专利名称：一种适用于航天器系统的1553b总线网络仿真系统的制作方法
技术领域：
本发明属于航空航天、计算机仿真技术领域，特别涉及一种适用于航天器系统的 1553B总线网络仿真系统。
背景技术：
随着空间科学技术的发展，航天器的功能和结构越来越复杂，航天器系统的网络 拓扑结构，已经成为复杂航天器的发展趋势，也对航天器系统的可靠性设计提出了更高要 求。现有的一般应用拓扑网络系统，系统都是针对特定任务要求进行系统设计，设备间通过 电缆连接实现信息综合，系统的扩展性、可靠性等受到一定限制，往往系统的电磁兼容能力 及抗干扰能力较低，难以满足实际任务要求。而最初应用于航空技术领域的MIL-STD-1553B 总线，即时分制指令/响应多路传输数据总线(MIL-STD-1553B为美国军用标准，简称 1553B)，是一种串行通信数据总线。它起源于20世纪70年代，最早用于飞机内部应用。由 于1553B总线在完成高实时高可靠性的信息传输的性能出色，且抗干扰能力强，1553B总线 网络在航空、航天及军事领域应用广泛。但在航天器系统中采用1553B总线，由于该总线具有多数据流的模式并与各个终 端相连，当系统结构复杂时，容易出现直接或间接的线路故障，系统性能不能保证，因此，需 要对面向航天器系统的总线网络进行仿真和分析，验证总线性能，提高系统的可靠性。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述间题，提出一种适用于航天器系统的1553B总线网 络仿真系统。本发明的一种适用于航天器系统的1553B总线网络仿真系统，包括1553B总线、以 太网、总线网络测试仪、总线终端测试仪、数字荧光示波器、总线分离开关、仿真终端、总线 系统性能评估计算机和总线接口控制文件配置计算机，各设备之间以1553B总线和以太网 形成的总线网络进行数据交互；总线接口控制文件配置计算机通过由以太网及1553B总线形成的总线网络，向连 接在总线网络中的仿真终端发送配置文件，进行信息传输，实现工控机仿真终端的远程控 制；仿真终端用于模拟实际的航天器系统；总线终端测试仪含有以太网接口和1553B总线 接口，进行1553B总线的性能测试与分析；总线网络测试仪含有1553B总线接口，进行测试 与检查1553B总线的短路、开路；总线分离开关为总线分离装置，用于进行总线匹配终端切 换，并抛弃分离段总线、重新开始运行系统；总线系统性能评估计算机通过以太网接收仿真 系统的接口控制文件配置信息，对总线网络中传输的数据进行解析，并显示及存储；数字荧 光示波器用于实现总线波形的自动触发、捕获、实时显示和存储，并进行总线网络传输的数 据的显示和分析。本发明的优点在于(1)系统采用实际航天器系统中常用的1553B总线作为航天器系统内部总线，用
311台工业控制计算机来模拟航天器系统的各功能模块，通过总线接口控制文件配置计算机 配置系统文件，利用1553B总线和以太网进行通讯，并结合总线网络测试仪、总线终端测试 仪及示波器进行总线网络性能分析，仿真模拟实际的航天器总线网络系统，具有最大的逼 真程度；(2)系统用以太网作为仿真系统的服务支撑网络，实现仿真终端工控机之间的数 据通信，构成仿真控制闭环，实现仿真系统的仿真终端的启动、停止远程控制，简化了设计 投入；(3)本系统采用AT15030总线终端测试仪，其具备以太网接口和1553B总线接口， 可进1553B总线性能分析及总线终端的测试；(4)本系统采用英国BCF公司的S2476N总线网络测试仪，可以检测总线网络的开 路、短路，屏蔽系统短路。在本系统中，该总线网络测试仪可减少了检验一个完整1553B传 输网络的时间，并且在系统中出现故障对象时，可通过该总线网络测试仪，直接在系统中隔 离出错误对象，提高系统的可靠性；(5)本系统采用四通道泰克DP04104数字荧光示波器，能够实现总线波形的自动 触发、捕获、实时显示和存储等功能，同时还可在回放历史波形时对总线的消息传输时延进 行测量，测定消息的实际最大延迟时间，实现总线网络传输的数据的显示和分析，有利于实 际航天器系统的设计。
图1是本发明的一种适用于航天器系统的1553B总线网络仿真系统组成图；图2是本发明的一种适用于航天器系统的1553B总线网络仿真系统工作流程图。图中1、以太网2、总线系统监控与性能评估计算机3、总线接口控制文件配置计算机4、1553B总线 5、总线网络测试仪 6、总线终端测试仪7、数字荧光示波器8、总线分离开关 9、仿真终端
具体实施例方式下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。本发明是一种适用于航天器系统的1553B总线网络仿真系统，如图1所示，包括以 太网1、总线系统监控与性能评估计算机2、总线接口控制文件配置计算机3、1553B总线4、 总线网络测试仪5、总线终端测试仪6、数字荧光示波器7、总线分离开关8、仿真终端9 (由 11台工业控制计算机及1553B板卡组成)，各设备之间以1553B总线和以太网形成的总线 网络进行数据交互。所述系统的工作原理如下系统启动后，各个设备进入准备工作状态下，启动总线 接口控制文件配置计算机3，进行系统配置，生成相应的配置文件，再通过以太网1将所生 成的配置文件发送给各个仿真工控机，进行仿真系统的配置，仿真工控机根据接收到的配 置文件配置完成后，系统开始仿真，实现远程控制系统运行、系统复位、系统重启的操作，在 系统运行时，连接在1553B总线4上的总线网络测试仪5和总线终端测试仪6，进行测试总 线上的短路、开路等信息，分析总线上传输的数据及总线负载情况，并通过数字荧光示波器7实时显示总线上的数据传输信息，进而实现总线分析及各仿真工控机间的数据通讯分析， 从而提高仿真系统的可靠性。各部分设备及功能具体描述如下以太网1作为仿真系统的服务支撑网络，实现对仿真系统的配置及仿真系统的启 动、停止及复位的远程控制，简化了设计投入。同时以太网1还模拟数据通路，实现模拟航 天器系统功能模块的仿真工控机之间的数据通信，构成仿真控制闭环，为总线网络的仿真 与分析提供服务支撑；总线系统接口控制文件配置计算机3完成对整个仿真系统的配置，配置信息(包 括系统结构配置和总线信息设置)通过以太网1发送到各仿真工控机上，完成对整个仿真 系统的配置；总线系统监控与性能评估计算机2通过以太网1接收仿真系统的接口控制文件配 置信息，并对总线网络中传输的数据实时解析，以曲线的形式进行实时显示和存储，方便历 史数据查询和故障分析；1553B总线4则用于实现对总线系统结构、总线消息传输及总线开关分离的模拟 与仿真。设计总线信息传输时尽可能真实地模拟实际航天器系统内的信息传输，以便进行 航天器系统的总线性能分析和评估；总线终端测试仪6采用AT15030，其具备以太网接口和1553B总线接口，可进行 1553B总线性能分析及总线终端的测试，总线终端测试仪6含有以太网接口和1553B总线接 口，可通过以太网1控制总线系统的测试过程、并将测试结果实时地发送到以太网1上，由 总线系统接口控制文件配置计算机3实现测试结果的实时显示和分析评估工作，并可以自 动生成测试报告，实现总线终端的测试；总线网络测试仪5为英国BCF公司的S2476N总线网络测试仪，可同时检测开路、 短路，屏蔽系统短路，插入损耗测试等，因此减少了检验一个完整1553B传输网络的时间， 而且还可以在一个系统中隔离出错误对象；数字荧光示波器7为四通道的泰克DP04104数字荧光示波器，可实现总线波形的 自动触发、捕获、实时显示和存储等功能，同时还可在回放历史波形时对总线的消息传输时 延等指标进行测量；总线分离开关8为总线分离装置，用于进行总线匹配终端切换，并抛弃分离段总 线、重新开始运行系统；仿真终端9包括1553B板卡和11台工业控制计算机(简称为“工控机”)，带有 1553B板卡的工控机P1至工控机P11共十一台工控机组成航天器系统，用于模拟实际的航天 器系统中的各功能模块。由总线系统接口控制文件配置计算机2根据各仿真工控机的接口 控制文件生成配置文件，通过以太网1发送到仿真工控机上，工控机根据配置信息进行配 置，接收命令指令实现系统仿真。以上各设备分别连接在1553B总线4和以太网1上，通过1553B总线4和以太网 形成的网络，实现设备间的数据传输。图2所示为系统工作流程图，系统工作过程具体如下1)启动系统，配置总线网络系统结构，所述的系统结构配置指设置参与仿真的工 控机仿真终端的数目和位置；
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2)进行接口文件消息的设置，设置步骤1)中系统结构里已经配置好的工控机仿 真终端的接收和发送数据的接口，以及具体的数据类型及数据量；3)判断是需要更新总线网络系统结构，如果需要更新，则重新进行总线系统结构 与总线消息的配置；若不需要更新系统结构，则进行步骤4仿真参数的设置；4)进行仿真参数设置，具体包括仿真时序的配置、仿真周期及工控计算机的IP地 址的设置；5)生成配置文件，并将配置文件发送给总线系统监控与性能评估计算机2，在总 线系统监控与性能评估计算机2上进行配置文件解析，将解析后的配置文件指令发送给各 个仿真工控机，进行仿真工控机的设置；6)在总线接口控制文件配置计算机上向配置的仿真工控机发送操作指令，进行系 统的远程控制仿真。具体的远程控制操作包括仿真开始、仿真停止以及仿真复位。7)若步骤6中是发送的仿真开始指令，则系统开始仿真，进入系统运行阶段，仿真 工控机间通过以太网和1553B总线组成的网络进行数据通讯，通过总线测试仪、网络测试 仪和示波器进行系统分析；8)若步骤6中发送的是仿真停止指令，则立即结束仿真；9)若步骤6中发送的是仿真复位指令，则返回到步骤4，重新进行仿真参数的设 置；10)仿真结束后，判断是否重启计算机，若重启计算机，则重新启动程序，进行新的 仿真系统结构配置；若不重启计算机，则系统进入等待状态，准备接收仿真指令。实施例以“系统运行”的实施例来说明本发明提供的仿真系统。步骤一、系统结构配置启动总线网络仿真系统，选择工控机P1至工控机P11共计十一台仿真工控机参与 本次仿真工作。工控机P1至工控机P5模拟实际航天器的一级段，其中工控机P1模拟I级伺 服控制器I，工控机P2模拟I级伺服控制器II，工控机P3模拟I级测量站点，工控机P4模 拟I级综合控制器，工控机P5模拟I级附加控制器；工控机P6至工控机Pltl模拟实际航天 器的第二级段，其中工控机P6模拟II级伺服控制器、工控机P7模拟II级测量站点，工控机 P8模拟II级光纤惯性组合，工控机P9模拟II级综合控制器，工控机Pltl模拟II级激光惯 性组合，工控机P11模拟箭载计算机。按照各台工控机的编号名称相应设置工控机的位置， 如工控机P1为设备1，工控机P2为设备2。步骤二 接口文件消息设置设置各个仿真工控机的输入接口、输入数据范围、输出接口及输出数据范围，具体
设置如下表所示
编号设备名称输入接口输入数据范围输出接口输出数据范围1工控机P1以太网接口1OxOOOO-Oxfffff1553B 接口 10xf800-0x07ff2工控机P2以太网接口 2OxOOOO-Oxfffff1553B 接口 20xf800-0x07ff
63工控机P3以太网接口 3OxOOOO-Oxfffff1553B 接口 30xf800-0x07ff4工控机P4以太网接口 4OxOOOO-Oxfffff1553B 接口 40xf800-0x07ff5工控机P5以太网接口 5OxOOOO-Oxfffff1553B 接口 50xf800-0x07ff6工控机P6以太网接口 6OxOOOO-Oxfffff1553B 接口 60xf800-0x07ff7工控机P7以太网接口 7OxOOOO-Oxfffff1553B 接口 70xf800-0x07ff8工控机P8以太网接口 8OxOOOO-Oxfffff1553B 接口 80xf800-0x07ff9工控机P9以太网接口 9OxOOOO-Oxfffff1553B 接口 90xf800-0x07ff10工控机Pltj以太网接口 10OxOOOO-Oxfffff1553B 接口 100xf800-0x07ff11工控机P11以太网接口 11OxOOOO-Oxfffff1553B 接口 110xf800-0x07ff步骤三判断是否需要更新结构按照步骤二设置好消息后，系统结构按照步骤一的配置，无需进行系统的更新，不 需要重新设置；步骤四仿真参数设置设定工控机1至工控机11的仿真周期均为20S，并设置工控机1至工控机11分 别对应的 IP 地址为192. 168. 0. 1-192. 168. 0. 11 ；步骤五配置文件设置根据步骤至步骤四的设置，在总线接口控制文件配置计算机上生成配置文件，再 将配置文件发送给总线监控与性能评估计算机，在总线监控与性能评估计算机上进行配置 文件解析，将解析后的配置文件指令发送给各个仿真工控机，进行仿真工控机的设置。配置 文件的具体格式如下
编号名称数据类型含义1设备名称Char[32]设备名称(工控机P1-P12)3主设备工作方式IntRT (远程终端)4备份方式Int单机5本机主备情况Int主机8总线配置方式Int单1553B总线
权利要求
一种适用于航天器系统的1553B总线网络仿真系统，其特征在于，包括1553B总线、以太网、总线网络测试仪、总线终端测试仪、数字荧光示波器、总线分离开关、仿真终端、总线系统性能评估计算机和总线接口控制文件配置计算机，各设备之间以1553B总线和以太网形成的总线网络进行数据交互；总线接口控制文件配置计算机通过由以太网及1553B总线形成的总线网络，向连接在总线网络中的仿真终端发送配置文件，进行信息传输，实现工控机仿真终端的远程控制；仿真终端用于模拟实际的航天器系统；总线终端测试仪含有以太网接口和1553B总线接口，进行1553B总线的性能测试与分析；总线网络测试仪含有1553B总线接口，进行测试与检查1553B总线的短路、开路；总线分离开关为总线分离装置，用于进行总线匹配终端切换，并抛弃分离段总线、重新开始运行系统；总线系统性能评估计算机通过以太网接收仿真系统的接口控制文件配置信息，对总线网络中传输的数据进行解析、显示及存储；数字荧光示波器用于实现总线波形的自动触发、捕获、实时显示和存储，并进行总线网络传输的数据的显示和分析。
2.根据权利要求1所述的一种适用于航天器系统的1553B总线网络仿真系统，其特征 在于，所述的仿真终端包括工业控制计算机和1553B板卡，工业控制计算机通过1553B板卡 连接1553B总线。
3.根据权利要求2所述的一种适用于航天器系统的1553B总线网络仿真系统，其特征 在于，所述的工业控制计算机含1553B接口和以太网接口。
4.根据权利要求2所述的一种适用于航天器系统的1553B总线网络仿真系统，其特征 在于，所述的工业控制计算机为11台。
5.根据权利要求1所述的一种适用于航天器系统的1553B总线网络仿真系统，其特征 在于，所述数字荧光示波器为四通道的数字荧光示波器。
6.根据权利要求1所述的一种适用于航天器系统的1553B总线网络仿真系统，其特征 在于，所述的总线系统性能评估计算以曲线的形式进行实时显示和存储。
全文摘要
本发明公开了一种适用于航天器系统的1553B总线网络仿真系统，属于航空航天、计算机仿真领域，包括1553B总线、以太网、总线网络测试仪、总线终端测试仪、数字荧光示波器、总线分离开关、仿真终端、总线系统性能评估计算机和总线接口控制文件配置计算，用于仿真分析实际航天器总线系统的信息传输及系统运行，本发明采用1553B总线网络代替传统电缆连接，通过具备标准数字接口的设备，并结合以太网通信，实现网络系统信息的数字化传输和综合利用，提高系统的可靠性及电磁兼容能力。本发明符合1553B规范，共存在一个网络仿真系统中，可用于航天器系统的分析、开发、测试等多个阶段，对于实际航天器的系统可靠性研究具有重要意义。
文档编号H04L12/40GK101977133SQ20101051815
公开日2011年2月16日 申请日期2010年10月25日 优先权日2010年10月25日
发明者侯砚泽, 徐利杰, 李广, 李玮, 王青, 董朝阳 申请人:北京航空航天大学