功能相对独立,可扩展性、通用性及互换性差,维护成本也相应增加。***的硬件成本主要体现在板卡上,板卡的种类较大,将使整套***变得庞大,加大耗材成本。
实用新型内容
本实用新型提供一种卫星姿轨控模拟***,该***能够降低成本、研制风险和周期,同时提高***的可扩展性和增强后期的易维护性。
一种卫星姿轨控模拟***,该***包括信号转接模块、硬件板卡模块和工控模块;
所述信号转接模块,对输入的各部件信号进行电特性分类,输出分类信号;
所述硬件板卡模块,接收信号转接模块输出的分类信号,对各分类信号进行模拟预处理并将处理后数据传输给工控模块;
所述工控模块,对硬件板卡模块输入的各分类信号的处理后数据分别进行模拟,将模拟处理结果按部件输出。
从上述方案可以看出,本实用新型通过信号转接模块对由各部件输入的信号进行电特性分类,输出分类信号,然后硬件板卡模块对各分类信号进行模拟预处理并将处理后数据传输给工控模块,工控模块对硬件板卡模块输入的各分类信号的处理后数据分别进行模拟,将模拟处理结果按部件输出。由于对各部件输入的信号进行电特性分类后得到的分类信号种类较少,相应地,硬件板卡模块对各分类信号分别进行模拟预处理时使用的板卡也较少,板卡种类的减少,降低了***的开发风险、周期和成本,提高了***的可扩展性,增强了后期的易维护性。
附图说明
图1为现有技术的卫星姿轨控模拟***的结构示意图;
图2为本实用新型卫星姿轨控模拟***的结构示意图;
图3为本实用新型卫星姿轨控模拟***的结构示意图实例;
图4为本实用新型紧凑型PCI接口(CPCI,Compact PCI)总线动态可重构***的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下面结合实施例和附图,对本实用新型进一步详细说明。
本实用新型对由各部件输入的信号进行电特性分类,对各分类信号进行模拟预处理以及模拟。由于对各部件输入的信号进行电特性分类后得到的分类信号种类较少,相应地,对分类信号进行模拟预处理的板卡种类需求量减少,从而,降低了***的开发风险、周期和成本,提高了***的可扩展性,增强了后期的易维护性。下面通过图2对本实用新型卫星姿轨控模拟***的结构进行说明,该***包括信号转接模块、硬件板卡模块和工控模块;
所述信号转接模块,对输入的各部件信号进行电特性分类,输出分类信号;
所述硬件板卡模块,接收信号转接模块输出的分类信号,对各分类信号进行模拟预处理并将处理后数据传输给工控模块;
所述工控模块,对硬件板卡模块输入的各分类信号的处理后数据分别进行模拟,将模拟处理结果按部件输出。
信号转接模块用于对输入的各部件信号进行电特性分类。输入信号转接模块的部件较多,这里以状态采集***、遥测遥控模拟器、敏感器信号源、敏感器模拟器和执行机构模拟器为例进行说明,此时,所述信号转接模块包括状态采集模块接口、遥测遥控模拟器接口、敏感器信号源接口、敏感器模拟器接口和执行机构模拟器接口;
所述状态采集模块接口,对状态采集***输入的信号进行电特性分类,输出分类信号给硬件板卡模块;
所述遥测遥控模拟器接口,对遥测遥控模拟器输入的信号进行电特性分类,输出分类信号给硬件板卡模块;
所述敏感器信号源接口,对敏感器信号源输入的信号进行电特性分类,输出分类信号给硬件板卡模块;
所述敏感器模拟器接口,对敏感器模拟器输入的信号进行电特性分类,输出分类信号给硬件板卡模块;
所述执行机构模拟器接口,对执行机构模拟器输入的信号进行电特性分类,输出分类信号给硬件板卡模块。
对各部件输入的信号进行电特性分类后得到的分类信号种类较少,一个部件输入的信号进行电特性分类后,可能为一类分类信号,也可能为两类以上分类信号,分类信号主要包括数字量输入(DI,Digital Input)信号、模拟量输入信号、RS422信号和以太网信号几类,相应地,所述硬件板卡模块包括数字量输入数字量输出(DIDO,Digital Input Digital Output)板卡、模拟-数字转换(AD,Analog Convert Digital)采集板卡、串口通信板卡和工控机网络接口板卡;
所述DIDO板卡,接收信号转接模块采集到的数字量输入DI信号,打包转发给工控模块;并且,接收工控模块传输的关于模拟处理结果的数字量输出(DO,Digital Output)信号,发送给信号转接模块;
所述AD采集板卡,接收信号转接模块采集到的模拟量,进行模数转化后,将转化后的数字量信号打包输出给工控模块;
所述串口通信板卡,接收信号转接模块输入的RS422信号,进行信号采集后,将采集后数据输出给工控模块;
所述工控机网络接口板卡,接收信号转接模块输入的以太网信号,进行信号采集后,将采集后数据输出给工控模块。
对应不同的分类信号,硬件板卡模块进行的模拟预处理包括打包、模数转化、信号采集等。
硬件板卡模块中对应各分类信号的板卡将处理后数据传输给工控模块后,可能还会接收由工控模块返回的回馈数据,硬件板卡模块中对应各分类信号的板卡再将回馈数据通过信号转接模块转发给各个部件,所述回馈数据也就是工控模块输出的关于模拟处理结果的数据,关于模拟处理结果的数据包括对各个部件进行重新调节的数据。其中对应AD采集板卡传输的回馈数据采用图2中的数字-模拟转换(DA,Digital ConvertAnalog)输出板卡实现,所述DA输出板卡用于接收工控模块传输的关于模拟处理结果的数字信号,进行数模转化后,将转化后的模拟信号发送给信号转接模块。
由于分类信号种类较少,相应地,对应分类后的信号进行模拟预处理的板卡种类也较少,与现有技术中采用的20多类相比,板卡种类大大减小,这样,降低了研制风险、周期和成本。并且,各类板卡具有通用性,某一板卡对于不同部件分类出的与该板卡对应的分类信号都可以进行模拟预处理。各类板卡的具体控制可通过CPCI总线控制现场可编程门阵列(FPGA,Field-ProgrammableGate Array)实现。
所述工控模块对各分类信号的处理后数据分别进行模拟,将模拟处理结果按部件输出。工控模块在对各分类信号的处理后数据进行模拟之后,将组成某一部件的各分类的模拟处理结果合成该部件的最终模拟处理结果,输出。这里同样以部件为状态采集***、遥测遥控模拟器、敏感器信号源、敏感器模拟器和执行机构模拟器为例进行举例说明,此时***的结构示意图可为图3所示,所述工控模块包括工控传送模块、板卡接口模块、数据管理单元、信号源模型、敏感器模型、执行机构模型、状态采集箱模型、遥控遥测模型和显示模块;
所述工控传送模块,用于接收硬件板卡模块传输的各分类信号的处理后数据,通过板卡接口模块传输给数据管理单元;
所述数据管理单元,用于对各分类信号的处理后数据分别进行模拟,得到模拟处理结果;
所述信号源模型,将数据管理单元的模拟处理结果按照敏感器信号源输出给显示模块;
所述敏感器模型,将数据管理单元的模拟处理结果按照敏感器模拟器输出给显示模块;
所述执行机构模型,将数据管理单元的模拟处理结果按照执行机构模拟器输出给显示模块;
所述状态采集箱模型,将数据管理单元的模拟处理结果按照状态采集模块输出给显示模块;
所述遥控遥测模型,将数据管理单元的模拟处理结果按照遥控遥测模拟器输出给显示模块;
显示模块,用于将信号源模型、敏感器模型、执行机构模型、状态采集箱模型和遥控遥测模型输出的模拟处理结果显示给用户。
板卡接口模块用于进行工控传送模块与数据管理模块之间的数据传输,具体地,板卡接口模块包括DIDO板卡接口模块、AD采集板卡接口模块、DA输出板卡接口模块、串口通信板卡接口模块和工控机网络接口板卡接口模块等。
所述DIDO板卡接口模块,用于将工控传送模块传送的由DIDO板卡输出的数据传送给数据管理单元;
所述AD采集板卡接口模块,用于将工控传送模块传送的由AD采集板卡输出的数据传送给数据管理单元;
所述DA输出板卡接口模块,用于将对应模拟量的反馈数据通过工控传送模块传送DA输出板卡;
所述串口通信板卡接口模块,用于将工控传送模块传送的由工控机网络接口板卡输入的数据传送给数据管理单元;
所述工控机网络接口板卡接口模块,用于将工控传送模块传送的由工控机网络接口板卡输入的数据传送给数据管理单元。
上述数据管理单元可完成对各板卡接口模块到各模型之间输入输出的数据进行配置管理和分发,实现数据流的重新组合。
图3的信号转接模块中,部件1接口至部件m接口,为与各个部件相连的接口,例如,可以分别为上述的状态采集模块接口、遥测遥控模拟器接口、敏感器信号源接口、敏感器模拟器接口和执行机构模拟器接口。
图3的硬件板卡模块中,板卡1至板卡n中包括DA输出板卡,还包括与各分类信号对应的板卡,例如,上述DIDO板卡、AD采集板卡、串口通信板卡和工控机网络接口板卡。
图3的工控模块中,板卡1I/O模块至板卡nI/O模块与各板卡对应,例如,可以为DIDO板卡接口模块、AD采集板卡接口模块、DA输出板卡接口模块、串口通信板卡接口模块和工控机网络接口板卡接口模块。
图3的工控模块中,部件1软件模型至部件n软件模型与各部件对应,例如,可以为上述信号源模型、敏感器模型、执行机构模型、状态采集箱模型和遥控遥测模型。
在具体实现时,图3的各个板卡可采用CPCI总线与工控传送模块进行数据传输,所述CPCI总线可具体采用CPCI接口、PCI2.0总线规范。
CPCI规范是由PCI工业计算机制造商联盟(PICMG,PCI IndustrialComputer Manufacture′s Group)制定的,它定义了更加坚固耐用的PCI版本,用于工业和嵌入式应用。在电气、逻辑和软件功能方面,它与PCI标准完全兼容。CPCI总线可以是32位也可以是64位,总线位宽和速度取决于***插槽及底板的位宽和速度,本实用新型***可采用CPCI总线32位的总线位宽。
运用CPCI总线时,需要相应的设备来协助实现,这里将CPCI总线以及相应的设备称为CPCI总线动态可重构***,该CPCI总线动态可重构***的结构如图4所示,其包括插卡和与各插卡对应的插卡后出板。每个需要通过CPCI总线进行数据传输的设备采用一对插卡和插卡后出板与CPCI总线相连,所述设备包括各板卡和工控传送模块,图中标出了插卡1和插卡1后出板至插卡n和插卡n后出板,工控传送模块与CPCI总线的连接通过工控机插卡和工控机后出板实现。插卡可根据需要设置,这样,使整个***动态可重构。
以上所述的具体实施例,对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已,并不用于限定本实用新型的保护范围,凡在本实用新型的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1、一种卫星姿轨控模拟***,其特征在于,该***包括信号转接模块、硬件板卡模块和工控模块;
所述信号转接模块,对输入的各部件信号进行电特性分类,输出分类信号;
所述硬件板卡模块,接收信号转接模块输出的分类信号,对各分类信号进行模拟预处理并将处理后数据传输给工控模块;
所述工控模块,对硬件板卡模块输入的各分类信号的处理后数据分别进行模拟,将模拟处理结果按部件输出。
2、如权利要求1所述的***,其特征在于,所述信号转接模块包括状态采集模块接口、遥测遥控模拟器接口、敏感器信号源接口、敏感器模拟器接口和执行机构模拟器接口;
所述状态采集模块接口,对状态采集***输入的信号进行电特性分类,输出分类信号给硬件板卡模块;
所述遥测遥控模拟器接口,对遥测遥控模拟器输入的信号进行电特性分类,输出分类信号给硬件板卡模块;
所述敏感器信号源接口,对敏感器信号源输入的信号进行电特性分类,输出分类信号给硬件板卡模块;
所述敏感器模拟器接口,对敏感器模拟器输入的信号进行电特性分类,输出分类信号给硬件板卡模块;
所述执行机构模拟器接口,对执行机构模拟器输入的信号进行电特性分类,输出分类信号给硬件板卡模块。
3、如权利要求1所述的***,其特征在于,所述硬件板卡模块包括数字量输入数字量输出DIDO板卡、模拟-数字转换AD采集板卡、数字-模拟转换DA输出板卡、串口通信板卡和工控机网络接口板卡;
所述DIDO板卡,接收信号转接模块采集到的数字量输入DI信号,打包转发给工控模块;并且,接收工控模块传输的关于模拟处理结果的数字量输出DO信号,发送给信号转接模块;
所述AD采集板卡,接收信号转接模块采集到的模拟量,进行模数转化后,将转化后的数字量信号打包输出给工控模块;
所述DA输出板卡,接收工控模块传输的关于模拟处理结果的数字信号,进行数模转化后,将转化后的模拟信号发送给信号转接模块;
所述串口通信板卡,接收信号转接模块输入的RS422信号,进行信号采集后,将采集后数据输出给工控模块;
所述工控机网络接口板卡,接收信号转接模块输入的以太网信号,进行信号采集后,将采集后数据输出给工控模块。
4、如权利要求1所述的***,其特征在于,所述工控模块包括工控传送模块、板卡接口模块、数据管理单元、信号源模型、敏感器模型、执行机构模型、状态采集箱模型、遥控遥测模型和显示模块;
所述工控传送模块,用于接收硬件板卡模块传输的各分类信号的处理后数据,通过板卡接口模块传输给数据管理单元;
所述数据管理单元,用于对各分类信号的处理后数据分别进行模拟,得到模拟处理结果;
所述信号源模型,将数据管理单元的模拟处理结果按照敏感器信号源输出给显示模块;
所述敏感器模型,将数据管理单元的模拟处理结果按照敏感器模拟器输出给显示模块;
所述执行机构模型,将数据管理单元的模拟处理结果按照执行机构模拟器输出给显示模块;
所述状态采集箱模型,将数据管理单元的模拟处理结果按照状态采集模块输出给显示模块;
所述遥控遥测模型,将数据管理单元的模拟处理结果按照遥控遥测模拟器输出给显示模块;
显示模块,用于将信号源模型、敏感器模型、执行机构模型、状态采集箱模型和遥控遥测模型输出的模拟处理结果显示给用户。
5、如权利要求4所述的***,其特征在于,工控传送模块与硬件板卡模块之间的数据传输通过紧凑型PCI接口总线动态可重构***实现。
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CN2009201080667U CN201395253Y (zh) | 2009-05-22 | 2009-05-22 | 卫星姿轨控模拟*** |
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GR01 | Patent grant | ||
CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 16th Floor of No.63 Satellite Building, Zhichun Road, Haidian District, Beijing, 100190 Patentee after: Beijing Guoke Huanyu Science and Technology Co., Ltd. Address before: 16th Floor of No.63 Satellite Building, Zhichun Road, Haidian District, Beijing, 100190 Patentee before: Beijing Guokehuanyu Space Technology Co., Ltd. |
|
CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20100203 |
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CX01 | Expiry of patent term |