[发明专利]一种基于CAN总线的小卫星综合电子系统及任务分配方法

说明书

本发明公开了一种基于CAN总线小卫星综合电子系统，该软件构架基于硬件CAN总线技术，采用分布式多处理器协调工作模式；系统硬件包括电源管理子系统、内存管理子系统、热控子系统、任务载荷子系统、飞控子系统和数据共享I/O子系统；每个子系统都具有处理各自任务的CPU互不干扰，实现硬件架构上支持软件架构上的重构，具备很强的敏捷特性。系统的传感器输入口、执行机构输出口采用数据共享式集中管理，管理的功能使用高可靠性FPGA承担；本发明能够用于小卫星综合电子系统软件开发上，能够实现小卫星系统软件任务功能、支持在轨软件升级；在硬件子系统故障条件下，重新分配软件任务运行的硬件CPU，系统支持软件重构。

技术领域

本发明涉及卫星电子管理系统，具体为一种基于CAN总线的小卫星综合电子系统及任务分配方法。

背景技术

随着空间技术的发展和人类探索太空活动的日益频繁，空间中的卫星数量呈几何级数增长，卫星的功能也需要得到升级。特别是在其电子系统的软件方面，升级的需求很高。在传统的卫星设计上采用整体式设计思想，其电子系统只是考虑一次性使用，软件升级也只是在硬件无故障条件下进行的升级。

随着应用于航天领域的电子技术高速发展，要求星载软件具有很强的敏捷特性，尤其是卫星综合电子系统设计，系统硬件和软件任务分配上应该更加的合理，系统设计的性能与成本得到严格控制。目前小卫星发展迅速，其体积小，质量受限，其电子系统在硬件、软件上必须高度集成。在满足系统硬件需求条件下，其软件系统更加具有敏捷特性，系统硬件和软件任务分配上应该更加的合理，以便于实现有限硬件资源条件下，系统资源利用的最大化。

因此,必须发展一种不同于传统卫星电子系统软件架构，适应未来小卫星综合电子系统软件架构。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于CAN总线的小卫星综合电子系统，能够实现输入传感器数据共享，任务分布式处理，在硬件重构条件下，支持软件在轨重构，在轨升级，并且该系统实时性强、可靠性高、稳定性强。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种基于CAN总线的小卫星综合电子系统，包括数据共享I/O子系统，数据共享I/O子系统通过CAN总线与电源管理子系统、内存管理子系统、热控子系统、故障处理子系统、载荷任务子系统和飞控任务子系统相交互，每个子系统均具有独立的CPU处理器；

数据共享I/O子系统用于对接收的输入单元的数据进行处理后输出至对应的子系统，并将子系统的输出指令发送给输出单元，并且对接收和发送的数据进行共享；数据共享I/O子系统还用于对出现故障的子系统的任务进行分配，分配至任何一个没有出现故障的子系统的CUP上；

电源管理子系统用于接收数据共享I/O子系统输出的电源控制数据，并根据该数据对小卫星综合电子系统的电源进行管理；

内存管理子系统用于小卫星综合电子系统的内存读写操作；

热控子系统用于接收数据共享I/O子系统输出的温度数据，并根据该温度数据对整星温控；

故障处理子系统用于接收数据共享I/O子系统输出的故障数据，并根据故障数据对整星故障进行检测、故障诊断和故障修复；

载荷任务子系统用于对小卫星飞行任务载荷处理；

飞控任务子系统用于接收数据共享I/O子系统输出的小卫星三轴角加速度、三轴加速度和导航数据，并根据接收的数据对小卫星的姿态和轨道控制。

可选的，所述输出单元包括加热器、推力器、遥测组件、故障诊断组件和故障修复组件；

加热器根据热控子系统的输出指令对小卫星进行温控；

推力器根据飞控任务子系统的输出指令，控制整星的姿态和轨道；