测运控对接测试方法、系统、电子设备及介质与流程

1.本技术涉及卫星测运控技术领域，具体涉及一种测运控对接测试方法、系统、电子设备及介质。


背景技术：

2.随着科学技术的发展，世界上各个国家都纷纷开始了对空间的探索，抢夺空间资源。从上世纪末开始，我国在空间技术和航天领域取得了许多伟大的成就，我国的航天实验已经进入发展的快车道。
3.在通信技术与中央处理器高速发展的趋势下，卫星产品由原来的高轨、大卫星主导开始向小卫星星座变革，著名的由铱星星座、oneweb星座、starlink星座等，卫星由传统的数颗向数百、数千乃至数万颗方向发展，如space-x的星链计划共4万多颗卫星，目前每月生产120颗卫星，这就对传统的卫星研制模式和研制能力发起了挑战。
4.卫星的研制分为ait(总装、集成、测试与试验)三大阶段，其中作为最为重要的测试与试验阶段，其对卫星研制的关键占比和时间占比都尤为重要。传统卫星的研制下，测试系统针对的都是一星一测，而如何利用有限的资源针对批量化测试变成了一个急需解决的问题。传统卫星的研制周期为5～10年，即使小卫星研制也长达2～3年，无法适应当前和未来星座计划的研制需求。因此，必须采用一种新的研制模式来保证卫星研制数量的提升、研制周期的大幅缩短。
5.其中，卫星在轨运行后，地面站作为唯一与卫星的通信装置，承担着不可替代的作用。因此，必须在卫星发射前通过与地面站进行测控、运控对接测试，进而验证地面站的通信功能，以保证卫星在轨后能够地面站能够与卫星保持顺畅的通信和控制能力。传统的测运控对接测试方法将卫星处于地面站的较远处，对场地和周围电磁环境提出了较高的要求，同时由于卫星处于常温常压下，无法较好的模拟卫星在轨时的太空环境状态。


技术实现要素：

6.为了解决小卫星测运控对接的重复测试和空间环境模拟问题，本发明采用了天线二次无线转发的布局，空间环境模拟设备卫星无线供电的方式，以及创新型的空间环境模拟状态下的新型测试流程与方法，从装置、布局和测试模式上解决了传统测运控对接对场地、环境、重复测试等问题。
7.本技术提供一种微小卫星在空间环境模拟下的测运控对接测试方法，所述方法包括：
8.建立控制站、空间环境装置及其内部被测卫星之间的通信链路；
9.配置环境参数及测试参数；
10.根据环境参数模拟被测卫星所在环境并根据测试参数进行测运控对接测试，得到测试结果。
11.可选的，所述建立地面站与空间环境模拟设备及其内部被测卫星之间的通信链路
包括以下至少一种或多种：
12.所述地面站通过网线与所述空间环境模拟设备连接；
13.所述地面站与标塔通过无线信号连接；
14.所述标塔与所述被测卫星通过无线信号连接。
15.可选的，所述根据环境参数模拟被测卫星所在环境并根据测试参数进行测运控对接测试，得到测试结果包括：
16.执行总计时循环；
17.触发执行温段测试任务；
18.上下行数据发送接收；
19.生成测试结果；
20.进入下一温段任务待触发；
21.关闭计时循环。
22.可选的，所述上下行数据发送接收包括：
23.发送光照系统启动指令，测量被测卫星被光照时的充电电流是否正常；
24.若是，则发送空间环境模拟设备启动指令，测量空间环境内真空度是否达标；
25.若是，则测量控温点数据是否达标；
26.若是，则开启对接测试，判断天线跟踪接收是否已锁定；
27.若是，则判断遥控上行数据发送接收是否成功；
28.若是，则判断遥测下行数据发送接收是否成功；
29.若是，则生成测试结果。
30.本技术还提供一种微小卫星在空间环境模拟下的测运控对接测试系统，所述系统包括：地面站、标塔、空间环境模拟设备和至少一个被测卫星；其中，
31.所述被测卫星被设置于所述空间环境模拟设备内部；
32.所述地面站通过所述标塔与所述被测卫星建立信号链接，至少用于进行上下行数据传输测试；
33.所述空间环境模拟设备内包括光照系统、真空系统，所述光照系统和所述真空系统与所述地面站建立链接并受控模拟所述被测卫星所在真实空间环境。
34.可选的，所述地面站包括：
35.基带控制处理器，其连接空间环境模拟设备；
36.信道模拟器，其连接所述基带控制处理器；
37.测运控天线，其连接所述信道模拟器；所述测运控天线与所述标塔通信。
38.可选的，所述标塔包括：
39.第一测试天线，其与所述地面站通信；
40.第一转发天线，其与所述第一测试天线连接；第一转发天线与所述空间环境模拟设备通信。
41.可选的，所述空间环境模拟设备包括:
42.第二转发天线，其与所述标塔通信；
43.第二测试天线，其与所述第二转发天线连接，用于与所述被测卫星建立链接；
44.光照系统，其与所述地面站连接，用于向所述被测卫星提供卫星充电所需光照；及
45.真空系统，其内部包含所述第二测试天线、所述光照系统和至少一个所述被测卫星并构建真空的模拟环境。
46.本技术提供一种电子设备，包括：
47.一个或多个处理器；
48.存储装置，用于存储一个或多个程序；
49.当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现所述的方法。
50.本技术提供一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现所述的方法。
51.本技术提供了一种在空间环境模拟下的测运控对接测试系统及方法，与传统的测试方法相比，将空间模拟与测运控对接共型设计，简化了测试流程；同时模拟了真实空间环境，大大提高了测试准确性。
附图说明
52.图1示出了本技术在空间环境模拟下的测运控对接测试系统的结构示意图。
53.图2示出了本技术在空间环境模拟下的测运控对接测试方法的示意图。
54.图3示出了步骤s100的具体流程图。
55.图4示出了步骤s200的具体流程图。
56.图5示出了步骤s300的具体流程图。
57.图6示出了实施例中在空间环境模拟下的测运控对接测试方法的具体流程图。
具体实施方式
58.以下由特定的具体实施例说明本技术的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本技术的其他优点及功效。
59.在下述描述中，参考附图，附图描述了本技术的若干实施例。应当理解，还可使用其他实施例，并且可以在不背离本技术的精神和范围的情况下进行机械组成、结构、电气以及操作上的改变。下面的详细描述不应该被认为是限制性的，这里使用的术语仅是为了描述特定实施例，而并非旨在限制本技术。
60.虽然在一些实例中术语第一、第二等在本文中用来描述各种元件，但是这些元件不应当被这些术语限制。这些术语仅用来将一个元件与另一个元件进行区分。
61.再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在的特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“a、b或c”或者“a、b和/或c”意味着“以下任一个：a；b；c；a和b；a和c；b和c；a、b和c”。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。
62.如图1所示，整个测试方法和系统共分成三个部分：地面站、标塔和空间环境模拟设备。
63.其中，地面站主要包括测运控天线、信道模拟器、基带控制处理器。地面站主要完成上行遥控数据从软件到天线的发射，包括信息的调制、编码，信道的链路衰减、多普勒、延时调节，无线信号方位角度的调节。
64.标塔主要包含测试天线、转发天线和对应的高频电缆组件。标塔部分主要完成多个场景间的测控、运控信号无线转接。
65.空间环境模拟设备包含设备本体，内部包含光照系统、测试天线、穿墙电缆组件，外部包含转发天线。至少一颗被测卫星被置于空间环境模拟设备之中。空间环境模拟设备提供真空环境、高低温环境、背景辐射，内部放置测试天线提供无线测运控信号，放置光照系统为卫星太阳翼充电。
66.更为具体的，微小卫星在空间环境模拟下的测运控对接测试系统主要需实现的功能包括：
67.地面站遥控上行发送功能：
68.包括：从地面站发送卫星上行指令通过多级转发后使处于空间环境模拟设备内的卫星接收；
69.卫星下行遥测数据显示：
70.包括：从卫星发出的遥测经多级转发后使远处位于空间环境模拟设备外的地面站接收并显示。
71.卫星信道模拟：
72.包括：通过多级转发的链路计算和测量，使用信道模拟设备将通信信号修正为真实在轨信号。
73.卫星无线供电及控制：
74.包括：通过地面站系统对空间环境模拟设备内的光照装置进行控制，给卫星进行无线供电。
75.整个系统按空间分布分为三个区域，区域间通过卫星测运控天线无线连接、网络tcp/ip有线连接。区域内部通过射频电缆、中频电缆、网络tcp/ip有线连接及天线无线连接。连接顺序如下：
76.基带控制处理器与光照系统通过网线tcp/ip连接；
77.基带控制处理器通过中频电缆与信道模拟器连接；
78.信道模拟器通过射频电缆与测运控天线连接；
79.测运控天线与第一测试天线通过无线对准连接；
80.第一测试天线与第一转发天线通过射频电缆连接；
81.第一转发天线与第二转发天线通过无线对准连接；
82.第二转发天线通过射频电缆与第二测试天线连接；
83.第二测试天线与被测卫星通过无线连接；
84.光照系统通过光辐射与被测卫星连接。
85.本实施例中，所述空间环境模拟设备包括:
86.第二转发天线，其与所述标塔通信；
87.第二测试天线，其与所述第二转发天线连接，用于与所述被测卫星建立链接；
88.光照系统，其与所述地面站连接，用于向所述被测卫星提供卫星充电所需光照；及
89.真空系统，其内部包含所述第二测试天线、所述光照系统和至少一个所述被测卫星并构建真空的模拟环境。
90.如图2-6所示，本技术提供了一种微小卫星在空间环境模拟下的测运控对接测试方法，其特征在于，所述方法包括：
91.s100，建立控制站、空间环境装置及其内部被测卫星之间的通信链路；
92.s200，配置环境参数及测试参数；
93.s300，根据环境参数模拟被测卫星所在环境并根据测试参数进行测运控对接测试，得到测试结果。
94.图6示出了本实施例中测试方法的具体流程图。以下结合附图3-5对于图2和图6的内容做进一步阐述。
95.步骤s100建立控制站、空间环境装置及其内部被测卫星之间的通信链路；主要包括：
96.所述地面站通过网线与所述空间环境模拟设备连接；
97.所述地面站与标塔通过无线信号连接；
98.所述标塔与所述被测卫星通过无线信号连接。
99.具体的，图3示出了步骤s100的具体流程图，即依次完成以下连接：
100.基带控制处理器与光照系统通过网线tcp/ip连接；
101.基带控制处理器通过中频电缆与信道模拟器连接；
102.信道模拟器通过射频电缆与测运控天线连接；
103.测运控天线与第一测试天线通过无线对准连接；
104.第一测试天线与第一转发天线通过射频电缆连接；
105.第一转发天线与第二转发天线通过无线对准连接；
106.第二转发天线通过射频电缆与第二测试天线连接；
107.第二测试天线与被测卫星通过无线连接；
108.光照系统通过光辐射与被测卫星连接。
109.具体参阅图4，图4示出了步骤s200的具体流程图。所述步骤200配置环境参数及测试参数包括以下至少一种或多种：
110.配置信源、配置调制解调模式、配置多项式参数配置、配置遥测数据解析公式参数、配置信道模拟器环路、配置射频链路衰减值、配置天线指向参数、配置跟踪闭环pid参数、配置光照系统照度、配置加电时间配置、配置空间环境模拟设备真空度、配置空间环境模拟设备高低温限值、配置循环次数。
111.具体的，配置环境参数及测试参数具体如下：
112.1.基带控制处理器设置信源、调制解调为扩频非相干模式、多项式参数配置、遥测数据解析公式参数配置。
113.2.信道模拟器环路配置、射频链路衰减值配置(典型值60db，1～110db可调)。
114.3.天线指向参数配置、跟踪闭环pid参数配置。
115.4.光照系统照度、加电时间配置。
116.5.空间环境模拟设备真空度、高低温限值、循环次数配置。
117.图5示出了步骤s300的具体实施步骤。所述步骤300可选的，所述上下行数据发送
接收包括：
118.发送光照系统启动指令，测量被测卫星被光照时的充电电流是否正常；
119.若是，则发送空间环境模拟设备启动指令，测量空间环境内真空度是否达标；
120.若是，则测量控温点数据和测温点是否达标；
121.优选的，对应于图6中所示的测量控温点数据和测温点，测量控温点数据包括快温变降温段测试、低温段测试、快温变升温段测试、高温段测试。在模拟太空环境之中，被测卫星及整个模拟环境内的温度变化区间约为
±
70℃，但是该温度变化不是稳步改变的。快温变降温段测试、低温段测试、快温变升温段测试、高温段测试分别用于模拟被测卫星在被不同光照强度之下发生不同温度变化情况，以及在这些情况下被测卫星的表现。
122.其中，快温变降温段测试，是指在被测卫星从高温段开始降温且单位时间内温度变化幅度较大的温度变化情况。例如，在从﹢70℃到-70℃降温过程中，从﹢10℃到-20℃的区间内降温速度明显，则该区间内为快温变降温段。对应于光照系统，是指其光照强度迅速减弱的模拟状态。
123.低温段测试，是指在低温太空模拟环境下接近于-70℃的稳态低温阶段。对应于光照系统，是指其光照强度低或关闭光照系统的模拟状态。
124.快温变升温段测试，是指单位时间内温度变化幅度较大的升温过程。例如，在从-70℃到+70℃升温过程中，从-20℃到+10℃的区间内降温速度明显，则该区间内为快温变升温段。对应于光照系统，是指其光照强度持续快速变强的模拟状态。
125.高温段测试，是指在高温太空模拟环境下接近于+70℃的稳态低温阶段。对应于光照系统，是指其保持高光照强度的模拟状态。
126.对于上述各温度变化幅度、低温和高温判断阈值属于本领域公知技术，包括
±
70℃，-20℃和+10℃均为实施例中用于举例说明的示例，属于测运控对接测试中所公知的被测卫星在通常情况下会经历的温度变化情况，用于详细阐述本技术中关于步骤s300的具体实施方式，对于本技术方案及保护范围不具有限定作用。因此，关于上述情况的具体判断阈值，本实施例不再赘述。
127.若是，则开启对接测试，判断天线跟踪接收是否已锁定；
128.若是，则判断遥控上行数据发送接收是否成功；
129.若是，则判断遥测下行数据发送接收是否成功；
130.若是，则生成测试结果。
131.上述实施例仅例示性说明本技术的原理及其功效，而非用于限制本技术。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本技术的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本技术所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本技术的权利要求所涵盖。