[发明专利]基于安卓手机四核微处理器的皮卫星计算机系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种皮卫星计算机系统，特别是涉及一种基于安卓手机四核微处理器的皮卫星计算机系统。

背景技术

皮卫星一般是指1公斤以下、以微机电系统技术为基础的小卫星。皮卫星具有成本低、研制周期短、发射灵活等突出优点，能通过组成星座、编队或卫星群完成单颗大卫星难以完成的任务。但是当今世界各国皮卫星技术的发展，对航天器平台重要组成部分的星载计算机提出了更多更高的要求，如更小的体积、质量，更大的存储能力，更强的信息处理能力。而目前比较成熟的计算机系统由于体积、质量、数据吞吐量等原因明显不适用于皮卫星的新应用。

参照图1。美国航空航天局于2013年4月发射了3颗基于Android手机框架平台的纳卫星(被命名为PhoneSat)，每颗纳卫星都是尺寸为4英寸(约为10厘米)的立方体，重量仅1.36千克。PhoneSat1.0的计算机系统采用了HTC代工的智能手机(型号为Nexus one)，PhoneSat2.0的计算机系统采用了三星电子代工的智能手机(型号为Nexus S)。两个版本均采用单核处理器，运行Google公司的Android 2.3.3操作系统。

参照图2。文献“Xin-shen WANG,Han-xu SUN,“The New Fault Tolerant Onboard Computer for Microsatellite Missions”,The Journal of China Universities of Posts and Telecommunications,2006,Vol.13(1),pp.6-9.”公开了一种采用低功耗、数据处理速度快、片上可用资源丰富、性能优化的商用32位RISC微处理器的皮卫星计算机系统。该系统以双机容错计算机为核心，通过冗余的CAN总线与其他通用模块连接成星载计算机网络系统。但是2个CPU单机模块完全相同，主要用于容错设计，信息处理能力弱，无法完全满足小卫星平台的特殊要求。

发明内容

为了克服现有皮卫星计算机系统信息处理能力弱的不足，本发明提供一种基于安卓手机四核微处理器的皮卫星计算机系统。该系统主要包括计算机处理模块、存储模块、电源管理模块、总线调度模块和电路保护模块。所述计算机处理模块用于运行姿态控制、状态仲裁以及发送控制指令，通过总线调度模块与姿控系统、通信系统和星载电源系统，以及存储模块、功能调试模块和电路保护模块进行通信。由于商用四核微处理器功耗低、数据处理速度快、片上可用资源丰富、性能优化，而且其操作温度满足皮卫星工作环境的要求，可以降低航天器的成本，缩短研制周期，同时满足皮卫星对星载计算机系统的小型化，功耗低，高可靠性，数据处理速度快的要求。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于安卓手机四核微处理器的皮卫星计算机系统，其特点是包括计算机处理模块、存储模块、电源管理模块、总线调度模块和电路保护模块。所述计算处理模块以四核微处理器为核心，用于运行姿态控制、状态仲裁、图像处理算法以及发送控制指令。通过总线调度模块与姿控系统、通信系统和星载电源系统，以及存储模块、功能调试模块和电路保护模块进行通信。所述存储模块由2GB双通道DDR3内部存储器和16GB大容量EMMC存储芯片组成。EMMC存储芯片主要用来保存皮卫星初始化时的重要参数，包括各寄存器的值和启动代码。所述电源管理模块用于提供基于安卓手机四核微处理器的皮卫星计算机系统上芯片工作所需的电压。从星载电源系统接入固定压值的电源后，通过板上的DC/DC芯片和LDO芯片转变为稳定的电压值，为芯片正常工作提供电压。并且该模块通过I²C总线可动态配置各路电源的电压输出大小，进而实现对处理器动态电压频率调整。所述总线调度模块包括I²C总线、UART总线、USB总线。星载计算机系统通过UART总线与UHF模块通信，通过USB总线与WIFI模块通信，通过I²C总线与星载电源系统、姿控系统、相机模块和温度传感器进行通信。所述电路保护模块用于星载计算机系统和有效载荷、姿控系统、通信系统和星载电源系统的故障处理。

所述电路保护模块包括看门狗电路。看门狗电路在遇到系统进入死循环或者程序跑飞异常情况时，强制整个系统自动复位，保护系统程序。为了防止在运行程序时看门狗定时器计数溢出，在程序执行过程中需要对看门狗定时器进行清零操作。