向卫星有效载荷传输运行辅助信息的方法与流程

本发明涉及一种卫星平台设备向卫星有效载荷传输运行辅助信息的方法。

背景技术

卫星有效载荷是执行卫星特定功能任务的设备。在功能运行过程中，卫星有效载荷(尤其是成像载荷、侦察载荷以及通信载荷)需要卫星平台设备提供运行辅助信息。运行辅助信息包括了卫星实时的时间信息、导航观测量信息以及姿控姿态轨道信息，共三类。卫星实时时间信息是用于卫星平台设备用于程控时序控制和参数采集的时间标记，包含卫星星时秒、星时亚秒；导航观测量信息是卫星平台导航接收机产生的gps的utc时间、卫星位置坐标、速度、伪距、多普勒、载波相位等导航数据；姿控姿态轨道信息是卫星平台gnc产生，包含了gnc控制器时刻、俯仰角、滚动角和偏航角估值、角速度以及轨道信息等。

运行辅助信息一般跟随秒脉冲信号(以1s时间为周期)由卫星平台的载荷管理器广播传输至有效载荷单机。在电气接口方面，秒脉冲信号与运行辅助信息采用不同的电气接口形式。秒脉冲信号传输须符合rs422电平标准；运行辅助信息则通过图4所示can总线传输。为确保有效载荷控制处理设备下位机准确匹配秒脉冲与对应的运行辅助信息，载荷管理器通过can总线输出运行辅助信息的起始时刻应在所对应秒脉冲下降沿310±10ms之后，完成传输结束时刻在下一个秒脉冲下降沿290ms±10ms之前，如附图5所示。

上述传统的设计方法，存在以下缺陷：

1)秒脉冲信号与运行辅助信息的传输采用两种电气接口标准，接口资源利用率低。

2)秒脉冲信号与运行辅助信息传输方式不同，导致载荷控制处理设备下位机在接收处理过程中存在无法将秒脉冲与运行辅助信息进行正确匹配的可能，影响有效载荷功能的正常运行。具体而言，载荷管理器是接收卫星平台其它传感器信息从而获取载荷运行辅助信息的，接收后再向载荷控制处理设备下位机传输，载荷管理器接收时间的不确定性决定了运行辅助信息的时间信息、导航观测量信息以及姿控姿态轨道信息的发送时间具有不确定性，传输三类运行辅助信息不是持续信息流。此外，除了传输运行辅助信息之外，载荷管理器还要通过can总线向载荷控制处理设备下位机发送间接指令、轮询控制等信息，而辅助运行信息的传输优先级不高于其它信息。因此，在can总线负载率高的情况下，运行辅助信息传输起始与结束时刻有可能超出传输要求的与秒脉冲信号对应的时间窗口，导致载荷控制处理设备下位机无法正确匹配秒脉冲与运行辅助信息，影响有效载荷功能的正常运行。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种能够增强信息传输、传输可靠性，并能优化卫星平台载荷管理器向载荷控制处理设备下位机传输运行辅助信息的方法。

本发明解决其技术问题通过以下措施实现：一种向卫星有效载荷传输运行辅助信息的方法，具有如下技术特征：在卫星平台设备中，卫星平台设备端，卫星平台载荷管理器将rs422电气接口的数据传输速率设定为1mbps，采用同一个rs422电路接口和连续传输的格式，分时向卫星载荷端传输运行辅助信息与秒脉冲；以传三判二的传输判决机制：发送方将相同信息重复发送三次，接收方接收后将三次接收到的信息进行比对判决，若三次信息中的二次比对结果一致，则判决接收方无误码的接收到了发送方发送的信息，在对应运行辅助信息中的卫星实时时间信息、导航观测量信息以及姿控姿态轨秒脉冲下降沿后时间间隔tint时刻，定时传输包含卫星实时时间信息、导航观测量信息以及姿控姿态轨道信息的运行辅助信息传输数据包。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果：

本发明采用一个rs422电路接口和连续传输的格式，卫星平台载荷管理器用分时的方式向载荷控制处理设备下位机传输运行辅助信息与秒脉冲，优化卫星平台载荷管理器向载荷控制处理设备下位机传输运行辅助信息，能够增强信息传输，减少卫星平台载荷管理器与载荷之间的电气接口数量。这种利用同一个rs422电路接口实现秒脉冲与运行辅助信息的分时传输，即可实现卫星平台载荷管理器向载荷设备控制处理下位机传输运行辅助信息与秒脉冲，不需要can总线单独传输运行辅助信息，简化了电气接口形式，减少了系统设计的复杂度。

本发明针对有效载荷设备功能运行所需辅助信息传输问题，以传三判二的传输判决机制，在秒脉冲下降沿后时间间隔tint时刻，定时传输运行辅助信息的传输数据包，将运行辅助信息传输形式转变为时间确定性传输，载荷运行辅助信息不需要通过can总线进行传输，而是与秒脉冲一起采用同一个rs422电气接口进行分时传输，不存在在can总线上辅助信息与其它高优先级信息抢占总线资源的情况。这种不再需要在限定时间窗口内不确定传输的方法，彻底消除了载荷控制处理设备下位机无法正确匹配秒脉冲与运行辅助信息的可能性，提升了运行辅助信息传输的可靠性。从而解决传统方法接口利用率低、载荷控制处理设备下位机秒脉冲与运行辅助信息匹配处理可能失败的问题。

本发明适用于卫星平台载荷管理器与卫星载荷设备间的运行辅助信息的传输，也适用于其它平台载荷设备中的运行辅助信息传输问题。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明向卫星有效载荷传输运行辅助信息的工作原理示意图。

图2是图1的rs422电气接口传输秒脉冲与运行辅助信息的时序逻辑示意图。

图3是图1的运行辅助信息的数据包格式示意。

图4是传统卫星平台的载荷管理器与载荷设备电气接口之间传输秒脉冲与运行控制信息的工作原理示意图。

图5是传统卫星平台的载荷管理器与载荷设备之间的秒脉冲与运行辅助信息传输的时序逻辑示意。

具体实施方式

参阅图1。卫星载荷设备包括控制处理设备下位机、其它卫星载荷设备1、其它卫星载荷设备2…、其它卫星载荷设备n。卫星平台载荷管理器通过单向的rs422电气接口向载荷控制处理设备下位机、其它卫星载荷设备1、其它卫星载荷设备2…、其它卫星载荷设备n发送秒脉冲与传输运行辅助信息。

在卫星平台设备中，卫星平台设备端，卫星平台载荷管理器将rs422电气接口的数据传输速率设定为1mbps，采用同一个rs422电路接口和连续传输的格式，分时向卫星载荷端传输运行辅助信息与秒脉冲；以传三判二的传输判决机制：发送方将相同信息重复发送三次，接收方接收后将三次接收到的信息进行比对判决，若三次信息中的二次比对结果一致，则判决接收方无误码的接收到了发送方发送的信息，在秒脉冲下降沿后时间间隔tint时刻，定时传输包含卫星实时时间信息、导航观测量信息以及姿控姿态轨道信息的运行辅助信息传输数据包。

运行辅助信息中的卫星实时的时间信息、导航观测量信息以及姿控姿态轨道信息在对应秒脉冲下降沿后tint＝600ms时刻，定时传输，且运行辅助信息的获取时间tsacq<500ms，卫星平台载荷管理器向卫星载荷端传输的准备时间tspre<10ms，载荷控制处理设备下位机确定秒脉冲下降沿时刻后的接收准备时间trpre<1ms。卫星平台载荷管理器在卫星平台端获取运行辅助信息的间隔时间tint＝600ms＞tacq+tspre+trpre，运行辅助信息的获取时间tsacq，运行辅助信息的时间tsacq与向卫星载荷端传输的准备时间tspre，载荷控制处理设备下位机确定秒脉冲下降沿时刻后的接收准备时间trpre之和小于卫星平台载荷管理器在卫星平台端获取运行辅助信息的间隔时间tint。

运行辅助信息采用信息之间不插入间隔字的卫星实时时间信息数据格式长度为12bytes、导航观测量信息数据格式长度为224bytes，姿控姿态轨道信息数据格式长度为60bytes的三类连续传输格式的运行辅助信息，其中，数据包帧同步字选用长度4字节，单个运行辅助信息长度为300bytes和帧同步字统一为十六进制的1acffc1d。数据包采用三次重复的方式传输，总长度为900bytes，对应rs422数据速率1mbps条件下的传输时间长度为7.2ms。运行辅助信息在关联秒脉冲下降沿后的600ms至607.2ms的确定时间段进行传输。

参阅图2。卫星平台载荷管理器将rs422传输线上的数据速率设定为1mbps，rs422电气接口传输秒脉冲的下降沿作为有效时刻，标记为t1传输起始时刻，t1+1000ms时刻是下一个秒脉冲的下降沿到达时刻，运行辅助信息传输最后1bit结束时刻距离下一个秒脉冲t1+1s的下降沿时间是392.8ms。秒脉冲的宽度是1±0.2ms。t1+600ms作为t1时刻秒脉冲对应运行的辅助信息传输的起始时刻。卫星平台载荷管理器根据图3的运行辅助信息数据包的格式，共占7.2ms时间运行包含时间信息、导航观测量信息、以及姿控姿态轨道信息的重复三次的辅助信息传输。

参阅图3。图中给出了卫星平台载荷管理器1s时间内运行辅助信息的数据包格式。卫星平台载荷管理器传输数据包由重复三次的帧同步字、时间信息、导航观测量信息、以及姿控姿态轨道信息组成运行辅助信息。运行辅助信息的整个帧长度为900bytes，运行辅助信息第一次传输的帧长度为300bytes，运行辅助信息第二次传输的帧长度为300bytes，运行辅助信息第三次传输的帧长度为300bytes，其中，帧同步字格式长度为4bytes，帧同步字统一为十六进制的1acffc1d，时间信息格式长度为12bytes，导航观测量信息格式长度为224bytes，姿控姿态轨道信息格式长度为58bytes。