專利名稱：一種用于衛(wèi)星的小型配電測(cè)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可用于衛(wèi)星的小型配電測(cè)控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在常規(guī)的衛(wèi)星測(cè)控系統(tǒng)中，常常需要采集各種模擬量信號(hào)、數(shù)字量信號(hào)，并對(duì)它們進(jìn)行相應(yīng)的處理。如配電器設(shè)備中就有許多需要采集的各種模擬量信號(hào)(如各個(gè)被加電設(shè)備的各路電源的供電電壓幅度及相應(yīng)的該路電源的電流使用情況等)、數(shù)字量信號(hào)(如電源的開關(guān)狀態(tài)監(jiān)視)，同時(shí)還需要對(duì)配電器設(shè)備中的繼電器進(jìn)行相應(yīng)的打開、閉合等處理，從而完成對(duì)載荷的加電、斷電功能。
在現(xiàn)有的衛(wèi)星系統(tǒng)設(shè)計(jì)當(dāng)中，一般通過常規(guī)的地面遙測(cè)、遙控通道來實(shí)現(xiàn)配電測(cè)控。例如由地面發(fā)出對(duì)某設(shè)備的操作指令，天上運(yùn)行的設(shè)備執(zhí)行指令后再通過天上衛(wèi)星與地面大的遙測(cè)信道，將該設(shè)備有關(guān)執(zhí)行情況的遙測(cè)數(shù)據(jù)返回到地面，由人工在地面來判斷其數(shù)據(jù)的內(nèi)容的正確與否。如果地面發(fā)現(xiàn)該條指令執(zhí)行不正常，則需要地面重新開始新的一輪過程地面發(fā)出指令->指令上行->設(shè)備執(zhí)行->遙測(cè)下行->地面人工判讀。在這個(gè)過程中，對(duì)于進(jìn)入很短暫的測(cè)控區(qū)來說，浪費(fèi)了許多寶貴的時(shí)間，同時(shí)也增加了地面人工判讀的難度即要在很短的時(shí)間內(nèi)判斷數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，同時(shí)針對(duì)異常的問題數(shù)據(jù)，還需要快速?zèng)Q斷，及時(shí)調(diào)整指令。這種完全由地面操作實(shí)現(xiàn)的遙測(cè)、遙控最大的弊端，就是當(dāng)在太空運(yùn)行過程中，對(duì)于某些設(shè)備受到空間環(huán)境的干擾，例如發(fā)生單粒子鎖定，出現(xiàn)了電流驟增等異?，F(xiàn)象時(shí)，如果當(dāng)時(shí)衛(wèi)星并不處于地面的測(cè)控區(qū)，地面人員無法獲得當(dāng)時(shí)的情況，或者衛(wèi)星處在測(cè)控區(qū)，而地面人員沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常，那么長(zhǎng)時(shí)間的大電流工作會(huì)對(duì)該設(shè)備部分或全部，乃至整個(gè)系統(tǒng)造成無法恢復(fù)的損失。
現(xiàn)有用于衛(wèi)星的配電測(cè)控系統(tǒng)的不足主要在于1)配電設(shè)備沒有連接在系統(tǒng)總線上，因而系統(tǒng)無在線監(jiān)控功能，在軌運(yùn)行時(shí)不能自主測(cè)控；2)電路復(fù)雜，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大，可能影響系統(tǒng)可靠性；
3)功耗和體積較大；4)需要軟件協(xié)同工作。
因此，需要一種能在太空運(yùn)行過程中自動(dòng)監(jiān)視設(shè)備工作狀態(tài)，并針對(duì)異常及時(shí)進(jìn)行處理的環(huán)境，尤其是對(duì)于負(fù)責(zé)對(duì)星上各設(shè)備加、斷電的配電器這類重要的電源設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，從而提供一種適用于衛(wèi)星的電源系統(tǒng)的小型配電測(cè)控系統(tǒng)。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案一種用于衛(wèi)星的小型配電測(cè)控系統(tǒng)，如圖1所示，包括系統(tǒng)調(diào)度與控制電路1，用于系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)控的調(diào)度與控制；1553B總線接口電路2，與所述系統(tǒng)調(diào)度與控制電路1連接，用于系統(tǒng)與1553B總線通信；模擬量遙測(cè)電路3，與所述系統(tǒng)調(diào)度與控制電路1連接，用于系統(tǒng)模擬量的采集，包括監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的各部分電源供電狀態(tài)、電流使用情況等系統(tǒng)監(jiān)視內(nèi)容；數(shù)字量遙測(cè)電路4，與所述系統(tǒng)調(diào)度與控制電路1連接，用于監(jiān)測(cè)數(shù)字量的系統(tǒng)狀態(tài)如開關(guān)量等；開關(guān)指令輸出電路5，與所述系統(tǒng)調(diào)度與控制電路1連接，輸出滿足衛(wèi)星接口要求的波形去控制相應(yīng)電源的繼電器開關(guān)，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的加、斷電控制。
所述系統(tǒng)調(diào)度與控制電路1由MIL-STD-1553B總線數(shù)據(jù)接收與發(fā)送單元、開關(guān)指令發(fā)送及控制單元、開關(guān)指令輸出狀態(tài)監(jiān)測(cè)單元、模擬量采集與控制單元、數(shù)字量采集與控制單元組成。
所述模擬量遙測(cè)電路3包括多路模擬切換器31、模擬量輸入接口電路32、信號(hào)調(diào)整電路33、接口保護(hù)電路35、模擬量AD轉(zhuǎn)換電路34順序連接，其中AD轉(zhuǎn)換電路34與所述系統(tǒng)調(diào)度與控制電路1進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)通信，所述系統(tǒng)調(diào)度與控制電路1控制多路模擬切換器31進(jìn)行通道切換，選擇所需采集的模擬量；所述多路模擬切換器31接收來自配電器內(nèi)部電路6的有關(guān)監(jiān)視所有供電線路的模擬量遙測(cè)的數(shù)據(jù)，由此實(shí)現(xiàn)針對(duì)電源供電電壓幅度、電流使用大小等情況設(shè)計(jì)的多路(例如64路)模擬量的采集。
所述數(shù)字遙測(cè)電路4，包括數(shù)字量輸入接口電路41與接口保護(hù)電路42連接，其中接口保護(hù)電路連接至所述系統(tǒng)調(diào)度與控制電路1，所述數(shù)字量輸入接口電路41接收來自配電器內(nèi)部電路6的顯示各加電設(shè)備電源供電狀態(tài)的數(shù)據(jù)。
所述開關(guān)指令輸出電路5主要包括OC門輸出電路51，所述系統(tǒng)調(diào)度與控制電路1通過OC門輸出電路51將滿足衛(wèi)星接口要求的波形輸出到配電器內(nèi)部電路，從而控制配電器內(nèi)部電路6輸出信號(hào)來控制各設(shè)備電源的開啟或關(guān)閉。
在上述技術(shù)方案中，所述模擬量遙測(cè)電路3還包括一接口保護(hù)電路35串聯(lián)在所述AD轉(zhuǎn)換電路34和信號(hào)調(diào)整電路33之間。
在上述技術(shù)方案中，所述系統(tǒng)調(diào)度與控制電路1主要由FPGA芯片組成，通過編寫內(nèi)部執(zhí)行程序或設(shè)計(jì)FPGA內(nèi)部邏輯來實(shí)現(xiàn)測(cè)控的調(diào)度與控制。
本發(fā)明通過1553B數(shù)據(jù)總線接口與大系統(tǒng)相聯(lián)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的測(cè)控。由于系統(tǒng)總線是分時(shí)的，所以本發(fā)明與總線通訊相關(guān)的遙測(cè)、遙控是分時(shí)進(jìn)行的，但本發(fā)明的遙測(cè)數(shù)據(jù)采集與開關(guān)指令的輸出功能獨(dú)立，可以并行工作。
如圖2所示，遙控部分的工作過程可描述為帶有開關(guān)指令信息及相應(yīng)勤務(wù)信息的數(shù)據(jù)通過1553B總線接口電路2獲得，由系統(tǒng)調(diào)度與控制電路1中MIL-STD-1553B總線數(shù)據(jù)接收與發(fā)送部分進(jìn)行處理，按照總線協(xié)議內(nèi)容，通過識(shí)別有效的RT地址和有效的指令相關(guān)地址，進(jìn)行譯碼控制，讀取帶有開關(guān)指令信息的數(shù)據(jù)內(nèi)容，并將其存儲(chǔ)于內(nèi)存中，通過FPGA中設(shè)計(jì)的識(shí)別電路，判斷接收到的數(shù)據(jù)的有效性，對(duì)于驗(yàn)證數(shù)據(jù)內(nèi)容符合規(guī)定的指令格式，認(rèn)為該數(shù)據(jù)有效，并將其存儲(chǔ)到有效命令單元中。通過對(duì)指令集各個(gè)有效命令的具體編碼進(jìn)行譯碼后，選擇不同編碼指令所對(duì)應(yīng)的通道，并對(duì)該通道執(zhí)行開關(guān)指令。輸出符合規(guī)定的脈沖波形到其對(duì)應(yīng)的OC門電路后，最終加載到配電器中的繼電器上，控制其打開或閉合，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)該路供電電源的開、關(guān)控制。
如圖3所示，遙測(cè)部分的工作過程可描述為被監(jiān)視的遙測(cè)量(如數(shù)字量或模擬量)通過相應(yīng)的遙測(cè)數(shù)據(jù)采集控制電路，將被測(cè)數(shù)據(jù)按照一定的順序和頻率進(jìn)行采集，組織成符合規(guī)定格式的數(shù)據(jù)塊，存儲(chǔ)在內(nèi)存當(dāng)中。按照總線協(xié)議內(nèi)容，通過識(shí)別來自MIL-STD-1553B總線的有效的RT地址和有效的遙測(cè)發(fā)送的相關(guān)地址，進(jìn)行譯碼后，將存儲(chǔ)好的數(shù)據(jù)內(nèi)容以消息的形式控制輸出到1553B總線7上。
針對(duì)模擬信號(hào)的遙測(cè)，還需要經(jīng)過整形及轉(zhuǎn)換電路，參見圖1模擬量部分，其具體過程為來自各路電源的各種模擬量電信號(hào)(含電源的輸出電壓監(jiān)測(cè)及使用電流檢測(cè))，連接到多路模擬切換器31上，由系統(tǒng)調(diào)度與控制電路1內(nèi)設(shè)計(jì)的模擬開關(guān)控制信號(hào)依照一定的頻率和順序切換不同通道，選擇需要采集的模擬量。該路模擬量通過模擬量接口電路32后經(jīng)信號(hào)調(diào)整電路33進(jìn)行整形及接口保護(hù)電路35后，送到A/D采集轉(zhuǎn)換電路34，在系統(tǒng)調(diào)度與控制電路1中模擬量采集與控制部分的A/D采集控制邏輯的作用下，啟動(dòng)并完成模擬量信號(hào)的轉(zhuǎn)換，將其生成的數(shù)據(jù)輸入并存儲(chǔ)在內(nèi)存中?？芍貜?fù)上述操作，至所需采集的內(nèi)容全部采集完畢為止。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于1)小型化配電測(cè)控；本發(fā)明完全滿足衛(wèi)星系統(tǒng)的各種接口要求，通過功能強(qiáng)大的FPGA的設(shè)計(jì)使常規(guī)復(fù)雜的數(shù)字邏輯測(cè)控存儲(chǔ)電路集中在一片芯片內(nèi)，并且它使常規(guī)的配電裝置直接掛接在星上系統(tǒng)的1553B數(shù)據(jù)總線上，將配電器與整個(gè)系統(tǒng)有機(jī)的結(jié)合起來，成為總線上的一部分，并隨時(shí)保持雙向通訊，完全實(shí)現(xiàn)了星上系統(tǒng)的自主在線監(jiān)控，通過總線可以對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的任何設(shè)備的加電、斷電功能在星上完全自主實(shí)現(xiàn)。
2)由于系統(tǒng)完全是由硬件實(shí)現(xiàn)的，具有較高的可靠性和穩(wěn)定性，而且集成度高，體積小、功耗低，滿足航空、航天所要求的體積、重量、功耗、可靠性、抗輻射等方面的要求。
3)本發(fā)明所提出的這種基于FPGA技術(shù)的數(shù)據(jù)采集與處理的設(shè)計(jì)思想及實(shí)現(xiàn)方法，方便、簡(jiǎn)單、高效，有利于提高硬件電路的集成性、可靠性及保密性，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。利用FPGA的容量大、集成度高、I/O端口多，且可以自由設(shè)計(jì)、定義其功能的特點(diǎn)，配以VHDL編寫的FPGA內(nèi)部執(zhí)行軟件，能很好地解決系統(tǒng)采集的遙測(cè)信號(hào)路數(shù)多、存儲(chǔ)量大的問題。FPGA硬件的速度是ns級(jí)的，且其內(nèi)部對(duì)各類數(shù)字量可設(shè)計(jì)并行處理，有較高的效率，因此本系統(tǒng)比其它系統(tǒng)更能實(shí)時(shí)地、快速地監(jiān)測(cè)信號(hào)量的變化。所以狀態(tài)量特別多的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，本系統(tǒng)將更能發(fā)揮出自身的優(yōu)勢(shì)。且鑒于FPGA和VHDL語(yǔ)言自身的特點(diǎn)，系統(tǒng)具有較好的擴(kuò)展性，對(duì)于監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)中，具有一定的通用性。
4)本發(fā)明不僅可廣泛應(yīng)用于使用1553B總線的系統(tǒng)中，而且還可廣泛應(yīng)用于地面各種復(fù)雜的具有較強(qiáng)實(shí)時(shí)性要求的測(cè)控系統(tǒng)中。


圖1表示本發(fā)明的小型配電測(cè)控系統(tǒng)的電路框圖；圖2表示本發(fā)明一實(shí)施例的FPGA芯片中對(duì)開關(guān)指令接收與輸出的工作過程示意圖；圖3表示本發(fā)明一實(shí)施例的FPGA芯片中對(duì)數(shù)據(jù)遙測(cè)(模擬量或數(shù)字量)的過程示意圖；具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述參照?qǐng)D1所示制作用于衛(wèi)星的小型配電測(cè)控系統(tǒng)，由系統(tǒng)調(diào)度與控制電路1，1553B總線接口電路2，模擬量遙測(cè)電路3，數(shù)字量遙測(cè)電路4，開關(guān)指令輸出電路5組成，其中系統(tǒng)調(diào)度與控制電路1包括MIL-STD-1553B總線數(shù)據(jù)接收與發(fā)送單元、開關(guān)指令發(fā)送及控制單元、開關(guān)指令輸出狀態(tài)監(jiān)測(cè)單元、模擬量采集與控制單元、數(shù)字量采集與控制單元；系統(tǒng)調(diào)度與控制電路1由FPGA芯片組成，通過設(shè)計(jì)FPGA內(nèi)部邏輯或用VHDL語(yǔ)言編寫內(nèi)部執(zhí)行模塊來實(shí)現(xiàn)測(cè)控的調(diào)度與控制，從而實(shí)現(xiàn)上述各單元的功能。本實(shí)施例采用VHDL語(yǔ)言編寫FPGA內(nèi)部執(zhí)行模塊。
模擬量遙測(cè)電路3包括多路模擬切換器31、模擬量輸入接口電路32、信號(hào)調(diào)整電路33、模擬量AD轉(zhuǎn)換電路34順序連接，還包括一接口保護(hù)電路串聯(lián)在所述AD轉(zhuǎn)換電路和信號(hào)調(diào)整電路之間；其中AD轉(zhuǎn)換電路與所述系統(tǒng)調(diào)度與控制電路1進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)通信，所述系統(tǒng)調(diào)度與控制電路1控制多路模擬切換器31進(jìn)行通道切換，選擇所需采集的模擬量；所述多路模擬切換器31接收來自配電器內(nèi)部電路的數(shù)據(jù)，由此實(shí)現(xiàn)針對(duì)電源供電電壓幅度、電流使用大小等情況設(shè)計(jì)的多路(例如64路)模擬量的采集。上述多路模擬切換器31、模擬量輸入接口電路32、信號(hào)調(diào)整電路33、模擬量AD轉(zhuǎn)換電路34均采用常規(guī)電路。
數(shù)字量遙測(cè)電路4，用于監(jiān)測(cè)數(shù)字量的系統(tǒng)狀態(tài)如開關(guān)量等，包括數(shù)字量輸入接口電路41與接口保護(hù)電路連接，其中接口保護(hù)電路連接至所述系統(tǒng)調(diào)度與控制電路1，所述數(shù)字量輸入接口電路41接收來自配電器內(nèi)部電路的數(shù)據(jù)。上述數(shù)字量遙測(cè)電路4中電路均采用常規(guī)電路。
所述開關(guān)指令輸出電路5主要包括OC門輸出電路，所述系統(tǒng)調(diào)度與控制電路1的數(shù)字量輸出電路通過OC門輸出電路將滿足衛(wèi)星接口要求的波形輸出到配電器內(nèi)部電路，從而控制配電器內(nèi)部電路6輸出信號(hào)來控制各設(shè)備電源的開啟或關(guān)閉。
系統(tǒng)調(diào)度與控制電路1采用FPGA芯片，具有體積小、容量大、速度快，可靠性高的特點(diǎn)，它非常適合應(yīng)用于計(jì)算機(jī)總線控制、地址譯碼、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、存儲(chǔ)控制器等I/O密集型應(yīng)用，通過FPGA內(nèi)部電路設(shè)計(jì)可以將用戶所需要的所有總線通訊協(xié)議內(nèi)容實(shí)現(xiàn)，完成數(shù)據(jù)采集、存貯、譯碼、接收與發(fā)送處理等功能，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)遙測(cè)、遙控、自控等。
1553B總線接口電路2采用DDC公司的BUS-65153，具有航天級(jí)的軍品；FPGA芯片采用ACTEL公司的A1280A，具有航天級(jí)產(chǎn)品，且有較好的抗輻照能力。鑒于本發(fā)明應(yīng)用于航空、航天領(lǐng)域，加之配電器又直接對(duì)設(shè)備進(jìn)行加、斷電控制，其可靠性設(shè)計(jì)更為重要。因此，將配電器對(duì)所有設(shè)備的加、斷電指令進(jìn)行了冗余編碼設(shè)計(jì)，并選取校驗(yàn)碼，同時(shí)加強(qiáng)了指令接收后，對(duì)待執(zhí)行的指令的數(shù)據(jù)身份驗(yàn)證，對(duì)于校驗(yàn)合格者，針對(duì)該條指令設(shè)計(jì)采用發(fā)三遍命令進(jìn)行執(zhí)行。本實(shí)施例的系統(tǒng)調(diào)度與控制電路1FPGA芯片內(nèi)部還設(shè)計(jì)了實(shí)時(shí)監(jiān)視窗口針對(duì)每次開關(guān)指令操作，對(duì)指令執(zhí)行過程輸出相應(yīng)監(jiān)視波形，供系統(tǒng)監(jiān)測(cè)指令執(zhí)行計(jì)數(shù)及執(zhí)行性能。
通過數(shù)字量和模擬量遙測(cè)電路設(shè)計(jì)，系統(tǒng)可以隨時(shí)對(duì)配電器自身的工作狀態(tài)、各項(xiàng)性能及全方位監(jiān)視系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)設(shè)備的主份或備份電源的加電電壓、使用電流情況進(jìn)行實(shí)時(shí)全局的在線監(jiān)測(cè)，對(duì)有效載荷加電狀態(tài)進(jìn)行分析與判斷，當(dāng)監(jiān)測(cè)到異常情況時(shí)，通過服務(wù)請(qǐng)求機(jī)制，發(fā)出緊急消息，通知系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)處理。
對(duì)本實(shí)施例中，F(xiàn)PGA芯片內(nèi)部設(shè)計(jì)有如下方面(1)集數(shù)據(jù)采集、組織、發(fā)送；指令接收、識(shí)別、分發(fā)、執(zhí)行等功能為一體，直接與系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；(2)設(shè)計(jì)判別總線通訊協(xié)議，選擇相應(yīng)譯碼電路，讀取有效數(shù)據(jù)；(3)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)符合航天規(guī)范要求的遙控開關(guān)指令通道，輸出脈寬160ms的開關(guān)指令控制繼電器工作；(4)設(shè)計(jì)指令編碼識(shí)別電路，使符合要求的有效數(shù)據(jù)才執(zhí)行對(duì)設(shè)備的加電、斷電，滿足航天系統(tǒng)的可靠性要求；(5)設(shè)計(jì)可選擇最小工作單元和功能，包括對(duì)配電器自身的主/備電源切換控制；對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行電流檢測(cè)的功能選擇；重要的是控制整個(gè)系統(tǒng)的各設(shè)備加電、斷電或主/備機(jī)的切換；(6)設(shè)計(jì)輸出開關(guān)指令的監(jiān)測(cè)電路，通過第三方監(jiān)視指令執(zhí)行情況、信號(hào)輸出狀態(tài)；(7)通過數(shù)字量遙測(cè)通道，監(jiān)視配電器繼電器閉合狀態(tài)，并傳送給系統(tǒng)；(8)通過模擬量遙測(cè)通道，監(jiān)視整個(gè)系統(tǒng)電源供電和各路電流的使用情況狀態(tài)，遙測(cè)系統(tǒng)中各設(shè)備加電、斷電或主/備機(jī)的切換情況，模擬量及數(shù)字量采集的有效數(shù)據(jù)預(yù)先存儲(chǔ)在FPGA開辟的內(nèi)存當(dāng)中，等所有內(nèi)容依照一定的順序和頻率采集完畢后，統(tǒng)一將數(shù)據(jù)形成一整條消息直接發(fā)送給系統(tǒng)；(9)設(shè)計(jì)總線通訊自檢功能，如實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)長(zhǎng)抱環(huán)測(cè)試等。
本實(shí)施例通過1553B數(shù)據(jù)總線接口與大系統(tǒng)相聯(lián)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的測(cè)控。由于系統(tǒng)是分時(shí)的，所以本實(shí)施例的與總線通訊相關(guān)的遙測(cè)、遙控功能也是分時(shí)進(jìn)行的，但本實(shí)施例的遙測(cè)數(shù)據(jù)采集與開關(guān)指令的輸出功能是獨(dú)立的，可以并行工作。具體工作過程如下如圖3所示，遙測(cè)電路的處理過程為被監(jiān)視的遙測(cè)量(如數(shù)字量或模擬量)通過相應(yīng)的遙測(cè)數(shù)據(jù)采集控制電路將被測(cè)數(shù)據(jù)按照一定的順序和頻率進(jìn)行采集，組織成符合規(guī)定格式的數(shù)據(jù)塊，存儲(chǔ)在內(nèi)存當(dāng)中。按照總線協(xié)議內(nèi)容，通過識(shí)別來自MIL-STD-1553B總線的有效的RT地址和有效的遙測(cè)發(fā)送的相關(guān)地址，進(jìn)行譯碼后，將存儲(chǔ)好的數(shù)據(jù)內(nèi)容以消息的形式控制輸出到1553B總線7上。
針對(duì)模擬信號(hào)的遙測(cè)，還需要經(jīng)過整形及轉(zhuǎn)換電路，參見圖1模擬量部分，其具體過程為從各路電源送出的各種模擬量電信號(hào)(含電源的輸出電壓監(jiān)測(cè)及使用電流檢測(cè))，連接到模擬多路開關(guān)上，由FPGA內(nèi)設(shè)計(jì)的模擬開關(guān)控制信號(hào)依照一定的頻率和順序切換不同通道，選擇需要采集的模擬量。該路模擬量通過模擬量接口電路后經(jīng)運(yùn)放電路進(jìn)行整形及接口保護(hù)電路后，送到A/D采集轉(zhuǎn)換芯片，在系統(tǒng)調(diào)度與控制電路1(FPGA)中模擬量采集與控制部分的A/D采集控制邏輯的作用下，啟動(dòng)并完成模擬量信號(hào)的轉(zhuǎn)換，將其生成的數(shù)據(jù)輸入并存儲(chǔ)在內(nèi)存中?？芍貜?fù)上述操作，至所需采集的內(nèi)容全部采集完畢為止。
如圖2所示，遙控部分的工作過程可描述為帶有開關(guān)指令信息及相應(yīng)勤務(wù)信息的數(shù)據(jù)通過1553b總線接口獲得，由系統(tǒng)調(diào)度與控制電路1中MIL-STD-1553B總線數(shù)據(jù)接收與發(fā)送部分進(jìn)行處理，按照總線協(xié)議內(nèi)容，通過識(shí)別有效的RT地址和有效的指令相關(guān)地址，進(jìn)行譯碼控制，讀取帶有開關(guān)指令信息的數(shù)據(jù)內(nèi)容，并將其存儲(chǔ)于內(nèi)存中，通過FPGA中設(shè)計(jì)的識(shí)別電路，判斷接收到的數(shù)據(jù)的有效性，對(duì)于驗(yàn)證數(shù)據(jù)內(nèi)容符合規(guī)定的指令格式，認(rèn)為該數(shù)據(jù)有效，并將其存儲(chǔ)到有效命令單元中。通過對(duì)指令集各個(gè)有效命令的具體編碼進(jìn)行譯碼后，選擇不同編碼指令所對(duì)應(yīng)的通道，并對(duì)該通道執(zhí)行開關(guān)指令。輸出符合規(guī)定的脈沖波到其對(duì)應(yīng)的OC門電路后，最終加載到配電器中的繼電器上，控制其打開或閉合，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)該路供電電源的開、關(guān)。
本實(shí)施例基于FPGA技術(shù)的數(shù)據(jù)采集與處理方法，有利于提高硬件電路的集成性、可靠性及保密性，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。利用FPGA的I/O端口多，且可以自由編程支配、定義其功能的特點(diǎn)，配以VHDL編寫的FPGA內(nèi)部執(zhí)行軟件，能很好地解決采集的遙測(cè)信號(hào)路數(shù)多的問題。因?yàn)镕PGA硬件的速度是ns級(jí)的，且其內(nèi)部對(duì)各類數(shù)字量可按并行處理，有較高的效率，因此本系統(tǒng)比其它系統(tǒng)更能實(shí)時(shí)地、快速地監(jiān)測(cè)信號(hào)量的變化。所以在狀態(tài)量特別多的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，本系統(tǒng)將更能發(fā)揮出自身的優(yōu)勢(shì)。且鑒于FPGA和VHDL語(yǔ)言自身的特點(diǎn)，系統(tǒng)具有較好的擴(kuò)展性，對(duì)于監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)中，具有一定的通用性。
最后所應(yīng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種用于衛(wèi)星的小型配電測(cè)控系統(tǒng)，由以下部分組成系統(tǒng)調(diào)度與控制電路(1)；1553B總線接口電路(2)，與所述系統(tǒng)調(diào)度與控制電路(1)連接；模擬量遙測(cè)電路(3)，與所述系統(tǒng)調(diào)度與控制電路(1)連接；數(shù)字量遙測(cè)電路(4)，與所述系統(tǒng)調(diào)度與控制電路(1)的連接；開關(guān)指令輸出電路(5)，與所述系統(tǒng)調(diào)度與控制電路(1)連接，輸出滿足衛(wèi)星接口要求去控制相應(yīng)的繼電器開關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于衛(wèi)星的小型配電測(cè)控系統(tǒng)，其特征是，所述系統(tǒng)調(diào)度與控制電路(1)由MIL-STD-1553B總線數(shù)據(jù)接收與發(fā)送單元、開關(guān)指令發(fā)送及控制單元、開關(guān)指令輸出狀態(tài)監(jiān)測(cè)單元、模擬量采集與控制單元、數(shù)字量采集與控制單元組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于衛(wèi)星的小型配電測(cè)控系統(tǒng)，其特征是，所述模擬量遙測(cè)電路(3)包括多路模擬切換器(31)、模擬量輸入接口電路(32)、信號(hào)調(diào)整電路(33)、接口保護(hù)電路(35)、模擬量AD轉(zhuǎn)換電路(34)順序連接，其中AD轉(zhuǎn)換電路(34)與所述系統(tǒng)調(diào)度與控制電路(1)進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)通信，所述系統(tǒng)調(diào)度與控制電路(1)控制多路模擬切換器(31)進(jìn)行通道切換，選擇所需采集的模擬量；多路模擬切換器(31)接收來自配電器內(nèi)部電路(6)的有關(guān)監(jiān)視所有供電線路的模擬量遙測(cè)的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)針對(duì)電源供電電壓幅度、電流使用大小等情況設(shè)計(jì)的多路模擬量的采集。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于衛(wèi)星的小型配電測(cè)控系統(tǒng)，其特征是，所述數(shù)字遙測(cè)電路(4)，包括數(shù)字量輸入接口電路(41)與接口保護(hù)電路(42)連接，其中接口保護(hù)電路連接至所述系統(tǒng)調(diào)度與控制電路(1)，所述數(shù)字量輸入接口電路(41)接收來自配電器內(nèi)部電路(6)的顯示各加電設(shè)備電源供電狀態(tài)的數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于衛(wèi)星的小型配電測(cè)控系統(tǒng)，其特征是，所述開關(guān)指令輸出電路(5)主要包括OC門輸出電路(51)，所述系統(tǒng)調(diào)度與控制電路(1)通過OC門輸出電路(51)將滿足衛(wèi)星接口要求的波形輸出到配電器內(nèi)部電路，從而控制配電器內(nèi)部電路(6)對(duì)各設(shè)備電源的開/關(guān)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的用于衛(wèi)星的小型配電測(cè)控系統(tǒng)，其特征是，所述系統(tǒng)調(diào)度與控制電路(1)主要由FPGA芯片組成，通過VHDL語(yǔ)言編寫芯片內(nèi)部執(zhí)行程序或設(shè)計(jì)FPGA內(nèi)部電路來實(shí)現(xiàn)測(cè)控的調(diào)度與控制。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于衛(wèi)星的小型配電測(cè)控系統(tǒng)，其特征是，所述系統(tǒng)調(diào)度與控制電路(1)FPGA芯片內(nèi)部還設(shè)計(jì)了實(shí)時(shí)監(jiān)視窗口針對(duì)每次開關(guān)指令操作，對(duì)指令執(zhí)行過程輸出相應(yīng)監(jiān)視波形，供系統(tǒng)監(jiān)測(cè)指令執(zhí)行計(jì)數(shù)及執(zhí)行性能。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可用于衛(wèi)星的小型配電測(cè)控系統(tǒng)，包括系統(tǒng)調(diào)度與控制電路、1553B總線接口電路、模擬量遙測(cè)電路、數(shù)字量遙測(cè)電路、開關(guān)指令輸出電路。本發(fā)明完全實(shí)現(xiàn)了星上系統(tǒng)的自主在線監(jiān)控，具有較高的可靠性和穩(wěn)定性，而且體積小、功耗低，提出的這種基于FPGA技術(shù)的數(shù)據(jù)采集與處理的設(shè)計(jì)思想及實(shí)現(xiàn)方法，方便、簡(jiǎn)單、高效，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。
文檔編號(hào)G08C17/02GK1897404SQ200510107829
公開日2007年1月17日 申請(qǐng)日期2005年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月15日
發(fā)明者黃繼紅, 陳小敏, 余光華, 薛長(zhǎng)斌, 周昌義, 周晴, 汪大星 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心