一种用于卫星振动数据传输的通信系统的制作方法

本发明涉及卫星内部数据通信方法，具体地，涉及卫星振动数据在监测单元与采集单元之间的控制与传输。

背景技术

某卫星动数据传输的通信系统由监测单元与采集单元组成，用于主动段、在轨段卫星振动响应数据的测量。由于在卫星平台上，有效载荷载荷的安装布局多处于卫星对地面，且各有效载荷安装距离较近，在轨工作时相互干扰的可能性较大，振动干扰源如卫星飞轮、太阳帆板等转动体距离某些敏感载荷的安装面较近，从而使传递路径较短，导致传递到有效载荷安装底板的振动量级衰减有限，对载荷的工作性能产生影响。

卫星振动监测子系统的主要功能：

1)获取卫星主动段的力学环境并进行评估；

2)获取在轨状态下敏感有效载荷工作时的振动环境(含隔振前后)，实现隔振器隔振性能的评估；

3)获取在轨状态下卫星主要扰动源的振动特性。

振动监测子系统通过指令启动循环采集主动段的振动数据，测试结果可在卫星本地暂存，之后经数传通道分批下传至地面接收站。在轨段接收地面指令进行采集，并通过遥控指令实现数据下传等操作。测试数据经过地面分析处理后，可用于卫星主动段及在轨段的动力学模型修正及仿真分析、卫星在轨振动力学模型修正及仿真分析、载荷在轨振动环境建模与配准和定位精度设计优化等，为卫星设计提供依据和支撑。

因此，要完成对卫星在主动段、在轨段的振动数据分析，首先必须实现星载监测单元与采集单元的有效数据传输。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于卫星振动数据传输的通信系统，实现了星载监测单元与采集单元进行有效数据传输，在不同阶段即主动段模式、在轨段模式下，实现不同状态即正常工作模式、故障工作模式下的数据控制与传输，实现对于星载振动数据的传输。

为了达到上述发明目的，本发明为解决其技术问题所采用的技术方案：

一种用于卫星振动数据传输的通信系统，由监测单元与采集单元组成，监测单元与采集单元间的硬件接口包括+12v供电接口和双向rs422通信接口；监测单元输出一路+12v控制供电至采集单元，输出电流能力不小于1.2a；监测单元与采集单元通信采用三线制同步rs422接口，包括门控、时钟、数据信号，rs422接口采用一对一连接形式。

进一步地，监测单元与采集单元间通过rs422接口按照时序约定传输的通信数据类型包括时间信息、位置信息、控制命令、校验信息、遥测信息、遥感源包。

进一步地，监测单元内部具有+12v电源输出的开关功能；采集单元功耗不大于5w，内部设计有保险丝进行短路防护。

本发明还提供了一种基于星载监测单元与采集单元的数据控制与传输方法，监测单元按照时序约定发送数据至采集单元，其数据内容包括时间信息、位置信息、控制指令和校验信息；具体包括以下步骤:

步骤1：监测单元发送控制命令至采集单元，进入步骤2；

步骤2：监测单元开始计时，步骤3；

步骤3：监测单元对计时进行判读，如果在1ms内，包括1ms，门控有效，进入步骤4，如果门控信号超过1ms时间无效，本次发送命令结束；

步骤4：采集单元发送数据，监测单元开始接收数据，数据格式既定，进入步骤5；

步骤5：监测单元对接收的数据进行校验，并将校验信息发送采集单元进入步骤6；

步骤6：采集单元对校验信息进行比对，如果校验正确，本次通信结束，如果校验不正确，进入步骤7；

步骤7：判读本次接收是否超过3次，若不超过3次，重新进入步骤2，若超过3次，本次接收结束。

针对不同的数据类型，本发明给出了监测单元与采集单元的通信方式，明确了两者间的通信接口、流程、内容和格式要求，实现了数据有效可靠传输。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的结构示意框图。

图2为监测单元与采集单元的供电接口示意图。

图3为监测单元与采集单元的rs422数据通信接口示意图。

图4为监测单元发送采集单元遥测、遥感数据通信流程图。

图5为监测单元发送采集单元数据时序图。

图6为监测单元发送采集单元控制命令时序图。

图7为采集单元发送监测单元数据时序图。

图8为采集单元发送监测单元数据时序图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

在本施实例中，如图1、图2、图3所示，本发明提供的通信系统由监测单元与采集单元组成，监测单元与采集单元间硬件接口包括：12v供电接口，双向rs422通信接口。1)监测单元输出一路+12v控制供电至采集单元，输出电流能力不小于1.2a，监测单元内部具有+12v电源输出的开关功能。采集单元功耗不大于5w，内部应设计有保险丝进行短路防护；2)监测单元与采集单元通信采用三线制同步rs422接口，包括门控、时钟、数据信号，rs422接口采用一对一连接形式，其接口电路及接收上拉电路如图2示，监测单元与采集单元间通过rs422接口的通信数据类型如表1所示。

表1监测单元与采集单元通信数据类型

采集单元开关机、采集起止由监测单元控制，接收监测单元发送的遥测传输命令后发送遥测数据至监测单元；采集单元进行采集数据存储，接收监测单元发送的数据传输命令后发送遥感源包。

监测单元与采集单元通信方式采用主从方式，所有数据传输均由监测单元发起。监测单元发送至采集单元其的数据内容包括时间信息、位置信息、控制命令等。时间信息、位置信息和控制命令数据格式详细定义见表2

表2监测单元发送至采集单元数据内容与格式

在本施实例中，监测单元与采集单元之间通过rs422接口传送时间、位置信息，数据速率约定为100khz，门控有效时发送时钟信号，时间信息、位置信息数据长度为15字节(120bit)，时间信息、位置信息门控宽度为1.2ms，时序约定如图4所示。

在本施实例中，监测单元向无线采集节点发送遥测传输命令，接收采集单元遥测数据，将遥测数据校验信息反馈至采集单元。如图5所示共包括7个步骤：

步骤1：监测单元通过rs422发送端口按照表2格式定义发送控制命令至采集单元，控制命令发送数据速率约定为100khz，门控有效时发送时钟信号，数据长度为9字节(72bit)，控制命令门控有效宽度为720us，时序约定如图6所示，进入步骤2；

步骤2：监测单元开始计时，步骤3；

步骤3：监测单元对计时进行判读，如果在1ms内，包括1ms，接收端口门控有效，进入步骤4，如果接收端口门控信号超过1ms时间无效，本次发送命令结束；

步骤4：监测单元开始接收数据，遥感接收数据速率约定为100khz，门控有效时发送时钟信号，遥感源包数据长度为20字节(160bit)，门控有效宽度为1.6ms，时序约定如图7所示，数据格式如3表所示，进入步骤5；

表3舱内采集节点发送遥测数据格式

表4和校验方式

其中，c0/i＝b0/i+b1/i+………bn/i，bn/i为bn的第i位。

步骤5：监测单元对接收的数据按表4进行校验，并将校验信息发送采集单元，校验信息格式如表2所示，进入步骤6；

步骤6：采集单元对校验信息进行比对，如果校验正确，本次通信结束，如果校验不正确，进入步骤7；

步骤7：判读本次接收是否超过3次，若不超过3次，重新进入步骤2，若超过3次，本次接收结束。

在本施实例中，监测单元向无线采集节点发送遥感数据传输命令，接收采集单元遥感数据，将遥感数据校验信息反馈至采集单元。如图5所示共包括7个步骤：

步骤1：监测单元通过rs422发送端口按照表2格式定义发送控制命令至采集单元，控制命令发送数据速率约定为100khz，门控有效时发送时钟信号，数据长度为9字节(72bit)，控制命令门控有效宽度为720us，时序约定如图6所示，进入步骤2；

步骤2：监测单元开始计时，步骤3；

步骤3：监测单元对计时进行判读，如果在1ms内，包括1ms，接收端口门控有效，进入步骤4，如果接收端口门控信号超过1ms时间无效，本次发送命令结束；

步骤4：监测单元开始接收数据，遥感接收数据速率约定为100khz，门控有效时发送时钟信号，遥感源包数据长度为1024字节(8192bit)，门控有效宽度为81.92ms，时序约定如图8所示，数据格式如表5所示，进入步骤5；

表5振动监测遥感源包格式

源包序列计数：从0开始，顺序计数；

包长：指出该遥控包的长度，为16bit的二进制顺序计数值c，以字节为单位，该计数值等于从副导头的第一位到包的最后一位之间的字节数减1。包长计数包括包副导头和包数据域两部分，其中包数据域部分包括遥控应用数据和两个字节的累加和校验。即：c＝{(字节数)-1}

时间码：振动监测数据采集数据起始时间信息，格式与星上时间码相同。

位置信息：振动监测数据采集数据对应的位置信息。

数据识别：表示采集单元数据，固定值dc00hex。

副导头：振动监测子系统采集模式分为主动段模式、在轨段模式，为便于数据下传与解析，在振动监测遥感源包副导头定义了2字节数据识别符。

表6振动监测遥感源包数据识别符定义

包差错控制域：采用累加和校验的方法，如下表所示。

表7和校验方式

其中，c0/i＝b0/i+b1/i+………bn/i，bn/i为bn的第i位。

步骤5：监测单元对接收的数据按表7进行校验，并将校验信息发送采集单元，校验信息格式如表2所示，进入步骤6；

步骤6：采集单元对校验信息进行比对，如果校验正确，本次通信结束，如果校验不正确，进入步骤7；

步骤7：判读本次接收是否超过3次，若不超过3次，重新进入步骤2，若超过3次，本次接收结束。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。