专利名称：卫星通讯1553b地面检测系统及其检测方法
技术领域：
本发明涉及一种航空航天用地面检测系统，尤其涉及一种卫星通讯1553B地面检 测系统及其检测方法。
背景技术：
目前的1553B地面检测系统多采用单片机加1553B控制芯片的方式控制完成 1553B通信，电路板上同时含有AD和DA芯片，AD芯片完成遥测数据采集输入，DA芯片完成 遥控指令输出。此种检测系统与电脑通讯方式多采用串口方式或USB方式，串口方式编程 容易但数据传输率较低且大部分笔记本电脑串口逐渐取消使其应用受限，USB方式适用范 围广速率快但编程较复杂，以上两种方案中存在一个共同的难点在于单片机与电脑间数据 格式的定义及通讯协议的规定，不同开发人员设计的格式及协议差异较大，以上两种方案 电脑与单片机程序复杂度高，可靠性差，通用性不强。含AD、DA芯片的电路模块涉及模拟量 的处理，将模拟电路与1553B数字电路混合在一起还容易引起电路干扰，卫星通讯可靠性 要求很高，将AD、DA电路与1553B通讯电路分开成两部分独立电路将有助于提高通讯可靠 性。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种卫星通讯1553B地面检测系统及 其检测方法。该系统利用成熟1553B仿真卡及通用函数库，通过程序控制实现对航空航天 设备的控制、数据采集、广播消息、数据注入等功能的模拟，为航空航天产品提供了良好的 测试平台。为了实现上述发明目的，本发明提供的卫星通讯1553B地面检测系统，包括 1553B仿真卡、遥控遥测板以及控制系统，所述1553B仿真卡插入电脑主机中，并与航空航 天设备的1553B总线连接，用于仿真总线BC，通过该1553B总线与航空航天设备相连，发送 1553B指令接收卫星数据；所述遥控遥测板采用单片机架构，与电脑通过USB接口互连，与 航空航天设备通过专用电缆连接传输遥控信号以及遥测信号；所述控制系统用于处理常规 任务及突发请求。常规任务如周期查询航空航天设备状态、读取卫星数据、发送时间码消 息给航空航天设备等。突发请求如向航空航天设备发送指令改变其工作模式、设置卫星工 作参数等。控制系统提供可视化界面，使各项操作简明方便，屏蔽总线低层协议，使操作者 只需改变选择项即可对航空航天设备进行控制。另外，所述遥控遥测板包括微处理器、USB通讯模块、遥控模块以及遥测模块。所述微处理器选用8位单片机，通过在线下载接口刷新运行程序，既满足应用需 要又节省了成本。所述USB通讯模块能够仿真硬件全双工串口，内置收发缓冲区，支持通讯波特率 50bps 2Mbps。支持串口发送使能、串口接收就绪等传输速率控制信号和MODEM联络信号， 提供Windows操作系统下的驱动程序。
所述遥控模块主要由3线 8线译码器和双路驱动单元构成。工作时单片机通过 控制总线控制译码器选通要发送控制电平的那一路信号线，发送脉冲信号作为启动或关闭的遥控指令。所述遥测模块主要由A/D转换器、多路开关电路组成，遥测模块对应用提供了较 高的测量精度和更多的输入接口。常用航空航天设备数据采集精度为8-10位，所述A/D转 换器采用高速12位逐次比较型转换器，常用航空航天设备模拟量遥测为10-20路，所述多 路开关提供32路模拟量输入接口。另外，本发明提供的卫星通讯1553B地面检测系统的检测方法，包括如下步骤1)运行控制系统，选择文件存储路径，生成数据保存文件、设备状态文件；2)对1553B仿真卡进行硬件初始化，下载配置文件并进行自检，自检正确后生成 卫星通讯协议用到的各种消息，消息设置包括航空航天设备RT地址、命令字接收字地址、 消息收发类型、命令类型、消息总线路径、数据存储地址等项目；3)由控制系统控制1553B仿真卡查询航空航天设备状态字，1553B总线采用A、B 两条线路冗余设计，通讯在以上两条通路中任意一条进行，当控制系统在其中一条线路上 未查询到航空航天设备状态字的正确返回时，将自动切换到另一条通讯线路上继续查询状 态字，而若查询到正确的状态字时，则将所述步骤2)中生成的消息组织成消息帧，发送至 航空航天设备获取数据或将指令传递给航空航天设备；4)控制系统将收到的科学数据存储、显示、分析，如果科学数据数据量较大可以采 用二进制码存储以节省空间，如果数据量不大采用字符方式存储以方便使用通用工具进行 查看，数据的采用数值、曲线、图像三种显示方式，数值显示为从科学数据包中直接读取数 据解码并以数字方式显示；曲线显示将某一科学数据前后数据包中的数值点用曲线连接； 图像显示将相关联数据以图像显示，利用图像中色彩亮度的不同区分数值高低，数据分析 包括前后数据量的连贯性、均值、方差等变化；5)由控制系统向遥控遥测板发送收集遥测指令，遥控遥测板收到指令后根据卫星 协议在指定的线路进行遥测数据采集并通过USB总线传递给控制系统，由控制系统完成遥 测数据的存储、显示、分析；6)查看是否需要发送遥控指令，如果不需要发送遥控指令，则本次卫星通讯结束， 如果需要发送遥控指令，由控制系统向遥控遥测板发送指令，遥控遥测板收到指令后根据 卫星协议在指定的线路进行高低电平的控制，完成本次卫星通讯。本发明的卫星通讯1553B地面检测系统及其检测方法，可靠性高、适用性广、使用 方便的地面检测系统。该系统将复杂的1553B总线通讯协议对用户透明化，用户只需选择 需要完成的任务，具体总线协议实现由控制系统低层软件完成。图形化的数据显示使用户 实时获取数据信息，及时了解航空航天设备状态与性能。控制系统对卫星工作状态进行分 析并做好相应记录，数据的自动分析简化了用户后期处理的工作，降低了长时间大数据分 析难度。该系统可以由笔记本电脑为载体，体积小巧便于携带，适合户外试验。
图1是本发明的卫星通讯地面检测系统的系统组成原理示意图。图2是本发明的卫星通讯地面检测系统中的遥控遥测板硬件结构示意图。
图3是本发明的卫星通讯地面检测系统的检测方法的流程图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的卫星通讯1553B地面检测系统及其检测方法进行详细 的说明。图1是本发明的卫星通讯地面检测系统的系统组成原理示意图。如图1所示，本 发明的卫星通讯地面检测系统包括1553B仿真卡、遥控遥测板以及控制系统。1553B仿真 卡选用PCMCIA接口，插入电脑PCMCIA接口内，1553B仿真卡通过1553B电缆与航空航天设 备相连。遥控遥测板通过USB线与电脑相连，通过导线直接与航空航天设备相连，其中遥控 线用于遥控遥测板向航空航天设备发送电平信号，遥测线用于遥控遥测板采集航空航天设 备的电平信号。图2是本发明的卫星通讯地面检测系统中的遥控遥测板硬件结构示意图。如图2 所示，本发明的卫星通讯地面检测系统的遥控遥测板可以采用8位单片机架构，主要结构 由四部分组成微处理器、USB通讯模块、遥控模块以及遥测模块，其中，(1)微处理器选用低功耗、适用面广的8位单片机，芯片上拥有系统可编程Flash， 通过在线下载接口可以方便的刷新运行程序。(2)USB通讯模块能够仿真硬件全双工串口，内置收发缓冲区，支持通讯波特率 50bps 2Mbps。支持串口发送使能、串口接收就绪等传输速率控制信号和MODEM联络信号， 提供Windows操作系统下的驱动程序。(3)遥控模块主要有由3线一 8线译码器和双路驱动单元构成。工作时CPU通过 控制总线控制译码器选通要发送控制电平的那一路信号线，发送脉冲信号作为启动或关闭 的遥控指令。(4)遥测模块主要由A/D转换器、多路开关电路组成。为使控制采集过程更加方 便，必须加上多路模拟开关和数字I/O端口。A/D转换芯片是一款高速12位逐次比较型A/ D转换器，内置双极性电路构成的混合集成转换芯片。另外，将卫星通讯地面检测系统与航空航天设备连接后，即可按照如下方法与航 空航天设备进行通讯。图3是本发明的卫星通讯地面检测系统的检测方法的流程图。如图3所示，本发 明提供的卫星通讯1553B地面检测系统的检测方法，包括如下步骤1)运行控制系统，选择文件存储路径，生成数据保存文件、设备状态文件；2)对1553B仿真卡进行硬件初始化，下载配置文件并进行自检，自检正确后生成 卫星通讯协议用到的各种消息，消息设置包括航空航天设备RT地址、命令字接收字地址、 消息收发类型、命令类型、消息总线路径、数据存储地址等项目；3)由控制系统控制1553B仿真卡查询航空航天设备状态字，1553B总线采用A、B 两条线路冗余设计，通讯可以在以上两条通路中任意一条进行，当控制系统在其中一条线 路上未查询到航空航天设备状态字的正确返回时，将自动切换到另一条通讯线路上继续查 询状态字，而若查询到正确的状态字时，则将步骤2)中生成的消息组织成消息帧，发送至 航空航天设备获取数据或将指令传递给航空航天设备；例如，为获取航空航天设备科学数据需要将以下三条消息组织成消息帧，发送矢量字、发送数据、消息帧结束，消息帧的组织还包括通道选择以及消息帧时间设置，发送消 息帧后，需对收到的矢量字进行判读，了解航空航天设备数据准备情况，收到航空航天设备 发送的数据后需要将数据从1553B仿真卡中读取存储到电脑中步骤1)生成的文件中；4)控制系统将收到的科学数据存储、显示、分析，如果科学数据数据量较大可以采 用二进制码存储以节省空间，如果数据量不大采用字符方式存储以方便使用通用工具进行 查看，数据的采用数值、曲线、图像三种显示方式，数值显示为从科学数据包中直接读取数 据解码并以数字方式显示；曲线显示将某一科学数据前后数据包中的数值点用曲线连接； 图像显示将相关联数据以图像显示，利用图像中色彩亮度的不同区分数值高低，数据分析 包括前后数据量的连贯性、均值、方差等变化；5)由控制系统向遥控遥测板发送收集遥测指令，遥控遥测板收到指令后根据卫星 协议在指定的线路进行遥测数据采集并通过USB总线传递给控制系统，由控制系统完成遥 测数据的存储、显示、分析；6)查看是否需要发送遥控指令，如果不需要发送遥控指令，则本次卫星通讯结束。 如果需要发送遥控指令，则由控制系统向遥控遥测板发送指令，遥控遥测板收到指令后根 据卫星协议在指定的线路进行高低电平的控制，完成本次卫星通讯。
权利要求
一种卫星通讯1553B地面检测系统，其特征在于，包括1553B仿真卡、遥控遥测板以及控制系统，所述1553B仿真卡插入电脑主机中，并与航空航天设备的1553B总线连接，用于仿真总线BC，通过该1553B总线与航空航天设备相连，发送1553B指令接收卫星数据；所述遥控遥测板采用单片机架构，与电脑通过USB接口互连，与航空航天设备通过专用电缆连接传输遥控信号以及遥测信号；所述控制系统用于周期查询航空航天设备状态、读取卫星数据、发送时间码消息给航空航天设备，以及向航空航天设备发送指令改变其工作模式或者设置卫星工作参数。
2.如权利要求1所述的卫星通讯1553B地面检测系统，其特征在于，所述遥控遥测板包 括微处理器、USB通讯模块、控制模块以及数据采集模块，所述微处理器选用8位微处理器，芯片上拥有在系统可编程Flash，通过在线下载接口 刷新运行程序；所述USB通讯模块能够仿真硬件全双工串口，内置收发缓冲区，支持通讯波特率 50bps 2Mbps，支持包括串口发送使能以及串口接收就绪的传输速率控制信号和MODEM联 络信号，提供Windows操作系统下的驱动程序；所述遥控模块由3线 8线译码器和双路驱动单元构成。工作时CPU通过控制总线控 制译码器选通要发送控制电平的信号线，向此信号线发送脉冲信号作为启动或关闭的遥控 指令；所述遥测模块由A/D转换器、多路开关电路组成，该遥测模块对应用提供较高的测量 精度和更多的输入接口，所述A/D转换器采用高速12位逐次比较型转换器，所述多路开关 提供32路模拟量输入接口。
3.一种卫星通讯1553B地面检测系统的检测方法，其特征在于，包括如下步骤1)运行控制系统，选择文件存储路径，生成数据保存文件、设备状态文件；2)对1553B仿真卡进行硬件初始化，下载配置文件并进行自检，自检正确后生成卫星 通讯协议用到的各种消息，消息设置包括航空航天设备RT地址、命令字接收字地址、消息 收发类型、命令类型、消息总线路径、数据存储地址；3)由控制系统控制1553B仿真卡查询航空航天设备状态字，1553B总线采用A、B两 条线路冗余设计，通讯在以上两条通路中任意一条进行，当控制系统在其中一条线路上未 查询到航空航天设备状态字的正确返回时，将自动切换到另一条通讯线路上继续查询状态 字，而若查询到正确的状态字时，则将所述步骤2)中生成的消息组织成消息帧，发送至航 空航天设备获取数据或将指令传递给航空航天设备；4)控制系统将收到的科学数据存储、显示、分析，如果科学数据数据量较大可以采用 二进制码存储以节省空间，如果数据量不大采用字符方式存储以方便使用通用工具进行查 看，数据的采用数值、曲线、图像三种显示方式，数值显示为从科学数据包中直接读取数据 解码并以数字方式显示；曲线显示将某一科学数据前后数据包中的数值点用曲线连接；图 像显示将相关联数据以图像显示，利用图像中色彩亮度的不同区分数值高低，数据分析包 括前后数据量的连贯性、均值、方差等变化；5)由控制系统向遥控遥测板发送收集遥测指令，遥控遥测板收到指令后根据卫星协议 在指定的线路进行遥测数据采集并通过USB总线传递给控制系统，由控制系统完成遥测数据的存储、显示、分析；6)查看是否需要发送遥控指令，如果不需要发送遥控指令，则本次卫星通讯结束，如果 需要发送遥控指令，则由控制系统向遥控遥测板发送指令，遥控遥测板收到指令后根据卫 星协议在指定的线路进行高低电平的控制，完成本次卫星通讯。
4.如权利要求3所述的卫星通讯1553B地面检测系统的检测方法，其特征在于，所述遥 控遥测板包括微处理器、USB通讯模块、控制模块以及数据采集模块，所述微处理器选用8位微处理器，芯片上拥有在系统可编程Flash，通过在线下载接口 刷新运行程序；所述USB通讯模块能够仿真硬件全双工串口，内置收发缓冲区，支持通讯波特率 50bps 2Mbps，支持包括串口发送使能以及串口接收就绪的传输速率控制信号和MODEM联 络信号，提供Windows操作系统下的驱动程序；所述遥控模块由3线 8线译码器和双路驱动单元构成。工作时CPU通过控制总线控 制译码器选通要发送控制电平的信号线，发送脉冲信号作为启动或关闭的遥控指令；所述遥测模块由A/D转换器、多路开关电路组成，该遥测模块对应用提供较高的测量 精度和更多的输入接口，所述A/D转换器采用高速12位逐次比较型转换器，所述多路开关 提供32路模拟量输入接口。
全文摘要
本发明提供一种卫星通讯地面检测系统及其检测方法。该检测系统包括1553B仿真卡、遥控遥测板以及控制系统，1553B仿真卡插入电脑主机中，通过1553B电缆与航空航天设备相连；遥控遥测板采用单片机架构，与电脑通过USB接口互连，与航空航天设备通过专用电缆连接传输遥控信号以及遥测信号；控制系统用于周期查询航空航天设备状态、读取卫星数据、发送时间码消息给航空航天设备，以及向航空航天设备发送指令改变其工作模式或者设置卫星工作参数。本发明的检测系统利用成熟1553B仿真卡及其通用函数库，通过设计通用控制界面，实现对航空航天设备的控制、数据采集、广播消息、数据注入等功能的模拟，为航空航天产品提供了良好的测试平台。
文档编号G05B19/418GK101839969SQ20091008039
公开日2010年9月22日 申请日期2009年3月20日 优先权日2009年3月20日
发明者何宝宇, 孙茂华, 张升伟, 李靖 申请人:中国科学院空间科学与应用研究中心