[发明专利]一种航天用遥测与数传数据通道交叉备份使用系统

摘要

一种航天用遥测与数传数据通道交叉备份使用系统，包括卫星平台上自带的综合电子分系统、星载测控应答机、数传分系统以及星载数据设备；星载数据设备与综合电子分系统、数传分系统之间均存在数据传输通道，通过星载数据设备在综合电子分系统、数传分系统之间建立一个数据传输通道，实现遥测数据下传通道和数传数据下传通道的互连与复用；星载数据设备通过测控通道和综合电子分系统实现遥测/遥控数据的交换，并通过LVDS数据接口将大容量的试验数据单向高速传输给数传分系统，同时通过RS‑422数据接口和数传分系统实现双向的数据连接。本发明充分结合了遥测通道和数传通道的优点，实现二者的优势互补和交叉备份，提高了数据的实时性和安全性。

主权项

一种航天用遥测与数传数据通道交叉备份使用系统，包括卫星平台上自带的综合电子分系统、星载测控应答机以及数传分系统，所述综合电子分系统、星载测控应答机和地面测控设备一起，构成一个卫星遥测数据下传通道；所述数传分系统和地面数传接收设备一起，构成一个卫星数传数据下传通道；其特征在于，还包括星载数据设备；所述星载数据设备与综合电子分系统、数传分系统之间均存在数据传输通道，通过星载数据设备在综合电子分系统、数传分系统之间建立一个数据传输通道，实现遥测数据下传通道和数传数据下传通道的互连与复用；星载数据设备通过测控通道和综合电子分系统实现遥测/遥控数据的交换，并通过LVDS数据接口将大容量的试验数据单向高速传输给数传分系统，同时通过RS‑422数据接口和数传分系统实现双向的数据连接；所述星载数据设备包括电源接口电路、数据管理电路、数据采集接口电路、固态存储电路、1553B总线接口电路、RS‑422接口电路和LVDS接口电路；所述电源接口电路的输入接口包括一次电源接口，电源接口电路的输出端分别连接数据采集接口电路和数据管理电路，为数据采集接口电路和数据管理电路提供所需的工作电源；所述电源接口电路的一次电源接口输入为航天器平台的100V一次电源，一次电源经电源接口电路中的过流保护、浪涌抑制和抗电磁干扰滤波电路后送入DC/DC模块，DC/DC模块将其变换为数据管理电路和数据采集接口电路工作所需的二次电源；所述数据管理电路负责星载数据设备的数据管理和控制，数据管理电路与电源接口电路连接获得其工作所需的工作电源；数据管理电路与数据采集接口电路连接，数据管理电路能够向数据采集接口电路输出采集控制信号，同时接收数据采集接口电路返回的采集信号数据；数据管理电路与1553B总线接口电路连接，数据管理电路接收从1553B总线接口电路转发的来自综合电子分系统的遥控指令，同时通过1553B总线接口电路输出遥测数据给综合电子分系统；数据管理电路与LVDS接口电路连接，数据管理电路向LVDS接口电路输出控制及数传数据，并控制LVDS接口电路向数传分系统高速提交试验数据；数据管理电路控制固态存储电路，实现大容量数据的高速读取操作；所述数据采集接口电路从电源接口电路获取工作电源，数据采集接口电路包括多个传感器接口电路分别用于驱动外部的多个传感器工作；各传感器返回的采集信号经过调理滤波和多路开关电路后，送入模数转换电路，模数转换电路在数据管理电路输出的采集控制信号驱动下，将模拟信号转换为数字信号，并提交给数据管理电路；所述1553B总线接口电路实现星载数据设备和综合电子分系统的1553B总线接口功能；1553B总线接口电路输入综合电子分系统发送的总线指令，并输出到数据管理电路执行；同时其从数据管理电路输入遥测数据，并输出到综合电子分系统；所述RS‑422接口电路实现星载数据设备和数传分系统的双向数据通信；所述LVDS接口电路实现星载数据设备和数传分系统的高速数传接口，LVDS接口电路输入数据管理电路的控制信号，将待传送的数据转换为满足LVDS接口协议的串行信号后，输出到数传分系统；所述固态存储电路用于存储数据管理电路高速采集的试验数据；所述星载数据设备具备多种工作模式，星载数据设备根据地面测控人员发送的遥控指令，切换其工作模式以应对不同的任务需求和故障模式，实现遥测数据下传通道和数传数据下传通道的互连与复用；星载数据设备的第一种工作模式是星载数据设备加电启动后的缺省工作模式，星载数据设备工作在第一种工作模式下时，星载数据设备将遥测数据通过1553B总线接口电路或者直接遥测通道提交综合电子分系统，由其通过卫星遥测数据下传通道下传；星载数据设备高速采集的大容量试验数据则提交数传分系统，由其通过卫星数传数据下传通道下传；星载数据设备的第二种工作模式是应对星载数据设备和综合电子分系统之间的1553B总线遥测通道出现故障的情况，当综合电子分系统和星载数据设备之间的总线遥测通道出现故障时，星载数据设备的遥测数据无法提交给综合电子分系统实现下传，但可接收综合电子分系统发送的1553B控制指令；地面测控人员发送遥控指令将星载数据设备的工作模式切换到第二种工作模式，星载数据设备工作在第二种工作模式下时，星载数据设备直接将遥测数据和已采集的大容量试验数据组帧处理后通过LVDS接口电路提交给数传分系统，由其通过卫星数传数据下传通道下传；星载数据设备的第三种工作模式是用于综合电子分系统无法满足遥测数据快速下传需求的情形，即当一些星载设备的遥测数据要求下传周期小于1S，而卫星遥测数据下传通道受限于固定的下传数据带宽和帧格式，无法满足该要求时，地面测控人员发送遥控指令将星载数据设备的工作模式切换到第三种工作模式；星载数据设备工作在第三种工作模式时，首先地面测控人员需先发送遥控指令，控制综合电子分系统先将所有遥测数据分为2大类，即可慢速下传的遥测数据和需快速下传的遥测数据；可慢速下传的遥测数据仍通过卫星遥测数据下传通道慢速下传；需快速下传的遥测数据将通过1553B总线接口电路提交星载数据设备，由星载数据设备转交给数传分系统，由其通过卫星数传数据下传通道下传；星载数据设备的第四种工作模式应对卫星遥测数据下传通道出现故障的情形，当地面测控人员通过观测遥测信息，诊断卫星遥测数据下传通道状态异常，而遥控指令上行通道正常，则发送遥控指令控制星载数据设备启动第四种工作模式；星载数据设备工作在第四种工作模式时，首先地面测控人员先发送遥控指令控制综合电子分系统将汇总的遥测数据通过1553B总线接口电路提交给星载数据设备，由星载数据设备通过LVDS接口电路提交给数传分系统，数传分系统将遥测数据和通过LVDS接口电路接收到的大容量试验数据汇总组帧后，通过卫星数传数据下传通道下传；星载数据设备的第五种工作模式应对卫星数传数据下传通道出现故障的情形；当地面测控人员通过观测遥测信息，诊断数传分系统的信息处理器工作正常，但卫星数传数据下传通道状态异常时，则发送遥控指令控制星载数据设备启动第五种工作模式；星载数据设备工作在第五种工作模式时，地面测控人员发送遥控指令控制数传分系统精选部分高价值的试验数据片段通过RS‑422接口电路将选择出的试验数据提交给星载数据设备；星载数据设备再将此类试验数据和自身的试验数据一起，打包成遥测帧，通过1553B总线接口电路提交给综合电子分系统，由其通过卫星遥测数据下传通道下传到地面。