适用于深空探测器的综合电子系统硬件架构设计方法与流程

本发明涉及综合电子系统硬件架构设计方法，具体涉及一种适用于深空探测器的综合电子系统硬件架构设计的方法。

背景技术：

综合电子系统是深空探测器重要组成部分，主要承担深空探测器综合信息处理的任务，实现探测器器务管理、遥控遥测信息处理、数传信息处理、能源管理和热控管理功能，传统的探测器总体设计是将整器分解为结构、热控、总体电路、电源、测控、数管、姿轨控、推进、太阳翼以及有效载荷等分系统，然后各个分系统按照探测器总体提出的技术要求进行分系统设计和单机研制，最后再将所有分系统单机设备连接形成探测器，进行总装和综合测试。探测器各分系统由多台独立的下位机分别管理，再由器载计算机对其进行间接管理和控制。这种传统的电子系统硬件架构设计无法实现资源共享，造成器上指令线路、遥测线路以及数据交换线路复杂。

基于深空探测器对资源共享和减量的苛刻需求，对综合电子的系统设计提出很高要求。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种适用于深空探测器的综合电子系统硬件架构设计方法，根据深空探测任务的特点，实现对深空探测器各分系统单机之间的配电、遥测遥控以及数据交换、存储的功能。

根据本发明提供的一种适用于深空探测器的综合电子系统硬件架构设计方法，采用一体化硬件架构设计，以器载计算机为核心，将探测器各分系统作为一个整体，统筹分配资源，将探测器设计中的下位机合并成单机的功能模块，最终通过控制总线进行指令和数据的交互，实现探测器软件和硬件资源的共享。

分系统包括以smu单元为信息处理中枢，分别通过系统控制总线和串行通信总线，与gmu单元、plc单元、pdu单元、seu单元、qdu单元和geu单元相连，以实现与探测器其他系统之间的控制指令传送和数据交换。

所述的smu单元，实现探测器数据解析译码和遥控遥测、数据存储功能。

所述的gmu单元，实现探测器姿态轨道控制以及图像处理功能。

所述的plc单元，实现探测器有效载荷数据的收发和存储功能。

所述的seu单元，实现所述的smu单元的硬件接口扩展功能。

所述的qdu单元，实现探测器机构驱动和控制功能。

所述的geu单元，实现所述的gmu单元的硬件接口扩展功能。

所述的pdu单元，实现探测器的供配电管理功能。

本发明所提供的深空探测综合电子系统硬件架构设计方法，基于资源共享和减轻重量的重要思想，打破传统卫星电子设备分布式设计方案，对整器电子学设备进行功能梳理和重新整合，以器载计算机为核心，将探测器各分系统作为一个整体，统筹分配遥测、遥控以及加热器驱动控制等资源，将传统探测器设计中的下位机合并成单机的功能模块，最终通过控制总线进行指令和数据的交互，实现了探测器软件和硬件资源的共享，简化了硬件和电缆的复杂度，减轻了系统重量，减少了信息传输中转的路径，提高了系统的信息传递的可靠性。与此同时，采用这种一体化硬件架构的设计，将各分系统需求进行优化整合和资源合理再分配，从而满足了深空探测空间任务减重和快速响应的迫切要求。

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为本发明所提供的综合电子配电硬通道架构设计图；

图2为本发明所提供的综合电子遥测遥控硬通道架构设计图。

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，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1所示，本发明所提供的适用于深空探测器的综合电子系统硬件架构设计方法，由pdu单元，对smu单元、seu单元、qdu单元、geu单元和plc进行供电；由geu单元对gmu单元进行供电，以实现综合电子对各个系统单机供电的统一管理和分配。

如图2所示，smu单元作为核心，与gmu单元、plc单元通过控制总线连接，以实现指令分发、遥测采集和数据广播交换；smu单元与gmu单元、seu单元、qdu单元和geu单元通过串行通信总线实现指令分发和遥测采集；gmu单元与plc单元、qdu单元和geu单元通过串行通信总线实现指令分发和遥测采集；seu单元与pdu单元通过串行通信总线实现指令分发和遥测采集。

深空探测器所处的工作环境距离地球非常遥远，与常规地球人造卫星相比，客观上存在器地通信时延大，且存在太阳遮挡导致器地通信中断的日凌现象，这就需要深空探测器自身内部指令和数据的传送的总线通信路径具备灵活性和自主性，以克服地球测控站遥控遥测不及时以及无法实现遥控遥测的困难。通过本发明硬件架构的设计的信息传输路径，能够保证深空探测器对各类信息统筹分配、高效传送，为实现深空探测器在轨飞行各阶段自主智能管理创造条件。

本发明方法在应用的过程中，需要将各类信息综合处理，按照信息类型、重要性和时效性等属性进行分类，优化配置，充分实现信息传递路由的时效和可靠，为深空探测器自主故障管理等应急情况下自救提供保证。

采用集中和分散的总线拓扑模式，设计综合电子硬件架构，依据探测器各分系统功能进行划分，可重构性强，在深空探测中遇到突发故障而且地面排故不及时的情况下，能够自主隔离发生故障单元，能够实现整器故障的隔离控制，不至于造成整器飞行任务的成败。

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化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，

本技术：
的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

技术特征：

技术总结
本发明提供了一种适用于深空探测器的综合电子系统硬件架构设计方法，采用一体化硬件架构设计，以器载计算机为核心，将探测器各分系统作为一个整体，统筹分配资源，将探测器设计中的下位机合并成单机的功能模块，最终通过控制总线进行指令和数据的交互，实现探测器软件和硬件资源的共享。本发明方法是一种面向工程实际的综合电子系统硬件架构设计的方法，具有工程实用价值。

技术研发人员：何振宁;谢攀;陆希;朱新波;牛俊坡
受保护的技术使用者：上海卫星工程研究所
技术研发日：2018.07.02
技术公布日：2018.12.28