2.3.1 应用卫星

2.3.1 应用卫星

根据整星的任务功能,可将应用卫星划分成不同的星载计算机系统,常见的有导航卫星、气象卫星、通信卫星等。其采用的系统架构主要由中心计算机、姿轨控计算机、测控、全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)及外围电路等系统组成,每个系统具有自己的CPU,各部分之间通过通信总线连接。中心计算机通过通信总线接收测控分系统遥控指令,转换为星上各单机的总线指令,发送给星上各单机执行,并从各单机采集遥测数据,组包后通过测控分系统下传至地面;姿轨控计算机接收GNSS获取的定位定轨数据,计算整星姿态轨道信息,将生成的姿态轨道控制数据发送至姿轨控执行部件,同时通过通信总线向中心计算机回报姿态轨道遥测信息。

1)应用卫星系统功能和设备组成

应用卫星系统功能包括遥测遥控管理、姿态和轨道控制、热控管理、电源管理、时间管理、总线网络管理、信息安全管理以及有效载荷管理等。其设备组成包括:

(1)卫星管理单元(SMU)。完成遥测遥控管理、热控管理、电源管理、时间管理、总线网络管理、信息安全管理等功能。

(2)数据处理单元(DPU)。完成数据存储、数据复接及下传功能。

(3)平台接口单元。完成遥测数据采集、指令输出、火工品控制、平台供配电等功能。

(4)载荷接口单元。完成遥测数据采集、指令输出、火工品控制、载荷供配电等功能。

(5)控制接口单元。完成姿态和轨道控制功能。

2)应用卫星系统设计特点

各设备间采用1553B总线互连。系统设计的主要特点包括:

(1)系统体系架构。卫星管理单元与控制接口单元分离,由卫星管理单元完成平台的数据管理等功能,控制接口单元完成姿态轨道控制功能。

(2)数据总线网络体系架构。各设备间采用1553B总线进行互连,在接口服务单元设备内部采用二级内总线,完成各模块之间的互连。

(3)模块化设计。系统采用模块化的设计思想,在接口服务单元中设计标准的模块,如遥测模块、常规指令模块、矩阵指令和矩阵遥测模块、电源与通信模块、火工品管理模块、热控管理模块、配电模块等,各接口服务单元可以根据需要采用这些标准模块进行组装。

(4)系统容错。提供整星系统级的故障检测和修复,在CMU故障或DPRU故障时,可通过应急模式实现对卫星的控制。

(5)星间网络。系统具备星间网络路由功能,可实现卫星间多种数据的传输,包括指令、遥测数据、导航电文、时间同步信息、测距信息等。

根据上述讨论,星载嵌入式计算机要能够发挥其应有的作用,从概念上看其作用范围涉及卫星平台和有效载荷的各种电子系统,即传统意义上的数据管理(星务)、姿态和轨道控制、电源、热控、总体电路、天线和有效载荷等各分系统。该星载嵌入式计算机产品支持卫星的智能成像模式,主要实现成像指令解析、成像参数获取、轨道确定和星历计算、姿态控制、天线控制、供电控制、主载荷成像指令控制、载荷数据传输控制。

星载嵌入式计算机产品在标准总线接口的基础上,与载荷和平台的各大分系统核心单机都有协同工作的能力,起到任务控制中心的统一调度的作用,按照规定的顺序协调工作,完成这样一个智能化的任务过程。