[发明专利]一种用于微纳卫星控制模块开发测试的星务模拟器及方法

说明书

本发明公开一种用于微纳卫星控制模块开发测试的星务模拟器及方法，所述的星务模拟器采用一体化功能设计和通用化接口设计，包括星务模拟器硬件、指令文件和星务模拟器应用程序三个部分；所述的星务模拟器硬件用于运行星务模拟器应用程序并与外系统建立数据通信；指令文件负责描述控制模块测试使用的指令、指令序列、数据块和数据块序列；星务模拟器应用程序负责驱动板卡工作、读取指令文件、处理总线通讯数据、执行与管理测试流程等。本发明的星务模拟器灵活性好、通用性强，可支持不同型号微纳卫星处于不同开发完成度阶段的控制模块进行测试，满足微纳卫星“边设计、边测试”的需求；此外，它还具备一定的自动化测试能力。

技术领域

本发明属于小卫星姿态与轨道控制技术领域，具体涉及一种用于微纳卫星控制模块开发测试的星务模拟器及方法。

背景技术

卫星的控制分系统负责卫星姿态和轨道的控制，其性能直接关系到卫星在轨能否成功完成规定的任务以及任务完成的质量。为了确保卫星控制分系统的有效性和可靠性，在卫星发射前需要在地面对其进行严格的测试。地面测试一般包括分系统测试和整星测试两个阶段，其中分系统测试阶段耗时最长、能曝露的问题也最多，是非常关键的环节。在分系统测试阶段，需要通过模拟卫星星务分系统，向控制分系统发送各种数据轮询指令、间接指令和数据块(含程序块)等，来实现控制分系统的各项软硬件功能和性能的验证确认。

现有资料中关于卫星控制分系统测试使用的星务模拟器的实现方法的记录很少，可检索到的一种方法是基于单片机来实现星务模拟器(张万利,蒋庆华,胡越欣等.可在线控制的多功能星务模拟器设计.第二十二届全国空间探测学术讨论会,2009:227-230)，该方法仅模拟了星务的数据中转功能，一端通过RS-422总线连接遥控遥测上位机，另一端通过CAN总线连接卫星控制分系统。这种架构在进行指令和数据块发送以及遥测数据接收时，都需要在两种总线之间进行来回的数据格式转换，这不仅影响效率，同时也增加了出现问题的风险。另外，单片机程序也非常不便于在测试过程中进行修改和调试，这就要求提前确定好控制分系统和星务分系统之间所有需要用到的遥控指令、数据块、遥测参数和接口协议等。因此，这类架构比较适合于针对已经开发完成的或者非常成熟的卫星控制分系统进行测试。

微纳卫星广泛地采用微电子、微机电等高新技术，具有研制周期短、成本低、发射灵活和可编队组网等突出优点，当前已经成为小卫星的一个重要发展方向。为了尽可能的缩短微纳卫星的研制周期，各功能模块一般均需遵循“边设计、边测试”的原则。在控制模块设计开发的全过程中各项功能、指令数据、参数数据以及接口协议是逐步完善的，然而通常情况下控制模块的设计开发工作与星务模拟器的开发工作会由不同的人员来完成，这就要求测试用的星务模拟器能供控制模块设计开发人员根据研制进度方便灵活的做出适应性的更改；另外，微纳卫星型号研制任务较多，为了降低研制成本，星务模拟器应该具有通用性，能够在多批次不同型号的微纳卫星控制模块开发测试中重复使用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种适用于微纳卫星控制模块开发测试的星务模拟器及实现方法。该星务模拟器采用一体化功能设计和通用指令接口设计，可灵活用于对不同型号微纳卫星的处于不同开发完成度阶段的控制模块进行测试，充分满足微纳卫星“边设计、边测试”的需求。

本发明的技术方案是：一种用于微纳卫星控制模块开发测试的星务模拟器，所述星务模拟器采用一体化功能设计和通用化接口设计，一方面将遥控指令发送与星务数据中转两项功能融为一体，另一方面采用标准化的指令文件来表示和管理测试中需要使用指令和数据块；所述星务模拟器包括星务模拟器硬件、指令文件和星务模拟器应用程序三个部分；