一種衛(wèi)星控制測試設(shè)備自動檢測系統(tǒng)及檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種衛(wèi)星控制測試設(shè)備的自動化檢測系統(tǒng)及檢測方法，屬于衛(wèi)星控制 測試領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 衛(wèi)星控制測試設(shè)備是重要的綜合測試設(shè)備，主要用于衛(wèi)星姿態(tài)軌道控制分系統(tǒng)的 測試。針對衛(wèi)星控制測試設(shè)備的故障檢查，一般安排在測試前進(jìn)行，如果檢查結(jié)果正常，即 認(rèn)為設(shè)備狀態(tài)良好。然而，在實(shí)際衛(wèi)星測試過程中，經(jīng)常發(fā)生控制測試設(shè)備使用中出現(xiàn)故障 的情況。傳統(tǒng)的設(shè)備測試前校準(zhǔn)的方法已經(jīng)不能滿足測試安全生產(chǎn)的需要。
[0003] 衛(wèi)星測試是控制分系統(tǒng)工作狀態(tài)主要依賴于衛(wèi)星遙測數(shù)據(jù)進(jìn)行判讀，缺少一種直 接判讀地面設(shè)備輸出信號是否異常的手段。當(dāng)某些衛(wèi)星遙測判讀出有故障時，沒法區(qū)分是 地面設(shè)備故障還是星上設(shè)備的故障。比如紅外地球敏感器的時鐘和基準(zhǔn)信號是由真實(shí)紅外 地球敏感器頭部提供的，而地球方波信號是由地面測試設(shè)備提供的，這些信號耦合成紅外 地球信號。因此當(dāng)遙測中的紅外信號不正常時，無法分辨故障來自地面測試設(shè)備還是星上 真實(shí)部件。
[0004] 綜上所述，實(shí)時自動檢測衛(wèi)星控制測試設(shè)備輸出信號是否正常工作，并自動校準(zhǔn) 不正常工作的信號，可以提高衛(wèi)星控制測試設(shè)備的可靠性，是未來衛(wèi)星控制測試設(shè)備的發(fā) 展方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明技術(shù)解決問題：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種衛(wèi)星控制測試設(shè)備的自動 化檢測系統(tǒng)及檢測方法，能夠?qū)崟r的檢測衛(wèi)星控制測試設(shè)備的相關(guān)信號，并自動校準(zhǔn)不正 常工作的信號，對于提高衛(wèi)星測試的可靠性有重要意義。
[0006] 本發(fā)明技術(shù)解決方案：一種衛(wèi)星控制測試設(shè)備自動檢測系統(tǒng)，包括信號采集模塊、 信號判讀模塊、信號校準(zhǔn)模塊和數(shù)據(jù)存儲顯示模塊。
[0007] 信號采集模塊測量衛(wèi)星控制測試設(shè)備的相關(guān)信號，并將信號的測量信息送給信號 判讀模塊進(jìn)行判讀。被測信號包括陀螺脈沖源、陀螺恒流源、紅外地球敏感器方波、紅外基 準(zhǔn)、紅外時鐘信號。信號采集模塊采用ARM處理器為核心構(gòu)建。
[0008] 信號判讀模塊根據(jù)動力學(xué)的給定判讀被測信號是否正常工作。主要判讀方法有閾 值判讀、曲線比對判讀，遙測信息對比等。信號判讀模塊，主要針對陀螺恒流源輸出的電流 是否在給定值的閾值范圍內(nèi)。紅外信號源輸出有紅外地球敏感器方波信號，主要檢測其占 空比、方波幅值是否合理，紅外時鐘信號周期是否在Is左右。陀螺脈沖源，主要檢測其陀螺 脈沖信號在一定周期內(nèi)數(shù)量是否合理。
[0009] 信號判讀模塊接收仿真動力學(xué)模塊輸出的給定，并采集各個信號源板卡輸出的信 號，將信號進(jìn)行比較，如果給定與輸出的差值超過一定閾值，則判定信號源故障。
[0010] 信號校準(zhǔn)模塊，當(dāng)信號判讀模塊給出需要校準(zhǔn)的結(jié)論時，對被測信號進(jìn)行校準(zhǔn)信 息計算。信號校準(zhǔn)模塊，建立了被測信號實(shí)際值X。與被測信號理論值Xl之間的關(guān)系，可以 用線性模型（1.1)表示。線性模型中的參數(shù)可以通過Xci、Xl曲線擬合得到。信號校準(zhǔn)模塊 同時根據(jù)公式（1. 2)計算出補(bǔ)償后的被測信號理論值X'i，并將該值作為校準(zhǔn)信息發(fā)給動 力學(xué)仿真計算機(jī)。然后動力學(xué)仿真計算機(jī)將根據(jù)補(bǔ)償后的被測信號理論值X'i作為新的被 測信號理論值給定，最終所得衛(wèi)星控制測試設(shè)備中被測信號的新實(shí)際值X'。根據(jù)公式（1. 4) 等于仿真動力學(xué)計算機(jī)理論值的給定^。這種軟件校正的方法消除了被測信號實(shí)際值與被 測信號理論值誤差。
[0011] 數(shù)據(jù)存儲顯示模塊負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)顯示。數(shù)據(jù)存儲顯示模塊與信號判讀模塊 和信號校準(zhǔn)模塊通信。數(shù)據(jù)存儲顯示模塊負(fù)責(zé)存儲信號判讀模塊的判讀結(jié)論、信號采集模 塊得到的被測信號測量信息、信號校準(zhǔn)模塊的校準(zhǔn)信息和仿真動力學(xué)計算機(jī)給出的被測信 號理論值。同時將這些信息數(shù)據(jù)在屏幕上顯示。
[0012] 本發(fā)明所述的衛(wèi)星控制測試設(shè)備自動檢測方法，實(shí)現(xiàn)步驟為：
[0013] (1)信號采集模塊測量衛(wèi)星控制測試設(shè)備的信號，并將被測信號的測量信息送給 信號判讀模塊進(jìn)行判讀；
[0014] (2)信號判讀模塊分別與信號采集模塊、信號校準(zhǔn)模塊、衛(wèi)星控制測試設(shè)備中的仿 真動力學(xué)計算機(jī)通訊，并以仿真動力學(xué)計算機(jī)給出的被測信號理論值作為依據(jù)，按照預(yù)設(shè) 的判讀規(guī)則，判讀被測信號，并得出被測信號是否正常工作，是否需要校準(zhǔn)的結(jié)論；信號判 讀模塊同時將判讀結(jié)論發(fā)給數(shù)據(jù)存儲顯示模塊、信號校準(zhǔn)模塊；
[0015] (3)信號校準(zhǔn)模塊當(dāng)信號判讀模塊給出需要校準(zhǔn)的結(jié)論時，計算得出補(bǔ)償后的被 測信號理論值，并將該值作為信號校準(zhǔn)信息發(fā)給仿真動力學(xué)計算機(jī)；
[0016] (4)衛(wèi)星控制測試設(shè)備中的仿真動力學(xué)計算機(jī)根據(jù)信號校準(zhǔn)模塊的校準(zhǔn)信息，調(diào) 整被測信號的理論值給定，最終使得衛(wèi)星控制測試設(shè)備輸出的被測信號等于被測信號的理 論值，達(dá)到消除誤差的校準(zhǔn)目的；
[0017] (5)數(shù)據(jù)存儲顯示模塊負(fù)責(zé)存儲信號判讀模塊的判讀結(jié)論、信號采集模塊測量的 被測信號實(shí)際值、信號校準(zhǔn)模塊的校準(zhǔn)信息、仿真動力學(xué)計算機(jī)給出的被測信號理論值，同 時將這些信息數(shù)據(jù)在屏幕上顯示。
[0018] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于：
[0019] (1)本發(fā)明可以實(shí)時檢測衛(wèi)星控制測試設(shè)備的相關(guān)信號是否正常工作，提高了衛(wèi) 星控制測試設(shè)備的可靠性。
[0020] (2)本發(fā)明可以實(shí)時對不正常工作的被測信號進(jìn)行校準(zhǔn)，使得仿真動力學(xué)計算機(jī) 給出的被測信號理論值等于信號采集模塊測量得到的被測信號實(shí)際值，消除了誤差，解決 了傳統(tǒng)校準(zhǔn)設(shè)備周期長的問題。
[0021] (3)本發(fā)明直接測量并判讀衛(wèi)星控制測試設(shè)備的相關(guān)信號是否正常工作，解決了 目前僅依靠衛(wèi)星遙測信息判讀的問題。
[0022] (4)本發(fā)明相比現(xiàn)有人工通過萬用表、示波器來檢測信號，節(jié)省了人力，而且檢測 速度快。
[0023] (5)本發(fā)明提出的系統(tǒng)通過嵌入式處理器構(gòu)建了信號采集模塊等，檢測系統(tǒng)的小 型化，降低了設(shè)備功耗、體積和重量。
【附圖說明】
[0024] 圖1是本發(fā)明提出的測試設(shè)備自動檢測系統(tǒng)組成圖；
[0025]圖2是本發(fā)明提出的信號采集模塊組成；
[0026] 圖3是本發(fā)明提出的衛(wèi)星控制測試設(shè)備自動檢測方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 如圖1所示，本發(fā)明的硬件部分主要包括信號采集模塊、信號判讀模塊、信號校準(zhǔn) 模塊和數(shù)據(jù)存儲顯示模塊。信號采集模塊、信號判讀模塊、信號校準(zhǔn)模塊和數(shù)據(jù)存儲模塊均 采用LAN通訊。信號采集模塊與衛(wèi)星控制測試設(shè)備之間通過電纜連接。
[0028] 本發(fā)明提出的測試設(shè)備自動檢測系統(tǒng)可以判讀被測信號是否正常工作，并對被測 信號進(jìn)行軟件校準(zhǔn)。具體來說，該系統(tǒng)通過動力學(xué)仿真計算模塊通訊獲得當(dāng)前被測信號的 理論值，同時通過信號采集模塊測量得到被測信號的實(shí)際值。將判讀參考值和實(shí)際值按照 預(yù)設(shè)判讀規(guī)則，進(jìn)行比對分析從而得出測試設(shè)備是否工作正常的結(jié)論，發(fā)給數(shù)據(jù)存儲顯示 模塊。當(dāng)信號判讀模塊判讀信號工作不正常時，或者當(dāng)人工判讀需要信號校準(zhǔn)時，調(diào)用信號 校準(zhǔn)模塊，進(jìn)行信號校準(zhǔn)工作。
[0029] 信號采集模塊與衛(wèi)星控制測試設(shè)備之間通過電纜連接。信號采集模塊測量衛(wèi)星控 制測試設(shè)備的相關(guān)信號，并將信號的測量信息送給信號判讀模塊進(jìn)行判讀。被測信號包括 陀螺脈沖源、陀螺恒流源、紅外地球敏感器方波、紅外基準(zhǔn)、紅外時鐘信號。
[0030] 如圖2所示，信號采集模塊采用ARM處理器為核心構(gòu)建。信號采集模塊包括依次 相連的ARM9處理器、ADC模塊、隔離放大器、FLASH、RAM等。存儲器RAM為64MB的SDRAM。 FLASH為64MBNANDFLASH，用來存儲S3C2410的引導(dǎo)代碼、操作系統(tǒng)、根文件系統(tǒng)及應(yīng)用程 序。
[0031]ADC芯片采用2個美國模擬器件公司的AD7888芯片。該芯片為12位AD轉(zhuǎn)換器， 具有8個模擬輸入通道，通過SPI總線與S3C2410處理器通訊。該芯片負(fù)責(zé)采集若干路陀 螺恒流源信號，若干路紅外前基、弦寬信號，若干路數(shù)字太陽光電流信號，若干路模擬太陽 光電流信號。調(diào)理電路主要負(fù)責(zé)將電流信號通過采樣電阻變?yōu)殡妷盒盘枺?jīng)過放大處理后 供ADC芯片采集。
[0032]ARM9處理器采用三星公司S3C2410芯片。該芯片為32位RISC處理器具有豐富的 資源：4路帶PWM的定時器。S3C2410具有2個SPI接口，可以實(shí)現(xiàn)串行數(shù)據(jù)的通訊，負(fù)責(zé)將 ADC模塊采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。具體的說將若干路陀螺恒流源信號、若干路紅外信號、若 干路數(shù)字太陽光電流信號、若干路模擬太陽光電流信號，處理成角速度輸出。S3C2410芯片 有4個定時器，進(jìn)行脈沖源計數(shù)。隔離放大模塊主要用于隔離信號，防止干擾信號源信號。 10M網(wǎng)卡采用采用SMSC公司生產(chǎn)的LAN91C96,通過該網(wǎng)口與系統(tǒng)別的模塊通訊。復(fù)位電路 采用內(nèi)置E2PR0M存儲器的電源監(jiān)控復(fù)位芯片CAT1025JI-30。
[0033] 信號判讀模塊硬件部分優(yōu)選配置為CPU采用Inteli5 4590,4G金士頓內(nèi)存，1T硬 盤存儲。該模塊通過LAN與信號采集模塊通訊，并將采集到的信息進(jìn)行判讀。信號判讀模 塊首先初始化，讀取預(yù)設(shè)的判讀規(guī)則；然后與信號采集模塊通信，獲得被測信號實(shí)際值，同 時與仿真動力學(xué)計算模塊通信，獲得被測信號理論