衛星通訊1553b地面檢測系統及其檢測方法
2023-05-05 10:21:36 1
專利名稱：衛星通訊1553b地面檢測系統及其檢測方法
技術領域：
本發明涉及一種航空航天用地面檢測系統，尤其涉及一種衛星通訊1553B地面檢 測系統及其檢測方法。
背景技術：
目前的1553B地面檢測系統多採用單片機加1553B控制晶片的方式控制完成 1553B通信，電路板上同時含有AD和DA晶片，AD晶片完成遙測數據採集輸入，DA晶片完成 遙控指令輸出。此種檢測系統與電腦通訊方式多採用串口方式或USB方式，串口方式編程 容易但數據傳輸率較低且大部分筆記本電腦串口逐漸取消使其應用受限，USB方式適用範 圍廣速率快但編程較複雜，以上兩種方案中存在一個共同的難點在於單片機與電腦間數據 格式的定義及通訊協議的規定，不同開發人員設計的格式及協議差異較大，以上兩種方案 電腦與單片機程序複雜度高，可靠性差，通用性不強。含AD、DA晶片的電路模塊涉及模擬量 的處理，將模擬電路與1553B數字電路混合在一起還容易引起電路幹擾，衛星通訊可靠性 要求很高，將AD、DA電路與1553B通訊電路分開成兩部分獨立電路將有助於提高通訊可靠 性。
發明內容
為了解決上述問題，本發明的目的在於提供一種衛星通訊1553B地面檢測系統及 其檢測方法。該系統利用成熟1553B仿真卡及通用函數庫，通過程序控制實現對航空航天 設備的控制、數據採集、廣播消息、數據注入等功能的模擬，為航空航天產品提供了良好的 測試平臺。為了實現上述發明目的，本發明提供的衛星通訊1553B地面檢測系統，包括 1553B仿真卡、遙控遙測板以及控制系統，所述1553B仿真卡插入電腦主機中，並與航空航 天設備的1553B總線連接，用於仿真總線BC，通過該1553B總線與航空航天設備相連，發送 1553B指令接收衛星數據；所述遙控遙測板採用單片機架構，與電腦通過USB接口互連，與 航空航天設備通過專用電纜連接傳輸遙控信號以及遙測信號；所述控制系統用於處理常規 任務及突發請求。常規任務如周期查詢航空航天設備狀態、讀取衛星數據、發送時間碼消 息給航空航天設備等。突發請求如向航空航天設備發送指令改變其工作模式、設置衛星工 作參數等。控制系統提供可視化界面，使各項操作簡明方便，屏蔽總線低層協議，使操作者 只需改變選擇項即可對航空航天設備進行控制。另外，所述遙控遙測板包括微處理器、USB通訊模塊、遙控模塊以及遙測模塊。所述微處理器選用8位單片機，通過在線下載接口刷新運行程序，既滿足應用需 要又節省了成本。所述USB通訊模塊能夠仿真硬體全雙工串口，內置收發緩衝區，支持通訊波特率 50bps 2Mbps。支持串口發送使能、串口接收就緒等傳輸速率控制信號和MODEM聯絡信號， 提供Windows作業系統下的驅動程序。
所述遙控模塊主要由3線 8線解碼器和雙路驅動單元構成。工作時單片機通過 控制總線控制解碼器選通要發送控制電平的那一路信號線，發送脈衝信號作為啟動或關閉的遙控指令。所述遙測模塊主要由A/D轉換器、多路開關電路組成，遙測模塊對應用提供了較 高的測量精度和更多的輸入接口。常用航空航天設備數據採集精度為8-10位，所述A/D轉 換器採用高速12位逐次比較型轉換器，常用航空航天設備模擬量遙測為10-20路，所述多 路開關提供32路模擬量輸入接口。另外，本發明提供的衛星通訊1553B地面檢測系統的檢測方法，包括如下步驟1)運行控制系統，選擇文件存儲路徑，生成數據保存文件、設備狀態文件；2)對1553B仿真卡進行硬體初始化，下載配置文件並進行自檢，自檢正確後生成 衛星通訊協議用到的各種消息，消息設置包括航空航天設備RT地址、命令字接收字地址、 消息收發類型、命令類型、消息總線路徑、數據存儲地址等項目；3)由控制系統控制1553B仿真卡查詢航空航天設備狀態字，1553B總線採用A、B 兩條線路冗餘設計，通訊在以上兩條通路中任意一條進行，當控制系統在其中一條線路上 未查詢到航空航天設備狀態字的正確返回時，將自動切換到另一條通訊線路上繼續查詢狀 態字，而若查詢到正確的狀態字時，則將所述步驟2)中生成的消息組織成消息幀，發送至 航空航天設備獲取數據或將指令傳遞給航空航天設備；4)控制系統將收到的科學數據存儲、顯示、分析，如果科學數據數據量較大可以採 用二進位碼存儲以節省空間，如果數據量不大採用字符方式存儲以方便使用通用工具進行 查看，數據的採用數值、曲線、圖像三種顯示方式，數值顯示為從科學數據包中直接讀取數 據解碼並以數字方式顯示；曲線顯示將某一科學數據前後數據包中的數值點用曲線連接； 圖像顯示將相關聯數據以圖像顯示，利用圖像中色彩亮度的不同區分數值高低，數據分析 包括前後數據量的連貫性、均值、方差等變化；5)由控制系統向遙控遙測板發送收集遙測指令，遙控遙測板收到指令後根據衛星 協議在指定的線路進行遙測數據採集並通過USB總線傳遞給控制系統，由控制系統完成遙 測數據的存儲、顯示、分析；6)查看是否需要發送遙控指令，如果不需要發送遙控指令，則本次衛星通訊結束， 如果需要發送遙控指令，由控制系統向遙控遙測板發送指令，遙控遙測板收到指令後根據 衛星協議在指定的線路進行高低電平的控制，完成本次衛星通訊。本發明的衛星通訊1553B地面檢測系統及其檢測方法，可靠性高、適用性廣、使用 方便的地面檢測系統。該系統將複雜的1553B總線通訊協議對用戶透明化，用戶只需選擇 需要完成的任務，具體總線協議實現由控制系統低層軟體完成。圖形化的數據顯示使用戶 實時獲取數據信息，及時了解航空航天設備狀態與性能。控制系統對衛星工作狀態進行分 析並做好相應記錄，數據的自動分析簡化了用戶後期處理的工作，降低了長時間大數據分 析難度。該系統可以由筆記本電腦為載體，體積小巧便於攜帶，適合戶外試驗。
圖1是本發明的衛星通訊地面檢測系統的系統組成原理示意圖。圖2是本發明的衛星通訊地面檢測系統中的遙控遙測板硬體結構示意圖。
圖3是本發明的衛星通訊地面檢測系統的檢測方法的流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的衛星通訊1553B地面檢測系統及其檢測方法進行詳細 的說明。圖1是本發明的衛星通訊地面檢測系統的系統組成原理示意圖。如圖1所示，本 發明的衛星通訊地面檢測系統包括1553B仿真卡、遙控遙測板以及控制系統。1553B仿真 卡選用PCMCIA接口，插入電腦PCMCIA接口內，1553B仿真卡通過1553B電纜與航空航天設 備相連。遙控遙測板通過USB線與電腦相連，通過導線直接與航空航天設備相連，其中遙控 線用於遙控遙測板向航空航天設備發送電平信號，遙測線用於遙控遙測板採集航空航天設 備的電平信號。圖2是本發明的衛星通訊地面檢測系統中的遙控遙測板硬體結構示意圖。如圖2 所示，本發明的衛星通訊地面檢測系統的遙控遙測板可以採用8位單片機架構，主要結構 由四部分組成微處理器、USB通訊模塊、遙控模塊以及遙測模塊，其中，(1)微處理器選用低功耗、適用面廣的8位單片機，晶片上擁有系統可編程Flash， 通過在線下載接口可以方便的刷新運行程序。(2)USB通訊模塊能夠仿真硬體全雙工串口，內置收發緩衝區，支持通訊波特率 50bps 2Mbps。支持串口發送使能、串口接收就緒等傳輸速率控制信號和MODEM聯絡信號， 提供Windows作業系統下的驅動程序。(3)遙控模塊主要有由3線一 8線解碼器和雙路驅動單元構成。工作時CPU通過 控制總線控制解碼器選通要發送控制電平的那一路信號線，發送脈衝信號作為啟動或關閉 的遙控指令。(4)遙測模塊主要由A/D轉換器、多路開關電路組成。為使控制採集過程更加方 便，必須加上多路模擬開關和數字I/O埠。A/D轉換晶片是一款高速12位逐次比較型A/ D轉換器，內置雙極性電路構成的混合集成轉換晶片。另外，將衛星通訊地面檢測系統與航空航天設備連接後，即可按照如下方法與航 空航天設備進行通訊。圖3是本發明的衛星通訊地面檢測系統的檢測方法的流程圖。如圖3所示，本發 明提供的衛星通訊1553B地面檢測系統的檢測方法，包括如下步驟1)運行控制系統，選擇文件存儲路徑，生成數據保存文件、設備狀態文件；2)對1553B仿真卡進行硬體初始化，下載配置文件並進行自檢，自檢正確後生成 衛星通訊協議用到的各種消息，消息設置包括航空航天設備RT地址、命令字接收字地址、 消息收發類型、命令類型、消息總線路徑、數據存儲地址等項目；3)由控制系統控制1553B仿真卡查詢航空航天設備狀態字，1553B總線採用A、B 兩條線路冗餘設計，通訊可以在以上兩條通路中任意一條進行，當控制系統在其中一條線 路上未查詢到航空航天設備狀態字的正確返回時，將自動切換到另一條通訊線路上繼續查 詢狀態字，而若查詢到正確的狀態字時，則將步驟2)中生成的消息組織成消息幀，發送至 航空航天設備獲取數據或將指令傳遞給航空航天設備；例如，為獲取航空航天設備科學數據需要將以下三條消息組織成消息幀，發送矢量字、發送數據、消息幀結束，消息幀的組織還包括通道選擇以及消息幀時間設置，發送消 息幀後，需對收到的矢量字進行判讀，了解航空航天設備數據準備情況，收到航空航天設備 發送的數據後需要將數據從1553B仿真卡中讀取存儲到電腦中步驟1)生成的文件中；4)控制系統將收到的科學數據存儲、顯示、分析，如果科學數據數據量較大可以採 用二進位碼存儲以節省空間，如果數據量不大採用字符方式存儲以方便使用通用工具進行 查看，數據的採用數值、曲線、圖像三種顯示方式，數值顯示為從科學數據包中直接讀取數 據解碼並以數字方式顯示；曲線顯示將某一科學數據前後數據包中的數值點用曲線連接； 圖像顯示將相關聯數據以圖像顯示，利用圖像中色彩亮度的不同區分數值高低，數據分析 包括前後數據量的連貫性、均值、方差等變化；5)由控制系統向遙控遙測板發送收集遙測指令，遙控遙測板收到指令後根據衛星 協議在指定的線路進行遙測數據採集並通過USB總線傳遞給控制系統，由控制系統完成遙 測數據的存儲、顯示、分析；6)查看是否需要發送遙控指令，如果不需要發送遙控指令，則本次衛星通訊結束。 如果需要發送遙控指令，則由控制系統向遙控遙測板發送指令，遙控遙測板收到指令後根 據衛星協議在指定的線路進行高低電平的控制，完成本次衛星通訊。
權利要求
一種衛星通訊1553B地面檢測系統，其特徵在於，包括1553B仿真卡、遙控遙測板以及控制系統，所述1553B仿真卡插入電腦主機中，並與航空航天設備的1553B總線連接，用於仿真總線BC，通過該1553B總線與航空航天設備相連，發送1553B指令接收衛星數據；所述遙控遙測板採用單片機架構，與電腦通過USB接口互連，與航空航天設備通過專用電纜連接傳輸遙控信號以及遙測信號；所述控制系統用於周期查詢航空航天設備狀態、讀取衛星數據、發送時間碼消息給航空航天設備，以及向航空航天設備發送指令改變其工作模式或者設置衛星工作參數。
2.如權利要求1所述的衛星通訊1553B地面檢測系統，其特徵在於，所述遙控遙測板包 括微處理器、USB通訊模塊、控制模塊以及數據採集模塊，所述微處理器選用8位微處理器，晶片上擁有在系統可編程Flash，通過在線下載接口 刷新運行程序；所述USB通訊模塊能夠仿真硬體全雙工串口，內置收發緩衝區，支持通訊波特率 50bps 2Mbps，支持包括串口發送使能以及串口接收就緒的傳輸速率控制信號和MODEM聯 絡信號，提供Windows作業系統下的驅動程序；所述遙控模塊由3線 8線解碼器和雙路驅動單元構成。工作時CPU通過控制總線控 制解碼器選通要發送控制電平的信號線，向此信號線發送脈衝信號作為啟動或關閉的遙控 指令；所述遙測模塊由A/D轉換器、多路開關電路組成，該遙測模塊對應用提供較高的測量 精度和更多的輸入接口，所述A/D轉換器採用高速12位逐次比較型轉換器，所述多路開關 提供32路模擬量輸入接口。
3.一種衛星通訊1553B地面檢測系統的檢測方法，其特徵在於，包括如下步驟1)運行控制系統，選擇文件存儲路徑，生成數據保存文件、設備狀態文件；2)對1553B仿真卡進行硬體初始化，下載配置文件並進行自檢，自檢正確後生成衛星 通訊協議用到的各種消息，消息設置包括航空航天設備RT地址、命令字接收字地址、消息 收發類型、命令類型、消息總線路徑、數據存儲地址；3)由控制系統控制1553B仿真卡查詢航空航天設備狀態字，1553B總線採用A、B兩 條線路冗餘設計，通訊在以上兩條通路中任意一條進行，當控制系統在其中一條線路上未 查詢到航空航天設備狀態字的正確返回時，將自動切換到另一條通訊線路上繼續查詢狀態 字，而若查詢到正確的狀態字時，則將所述步驟2)中生成的消息組織成消息幀，發送至航 空航天設備獲取數據或將指令傳遞給航空航天設備；4)控制系統將收到的科學數據存儲、顯示、分析，如果科學數據數據量較大可以採用 二進位碼存儲以節省空間，如果數據量不大採用字符方式存儲以方便使用通用工具進行查 看，數據的採用數值、曲線、圖像三種顯示方式，數值顯示為從科學數據包中直接讀取數據 解碼並以數字方式顯示；曲線顯示將某一科學數據前後數據包中的數值點用曲線連接；圖 像顯示將相關聯數據以圖像顯示，利用圖像中色彩亮度的不同區分數值高低，數據分析包 括前後數據量的連貫性、均值、方差等變化；5)由控制系統向遙控遙測板發送收集遙測指令，遙控遙測板收到指令後根據衛星協議 在指定的線路進行遙測數據採集並通過USB總線傳遞給控制系統，由控制系統完成遙測數據的存儲、顯示、分析；6)查看是否需要發送遙控指令，如果不需要發送遙控指令，則本次衛星通訊結束，如果 需要發送遙控指令，則由控制系統向遙控遙測板發送指令，遙控遙測板收到指令後根據衛 星協議在指定的線路進行高低電平的控制，完成本次衛星通訊。
4.如權利要求3所述的衛星通訊1553B地面檢測系統的檢測方法，其特徵在於，所述遙 控遙測板包括微處理器、USB通訊模塊、控制模塊以及數據採集模塊，所述微處理器選用8位微處理器，晶片上擁有在系統可編程Flash，通過在線下載接口 刷新運行程序；所述USB通訊模塊能夠仿真硬體全雙工串口，內置收發緩衝區，支持通訊波特率 50bps 2Mbps，支持包括串口發送使能以及串口接收就緒的傳輸速率控制信號和MODEM聯 絡信號，提供Windows作業系統下的驅動程序；所述遙控模塊由3線 8線解碼器和雙路驅動單元構成。工作時CPU通過控制總線控 制解碼器選通要發送控制電平的信號線，發送脈衝信號作為啟動或關閉的遙控指令；所述遙測模塊由A/D轉換器、多路開關電路組成，該遙測模塊對應用提供較高的測量 精度和更多的輸入接口，所述A/D轉換器採用高速12位逐次比較型轉換器，所述多路開關 提供32路模擬量輸入接口。
全文摘要
本發明提供一種衛星通訊地面檢測系統及其檢測方法。該檢測系統包括1553B仿真卡、遙控遙測板以及控制系統，1553B仿真卡插入電腦主機中，通過1553B電纜與航空航天設備相連；遙控遙測板採用單片機架構，與電腦通過USB接口互連，與航空航天設備通過專用電纜連接傳輸遙控信號以及遙測信號；控制系統用於周期查詢航空航天設備狀態、讀取衛星數據、發送時間碼消息給航空航天設備，以及向航空航天設備發送指令改變其工作模式或者設置衛星工作參數。本發明的檢測系統利用成熟1553B仿真卡及其通用函數庫，通過設計通用控制界面，實現對航空航天設備的控制、數據採集、廣播消息、數據注入等功能的模擬，為航空航天產品提供了良好的測試平臺。
文檔編號G05B19/418GK101839969SQ20091008039
公開日2010年9月22日 申請日期2009年3月20日 優先權日2009年3月20日
發明者何寶宇, 孫茂華, 張升偉, 李靖 申請人:中國科學院空間科學與應用研究中心