一种星载综合电子下位机的制作方法

文档序号:10920960阅读:294来源:国知局
一种星载综合电子下位机的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种星载综合电子下位机,采用插板式结构,包括供电模块和多个功能模块,多个所述功能模块包括电磁阀板、磁控板、配电板、火工品板、总线控制板和遥测采集板,所述供电模块、电磁阀板、磁控板、配电板、火工品板、总线控制板和遥测采集板通过插入底板进行互联。本实用新型通过系统优化、综合集成设计、合理划分模块,在一台单机集远置终端、推进线路盒、综合线路盒、配电盘以及火工品控制单元等传统的五台星载电子设备单机功能于一体,取得了极大减少星载设备重量、体积、功耗和提高模块化程度等有益效果。
【专利说明】
一种星载综合电子下位机
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种星载电子设备,特别涉及一种星载综合电子下位机。
【背景技术】
[0002]卫星平台的下位机主要完成卫星的供配电、遥测采集、指令输出、驱动等功能,通常要集远置终端、推进线路盒、综合线路盒、配电盘以及火工品控制单元等多台单机完成。
[0003]发射卫星是一项高成本的任务,其中卫星的重量、体积和功耗是决定成本的关键因素。完成上述卫星平台下位机功能的多台单机,每台均需要有结构件来支撑电子线路,各单机电子部件各自独立,无法实现软硬件资源的共享,造成单机的重量、体积和功耗均较大,无疑需要花费很大成本。
【实用新型内容】
[0004]基于现有技术中所存在的缺点,本实用新型提出了一种星载综合电子下位机,提高了卫星平台下位机的功能密度,有效减少星载设备重量、体积和功耗。
[0005]本实用新型为解决其技术问题所采用的技术方案如下:
[0006]—种星载综合电子下位机,采用插板式结构,包括供电模块和多个功能模块,多个所述功能模块包括电磁阀板、磁控板、配电板、火工品板、总线控制板和遥测采集板,所述供电模块、电磁阀板、磁控板、配电板、火工品板、总线控制板和遥测采集板通过插入底板进行互联。
[0007]进一步的,所述供电模块将输入电压为28V的一次电源转换为输出电压为5V的二次电源,并通过底板为所述电磁阀板、磁控板、配电板、火工品板、总线控制板和遥测采集板提供电源。
[0008]进一步的,所述电磁阀板一端与所述底板插接,另一端与所述卫星平台推进分系统的电磁阀和加热器连接,分别用以完成卫星平台推进分系统的电磁阀驱动以及推进分系统的加热器供电,其中,所述电磁阀驱动的路数不少于8路,所述加热器供电的路数不少于8路。
[0009]进一步的,所述磁控板一端与所述底板插接,另一端与所述卫星平台姿控分系统的3根磁力矩器连接,用以对卫星平台姿控分系统的3根磁力矩器进行驱动,并采集遥测数据。
[0010]进一步的,所述配电板一端与所述底板插接,另一端与所述卫星平台姿控分系统连接,用以为卫星平台姿控分系统提供不少于48路的28V供电电源、不少于3路的±12V供电电源和不少于3路的±5V供电电源。
[0011 ]进一步的,所述火工品板提供不少于6路的火工品供电控制,所述火工品板采用地线通断控制继电器和解锁控制继电器对火工品的地线通断和解锁进行控制。
[0012]优选的,所述地线通断控制继电器采用LEACH公司的M302-J2AH型磁保持继电器,所述解锁控制继电器采用LEACH公司的M230-J2A型电磁继电器。
[0013]进一步的,所述总线控制板通过1553B总线对外连接,并作为远置终端RT接入卫星的1553B中低速数据传输网络,接收卫星平台指令,并将采集的遥测数据发送到卫星平台。
[0014]进一步的,所述遥测采集板提供不多于181路的模拟量遥测通道,在所述总线控制板中的控制模块选通信号控制下,选通相应模拟量遥测通道的遥测数据,经下位机的底板总线传送至所述总线控制板中的控制模块,并进行A/D模数转换。
[0015]优选的,所述遥测采集板提供176路的模拟量遥测通道。
[0016]本实用新型通过采取上述方案克服了现有的星载下位机功能密度低,卫星平台下位机由多台单机完成控制处理功能的重量、体积和功耗较大,软硬件资源的共享程度低等问题,取得如下有益效果:
[0017]I)极大降低卫星下位机的重量、体积和功耗,一台单机完成五台单机的功能,减重达70%,降低功耗45%;
[0018]2)提高了宇航下位机组件模块化、组合化程度,采用AMP公司标准的240芯接口,整机由标准模块构成,具有统一的机电接口;
[0019]3)本实用新型通过系统优化、综合集成设计、合理划分模块,提高了星载下位机的通用化、模块化程度,在一台单机集远置终端、推进线路盒、综合线路盒、配电盘以及火工品控制单元等传统的五台星载电子设备单机功能于一体,取得了极大减轻星载设备重量、体积、功耗和提高模块化程度等有益效果。
【附图说明】
[0020]为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例,对于本领域技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。附图中:
[0021 ]图1是实现本实用新型的组成框图;
[0022]图2是本实用新型的火工品板的原理框图;
[0023]图3是本实用新型的遥测采集板的原理框图。
【具体实施方式】
[0024]以下将结合本实用新型的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述和讨论,显然,这里所描述的仅仅是本实用新型的一部分实例,并不是全部的实例,基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型的保护范围。
[0025]如图1所示,本实施例公开了一种星载综合电子下位机,采用插板式结构,包括供电模块和多个功能模块,多个所述功能模块包括电磁阀板、磁控板、配电板、火工品板、总线控制板和遥测采集板,所述供电模块、电磁阀板、磁控板、配电板、火工品板、总线控制板和遥测采集板通过插入底板进行互联。上述模块组成的下位机通过采用高度综合集成、模块化、通用化设计,在一台单机上实现整星配电、热控驱动及管理、推进管理、火工品管理、姿控执行、整星遥测信号采集、遥控指令脉冲输出等需要多台单机完成的功能。
[0026]本实施例中,所述供电模块的功能是进行电源转换,将输入电压为28V的一次电源转换为输出电压为5V的二次电源,并通过底板为所述电磁阀板、磁控板、配电板、火工品板、总线控制板和遥测采集板的数字逻辑电路提供电源。
[0027]本实施例中,所述电磁阀板一端与所述底板插接,另一端与所述卫星平台推进分系统的电磁阀和加热器连接,分别用以完成卫星平台推进分系统的电磁阀驱动以及推进分系统的加热器供电,其中,所述电磁阀驱动的路数不少于8路,所述加热器供电的路数不少于8路。具体的,采用VMOS管2N6800U来驱动电磁阀。
[0028]本实施例中,所述磁控板一端与所述底板插接,另一端与所述卫星平台姿控分系统的3根磁力矩器连接,用以对卫星平台姿控分系统的3根磁力矩器进行驱动,并采集相应的遥测数据。并通过控制继电器的切换,经功率管输出给相应的磁棒。
[0029]本实施例中,所述配电板一端与所述底板插接,另一端与卫星平台各分系统连接,用以为卫星平台姿控分系统提供不少于48路的28V供电电源、不少于3路的±12V供电电源和不少于3路的±5V供电电源。具体的,用MTR2812DF、0M1320STM将电源分系统28V转为土12V、+5V;用MSA2805D将电源分系统28V转为±5V;用MOS管IRHY9130CM控制最大工作电流11八的28¥供电;用¥]?03管2邮8001]实现最大工作电流34的28¥供电。
[0030]本实施例中,所述火工品板提供不少于6路的火工品供电控制,包括火工品的地线接通、断开、解锁。所述火工品板采用地线通断控制继电器和解锁控制继电器对火工品的地线通断和解锁进行控制。优选的,所述地线通断控制继电器K1、K2采用LEACH公司的M302-J2AH型磁保持继电器,所述解锁控制继电器Κ3、Κ4采用LEACH公司的M230-J2A型电磁继电器。
[0031 ]本实施例中,所述总线控制板通过1553Β总线对外连接,并作为远置终端RT接入卫星的1553Β中低速数据传输网络,接收卫星平台指令,并将采集的遥测数据发送到卫星平台。所述总线控制板上的CPU采用ATMEL公司的80C32E作为总线通信核心,由CPU控制1553Β总线通信,完成高层串行总线协议,并采用7.2万门反熔丝FPGA,用来完成间接指令译码功能,通过422串口与外部、内部接口之间进行异步串口通信。
[0032]本实施例中,所述遥测采集板提供不多于181路的模拟量遥测通道,在所述总线控制板中的控制模块选通信号控制下,选通相应模拟量遥测通道的遥测数据,经下位机内的底板总线传送至控制模块进行A/D模数转换。所述遥测采集板采用通用化设计,兼容电压量、温度量遥测采集。优选的,所述遥测采集板提供176路的模拟量遥测通道。
[0033]本实施例中,星载综合电子下位机采用插板式结构,每块印制板安装在单独的围框内,围框中间有加强筋,对印制板中部加固,提高印制板刚度。印制板插入箱体中,通过紧固件和螺钉固定,箱体可以起到屏蔽和固定的作用。
[0034]如图2所示是本实用新型的火工品板的原理框图。其中,所述火工品板采用继电器对火工品的解锁和地线通断进行控制。地线通断控制继电器Κ1、Κ2采用LEACH公司磁保持继电器M302-J2AH,解锁控制继电器Κ3、Κ4采用LEACH公司M230-J2A电磁继电器。所有继电器均采取了冗余设计。为能控制输出电流在5Α?7.5Α,在控制回路中串入限流电阻Rl、R4,同时为防止由于静电累积造成火工品误爆,因此在电路中设计了静电释放通路,所述电阻R1、R2和R3依次串联连接组成第一静电释放电路,其中,电阻Rl—端连接控制继电器K3,另一端与电阻R2连接,电阻R2和R3连接的一端同时接地,电阻R3的另一端连接控制继电器Kl,桥丝电阻A与电阻R2和R3形成的串联电路并联;所述电阻R4、R5和R6依次串联连接组成第二静电释放电路,其中,电阻R4—端连接控制继电器K4,另一端与电阻R5连接,电阻R5和R6连接的一端同时接地,电阻R6的另一端连接控制继电器K2,桥丝电阻B与电阻R5和R6形成的串联电路并联。
[0035]如图3所示是本实用新型的遥测采集板的原理框图。其中,所述遥测采集板设计176路模拟量遥测通道,最大支持181路遥测采集,在总线控制板的控制模块选通信号控制下,选通相应通道遥测数据,经底板总线传送至控制模块进行A/D转换采集。遥测采集采用通用化设计兼容电压量、温度量遥测采集。
[0036]遥测采集板通过外部接插件将多组MUX16(单芯片16通道模拟多路复用器)组成矩阵开关,并选通其中任意一路模拟量遥测通道,将采集的遥测数据包括电压量和温度量(采集周期暂定为每0.5秒采全不小于2次)送入运放调整电路,经放大处理后的遥测数据再次经AD574型模数转换器进行模数转换后送入FPGA(Field — Programmable Gate Array,即现场可编程门阵列),最终将处理后的遥测数据组包后存入SRAM(Stat ic Random AccessMemory,即静态随机存取存储器),接收总线控制板通过异步串行通信口发来的遥测数据包请求信号,FPGA按规定要求将处理后的遥测数据组包后通过异步串口返回总线控制板。
[0037]本实用新型通过采取上述方案克服了现有的星载下位机功能密度低,卫星平台下位机由多台单机完成控制处理功能的重量、体积和功耗较大,软硬件资源的共享程度低等问题,取得如下有益效果:
[0038]I)极大降低卫星下位机的重量、体积和功耗,一台单机完成五台单机的功能,减重达70%,降低功耗45%;
[0039]2)提高了宇航下位机组件模块化、组合化程度,采用AMP公司标准的240芯接口,整机由标准模块构成,具有统一的机电接口;
[0040]3)本实用新型通过系统优化、综合集成设计、合理划分模块,提高了星载下位机的通用化、模块化程度,在一台单机集远置终端、推进线路盒、综合线路盒、配电盘以及火工品控制单元等传统的五台星载电子设备单机功能于一体,取得了极大减轻星载设备重量、体积、功耗和提高模块化程度等有益效果。
[0041]以上所述,仅为本实用新型较佳的【具体实施方式】,但本实用新型的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此,本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1.一种星载综合电子下位机,采用插板式结构,包括供电模块和功能模块,其特征在于,所述功能模块包括电磁阀板、磁控板、配电板、火工品板、总线控制板和遥测采集板,所述供电模块、电磁阀板、磁控板、配电板、火工品板、总线控制板和遥测采集板通过插入底板进行互联。2.如权利要求1所述的一种星载综合电子下位机,其特征在于,所述供电模块将输入电压为28V的一次电源转换为输出电压为5V的二次电源,并通过底板为所述电磁阀板、磁控板、配电板、火工品板、总线控制板和遥测采集板提供电源。3.如权利要求1所述的一种星载综合电子下位机,其特征在于,所述电磁阀板一端与所述底板插接,另一端与卫星平台推进分系统的电磁阀和加热器连接,分别用以完成卫星平台推进分系统的电磁阀驱动以及推进分系统的加热器供电,其中,所述电磁阀驱动的路数不少于8路,所述加热器供电的路数不少于8路。4.如权利要求1所述的一种星载综合电子下位机,其特征在于,所述磁控板一端与所述底板插接,另一端与卫星平台姿控分系统的3根磁力矩器连接,用以对卫星平台姿控分系统的3根磁力矩器进行驱动,并采集遥测数据。5.如权利要求1所述的一种星载综合电子下位机,其特征在于,所述配电板一端与所述底板插接,另一端与卫星平台姿控分系统连接,用以为卫星平台姿控分系统提供不少于48路的28V供电电源、不少于3路的±12V供电电源和不少于3路的±5V供电电源。6.如权利要求1所述的一种星载综合电子下位机,其特征在于,所述火工品板提供不少于6路的火工品供电控制,所述火工品板采用地线通断控制继电器和解锁控制继电器对火工品的地线通断和解锁进行控制。7.如权利要求6所述的一种星载综合电子下位机,其特征在于,所述地线通断控制继电器采用LEACH公司的M302-J2AH型磁保持继电器,所述解锁控制继电器采用LEACH公司的M230-J2A型电磁继电器。8.如权利要求1所述的一种星载综合电子下位机,其特征在于,所述总线控制板通过1553B总线对外连接,并作为远置终端RT接入卫星的1553B中低速数据传输网络,接收卫星平台指令,并将采集的遥测数据发送到卫星平台。9.如权利要求1所述的一种星载综合电子下位机,其特征在于,所述遥测采集板提供不多于181路的模拟量遥测通道,在所述总线控制板中的控制模块选通信号控制下,选通相应模拟量遥测通道的遥测数据,经下位机的底板总线传送至所述总线控制板中的控制模块,并进行A/D模数转换。10.如权利要求9所述的一种星载综合电子下位机,其特征在于,所述遥测采集板提供176路的模拟量遥测通道。
【文档编号】G05B19/042GK205608461SQ201620407488
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月6日
【发明人】姚崇斌, 魏文超, 李超, 高岗, 周飞宇
【申请人】上海航天测控通信研究所
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