一种一体化的星载综合电子系统的制作方法

本实用新型涉及一种星载综合电子系统，尤其涉及一种一体化的星载综合电子系统。

背景技术：

星载综合电子系统是卫星平台的核心，其基于星上总线网络，实现设备之间的数据共享和交互，完成卫星平台的测控、能源管理、数管、热控、姿轨控算法和数传等功能。随着微小卫星应用需求的增长和星载设备技术的发展，星载综合电子系统分别朝两个方向发展，一种趋势是标准化、通用化，以实现快速、经济的卫星研制，满足快速响应需求、风险要求不高的任务；另一种趋势是集成化、一体化，以实现高功能密度的卫星系统，满足集成度高、可靠性高的任务。

对于可靠性要求高的任务，传统的星载综合电子系统采用各分系统独立设计单机的方式，单机设计中采用大量高等级器件，必然导致整星重量和尺寸增大。对于微小卫星而言，多采用搭载发射的方式入轨，整星重量和尺寸增大，所需的运载搭载空间都需要增加，将导致卫星对运载的适应性不强，难以选择合适的运载。

技术实现要素：

针对以上技术问题，本实用新型提供了一种一体化的星载综合电子系统，具有体积小、重量轻、功能密度高等的特点。

对此，本实用新型的技术方案为：

一种一体化的星载综合电子系统，其包括一台综合电子单机和一台数传发射机，所述综合电子单机包括星载计算机模块、测控模块、数传模块、电源控制模块，所述星载计算机模块包括星务管理单元、姿态与轨道控制单元和热控管理单元；所述姿态与轨道控制单元和热控管理单元与星载计算机模块连接；所述测控模块、数传模块、电源控制模块分别通过总线网络与星载计算机模块连接，所述电源控制模块通过总线网络与测控模块、数传模块连接；所述数传模块与数传发射机连接。

其中，所述总线网络为标准CAN总线。星载计算机模块实现星务管理功能、姿态与轨道控制和热控管理功能，星务管理单元的功能包括遥控、遥测数据采集和组帧、程控、时间管理、任务调度管理和在轨软件修改与注入等功能；姿态与轨道控制单元的功能包括姿态敏感器、姿控执行机构和推力器部件的数据采集与控制功能；热控管理单元的功能按热控需求实现对加热器的通断控制。

测控模块实现遥测、遥控和外测等功能，遥测功能包括遥测数据加密、下行遥测信号扩频、调制成射频信号并输出等；遥控功能包括地面上行的无线电信号接收、解扩、解调和解密，直接指令的译码并输出，以及上行数据的转发功能；外测功能包括上行射频信号解扩和解调，外测信号的解密、解算、组帧和加密，以及将下行外测信号扩频、调制成射频信号并输出。

电源控制模块实现电源控制管理和热控管理等功能，电源控制管理功能包括一次电源调节与控制，蓄电池组进行过充电保护、过放电保护和均衡控制，一次电源转换为二次电源，以及配电功能；热控管理功能为采集星内温度信息，根据星载计算机模块的指令开关加热器。

数传模块实现数据记录、回放、加密、加扰、编码、调制放大和滤波等功能，并转换为X频段传导信号输出。

电源控制模块通过综合电子系统能源流为电源控制模块将外部一次电源经电源转换后，输出+5V、±12V二次电源，为综合电子组件各模块以及外部设备提供能源。

一体化的星载综合电子系统内部信息流包括遥控信息流、遥测信息流、热控信息流和数传信息流。各种信息流传输过程如下。

（1）遥控信息流

遥控信息经上行遥控通道发送到测控模块，经过解扩、解调、解密后，直接指令由应答机直接译码输出，对于间接指令和上注数据块，测控模块通过CAN总线转发给星载计算机模块，星载计算机模块进一步处理后，通过CAN总线转发给各下位机。

（2）遥测信息流

遥测信息由星载计算机模块通过CAN总线、模拟量接口、状态量接口等采集各下位机的遥测参数，按遥测协议打包形成遥测数据，通过CAN总线发送到测控模块，经过测控模块的加密、调制、扩频后，下传到地面。

（3）热控信息流

星内温度由电源控制模块采集，再发送到星载计算机模块，由星载计算机模块根据热控要求输出加热回路的通断指令，电源控制模块接收到指令后执行具体的加热控制。

（4）数传信息流

数传模块通过CAN总线记录平台数据，通过LVDS接口记录载荷数据，在卫星过境时将记录的数据回放，并通过数传发射机形成X频段射频信号传输到地面。

采用此技术方案，以标准总线为主干网络，形成分布式网络结构，模块之间通过标准总线互连，并集成在一体化综合电子系统中，通过总线网络实现各模块之间的数据互连，从而实现了卫星的星务管理、测控应答、姿轨控计算与控制、电源控制管理、数据处理与传输和热控管理等功能。相比于传统卫星同等功能性能的分系统单机，此技术方案具有体积小、重量轻、功能密度高等的特点，解决了100kg级卫星的小型化、集成化、电缆简化等问题，可满足中低轨道、长寿命、高可靠、100kg级以上的卫星任务要求。

作为本实用新型的进一步改进，所述综合电子单机包括综合电子母板、电源控制板、数传基带板、星载计算机控制板、切换板、推进功放板、IO板、测控板，所述电源控制板、数传基带板、星载计算机控制板、切换板、推进功放板、IO板、测控板分别通过总线网络与综合电子母板连接；所述数传基带板与数传发射机连接，所述数传发射机通过数传天线传输数据。

作为本实用新型的进一步改进，所述电源控制板包括一次电源调节板、二次电源与配电板、电源与热控管理板，所述一次电源调节板、二次电源与配电板、电源与热控管理板分别通过总线网络与综合电子母板连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述数传基带板包括第一数传基带板、第二数传基带板，所述第一数传基带板、第二数传基带板分别通过总线网络与综合电子母板连接；第一数传基带板、第二数传基带板与数传发射机连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述星载计算机控制板包括A机CPU板和B机CPU板，所述切换板包括第一切换板、第二切换板和第三切换板，所述A机CPU板、B机CPU板、第一切换板、第二切换板和第三切换板分别通过总线网络与综合电子母板连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述测控板包括第一测控板和第二测控板，所述第一测控板和第二测控板分别通过总线网络与综合电子母板连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述测控板位于综合电子单机的机箱的一侧，在位于测控板侧的所述综合电子单机的机箱外设有测控收发前端和测控天线，所述测控板与所述测控收发前端连接，所述测控收发前端与测控天线连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型具有体积小、重量轻、功能密度高等优点，可实现卫星的平台设备功能，实现星上电缆减少、卫星小型化的目的，可满足中低轨道、长寿命、高可靠、100kg级以上的卫星任务要求。本实用新型的技术方案可延伸将数传发射机集成在综合电子单机中，进一步提高星上设备的集成度，实现整星的小型化。

附图说明

图1是本实用新型一种实施例的模块示意图。

图2是本实用新型一种实施例的功能框图。

图3是本实用新型一种实施例的系统组成框图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的较优的实施例作进一步的详细说明。

如图1所示， 一种一体化的星载综合电子系统，其包括综合电子单机和数传发射机，所述综合电子单机包括星载计算机模块、测控模块、数传模块、电源控制模块，所述星载计算机模块包括星务管理单元、姿态与轨道控制单元和热控管理单元；所述姿态与轨道控制单元和热控管理单元与星载计算机模块连接；所述测控模块、数传模块、电源控制模块分别通过总线网络与星载计算机模块连接，所述电源控制模块通过总线网络与测控模块、数传模块连接；所述数传模块与数传发射机连接。

星载计算机模块实现星务管理功能、姿态与轨道控制和热控管理功能，星务管理功能包括遥控、遥测数据采集和组帧、程控、时间管理、任务调度管理和在轨软件修改与注入等功能；姿态与轨道控制功能包括姿态敏感器、姿控执行机构和推力器部件的数据采集与控制功能；热控管理功能按热控需求实现对加热器的通断控制。

测控模块实现遥测、遥控和外测等功能，遥测功能包括遥测数据加密、下行遥测信号扩频、调制成射频信号并输出等；遥控功能包括地面上行的无线电信号接收、解扩、解调和解密，直接指令的译码并输出，以及上行数据的转发功能；外测功能包括上行射频信号解扩和解调，外测信号的解密、解算、组帧和加密，以及将下行外测信号扩频、调制成射频信号并输出。

电源控制模块实现电源控制管理和热控管理等功能，电源控制管理功能包括一次电源调节与控制，蓄电池组进行过充电保护、过放电保护和均衡控制，一次电源转换为二次电源，以及配电功能；热控管理功能为采集星内温度信息，根据星载计算机模块的指令开关加热器。

数传模块实现数据记录、回放、加密、加扰、编码、调制放大和滤波等功能，并转换为X频段传导信号输出。

电源控制模块通过综合电子系统能源流为电源控制模块将外部一次电源经电源转换后，输出+5V、±12V二次电源，为综合电子组件各模块以及外部设备提供能源。

所述一体化的星载综合电子系统以CAN总线网络为基础，形成分布式网络结构，集成了卫星平台的主要功能，包括卫星的星务管理、测控应答、姿轨控计算与管理、电源控制与管理、热控管理功能、数据处理与传输等功能，功能框图如图2所示。

如图3所示，所述综合电子单机包括综合电子母板、电源控制板、数传基带板、星载计算机控制板、切换板、推进功放板、IO板、测控板，所述电源控制板、数传基带板、星载计算机控制板、切换板、推进功放板、IO板、测控板分别通过总线网络与综合电子母板连接；所述数传基带板与数传发射机连接，所述数传发射机通过数传天线传输数据。所述电源控制板包括一次电源调节板、二次电源与配电板、电源与热控管理板，所述一次电源调节板、二次电源与配电板、电源与热控管理板分别通过总线网络与综合电子母板连接。所述数传基带板包括第一数传基带板、第二数传基带板，所述第一数传基带板、第二数传基带板分别通过总线网络与综合电子母板连接，第一数传基带板、第二数传基带板与数传发射机连接。所述星载计算机控制板包括A机CPU板和B机CPU板，所述切换板包括第一切换板、第二切换板和第三切换板，所述A机CPU板、B机CPU板、第一切换板、第二切换板和第三切换板分别通过总线网络与综合电子母板连接。所述测控板包括第一测控板和第二测控板，所述第一测控板和第二测控板分别通过总线网络与综合电子母板连接。所述测控板位于综合电子单机的机箱的一侧，在位于测控板侧的所述综合电子单机的机箱外设有测控收发前端和测控天线，所述测控板与所述测控收发前端连接，所述测控收发前端与测控天线连接。模块之间通过标准总线互连，并集成在一体化综合电子系统中，实现卫星的星务管理、测控应答、姿轨控计算与控制、电源控制管理、数据处理与传输和热控管理等功能。

综合电子系统内部信息流包括遥控信息流、遥测信息流、热控信息流和数传信息流。各种信息流传输过程如下：

(1)遥控信息流

遥控信息经上行遥控通道发送到测控模块，经过解扩、解调、解密后，直接指令由应答机直接译码输出，对于间接指令和上注数据块，测控模块通过CAN总线转发给星载计算机模块，星载计算机模块进一步处理后，通过CAN总线转发给各下位机。

(2)遥测信息流

遥测信息由星载计算机模块通过CAN总线、模拟量接口、状态量接口等采集各下位机的遥测参数，按遥测协议打包形成遥测数据，通过CAN总线发送到测控模块，经过测控模块的加密、调制、扩频后，下传到地面。

(3)热控信息流

星内温度由电源控制模块采集，再发送到星载计算机模块，由星载计算机模块根据热控要求输出加热回路的通断指令，电源控制模块接收到指令后执行具体的加热控制。

(4)数传信息流

数传模块通过CAN总线记录平台数据，通过LVDS接口记录载荷数据，在卫星过境时将记录的数据回放，并通过数传发射机形成X频段射频信号传输到地面。

以上所述之具体实施方式为本实用新型的较佳实施方式，并非以此限定本实用新型的具体实施范围，本实用新型的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本实用新型之形状、结构所作的等效变化均在本实用新型的保护范围内。