專利名稱：一種基于總線監視的衛星故障快速定位系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種衛星故障快速定位系統，適用于衛星AIT階段和在軌運行階段的衛星故障定位。
背景技術：
目前，衛星遙測數據是衛星AIT階段和在軌運行階段故障定位的唯一依據。常用的衛星遙測數據由總線通信主節點自行產生以及通過星上總線采集各分系統的遙測參數， 進行打包處理形成，經星上應答機下傳。遙測數據是地面了解星上工作狀態以及健康狀態的唯一途徑。由于衛星系統的復雜性，衛星故障時，用于定位故障的原始數據極為重要。經常在出現故障后由于缺少相關的直接遙測證據，導致需要很長時間進行故障定位和排除故障的現象。主要原因有三個，其一，沒有信息傳遞過程記錄，衛星總線是星上信息傳遞的主要通道，衛星的遙測數據采集、遙控數據分發、程控數據分發、廣播數據傳輸等均依靠總線進行， 星上設備故障一般會體現在信息傳遞或接收過程，經常需要知道信息在總線上是否正確送出，以此定位故障出現在發送方還是接收方。其二，衛星測控應答機下行遙測碼速率僅為 4096bps，受其限制，目前衛星遙測數據僅能反映重要的遙測參數，而且遙測參數的下傳頻率受到影響，在衛星故障時容易出現沒有相關直接遙測參數或設計了遙測參數但是下傳頻率低未反映故障現象的情況。其三，我國地理位置和測控體制的約束，對于太陽同步軌道衛星，每天僅有6-7個軌道圈經過我國國境，每次過境時間僅10分鐘左右，同樣受下行遙測碼速率限制，僅能傳輸少量境外遙測數據，一旦衛星在境外出現故障，少量的延時遙測往往不能復現故障前后的遙測變化。
發明內容
本發明的技術解決問題是克服衛星故障時，缺少直接遙測數據不能快速定位的不足，提供一種基于總線監視的衛星故障快速定位系統，能夠將所有的總線監視數據進行存儲和傳送。本發明提供了用于定位衛星故障的直接證據，也提供了一種附加的衛星數據下行的方法，即調度總線通信從節點發送總線廣播，由總線通信主節點接收并發送給應答機下傳。本發明的技術解決方案是一種基于總線監視的衛星故障快速定位系統，該系統依托的設備主要包括星上總線通信節點即總線通信主節點以及總線通信從節點、總線監視模塊、數傳系統以及應答機；總線通信主節點，負責對總線上的總線通信從節點及總線監視模塊進行遙測數據輪詢、遙控數據分發、廣播數據調度傳輸；總線通信從節點，負責對該系統自身的遙測數據進行采集，并響應總線通信主節點的遙測數據輪詢，接收遙控數據以及廣播數據；總線監視模塊，具備總線通信從節點的上述功能，并負責對總線上所有的通信數據進行接收、格式化和存儲；通過地面指令控制，總線通信主節點將地面發送的指令轉發給總線監視模塊，總線監視模塊根據指令的內容將指定位置的總線監視數據順序發送給星上數傳系統，由數傳系統下傳到地面；或通過地面指令控制，在總線上進行指定位置的總線監視數據輪詢，然后打包處理形成衛星遙測數據包并發送給應答機，由應答機下傳到地面；地面設備根據接收到的總線監視數據進行故障定位或提取關心的衛星遙測數據。所述的總線監視模塊還具有容錯功能，即在總線監視模塊在軌異常復位時可以自動恢復記錄模式而不覆蓋原有記錄數據導致數據丟失；在總線監視模塊異常無法正確映射邏輯分區和物理分區關系時，提供物理區域順序發送數據功能，只要非易失性存儲器可用， 即可獲取所有記錄數據。所述的總線監視模塊對總線監視數據進行接收、格式化和存儲的工作過程為在總線監視模塊中設置數據緩沖區，總線監視模塊將監視到的總線監視數據格式化后進行緩存，每緩存到固定長度后，將緩存的數據寫入相應的非易失性存儲器FLASH存儲區中。所述的總線監視模塊將指定位置的總線監視數據順序發送給星上數傳系統的過程為(1)判斷是否接收到地面設備發送的“開始邏輯分區數據發送”指令，如果收到“開始邏輯分區數據發送”指令，轉入步驟⑵；如果收到“開始物理分區數據發送”指令，轉入步驟(6)；(2)發送2048字節前導碼，轉入步驟⑶；(3)根據“開始邏輯分區數據發送”指令中設置的地址或上次順序回放結束的地址，進行數據順序回放，轉入步驟(4)；(4)判斷是否接收到“停止發送”指令或是否數據發送指針等于數據存儲指針，若條件滿足，則轉入步驟(5)；(5)保存本次順序發送結束時的數據發送地址，則轉入步驟(10)；(6)發送2048字節前導碼，轉入步驟(7)；(7)根據“物理分區順序回放數據塊”內容的設置，進行數據順序回放，轉入步驟 ⑶；(8)判斷是否接收到“停止發送”指令或是否發送到結束發送的物理分區，若條件滿足，則轉入步驟(9)；(9)保存本次順序發送結束時的數據發送地址，則轉入步驟(10)；(10)發送2048字節后導碼，轉入步驟(11)；(11)退出本次數據發送進程。所述的總線監視模塊將衛星遙測數據包發送給應答機的過程為(1)總線監視模塊接收到總線通信主節點發送的“設置總線發送地址數據塊”，對總線監視模塊進行總線數據發送地址指針設置；(2)總線監視模塊接收到“總線數據發送準備指令”后，進行總線發送準備；(3)總線監視模塊接收到總線通信主節點通過總線發出的“存儲數據輪詢指令” 后，根據當前總線數據發送的地址指針，按照要求順序將固定長度的存儲數據發送給總線通信主節點，并保存當前數據順序發送地址，在下次發送時使用；(4)總線通信主節點將總線監視模塊發送的固定長度的存儲數據以及其它遙測數據一起打包成遙測數據包發送給應答機，由應答機發送到地面。本發明與現有技術相比有益效果為(1)本發明通過引入總線監視模塊存儲完整的總線通信數據，衛星的遙測數據采集、遙控數據分發、廣播數據傳輸等依靠總線傳遞的過程信息均可回放，為衛星AIT (總裝與測試)階段和在軌階段的衛星故障快速定位提供充分證據。(2)本發明提供了兩種傳輸途徑，可以通過數傳系統傳輸，也可通過應答機傳輸， 有時為了節約衛星能源，在數傳不工作時也可通過應答機下傳的數據查看在軌總線監視數據。本發明的總線數據監視功能不受總線數據傳輸影響，保證總線數據監視的完整性。(3)本發明提供了兩種容錯手段，在總線監視模塊異常在軌復位時可以自動恢復記錄模式而不覆蓋原有記錄數據導致數據丟失；在總線監視模塊異常無法正確映射邏輯分區和物理分區關系時，提供了物理區域順序發送數據功能，只要非易失性存儲器可用，即可獲取所有記錄數據，用于分析在軌問題。
圖1為本發明的系統框圖；圖2為本發明總線監視模塊的邏輯分區存儲格式定義圖；圖3為本發明的LVDS接口的傳輸波形；圖4為本發明的總線監視模塊的數據發送工作流程圖。
具體實施例方式本發明的系統框圖如圖1所示。圖1中，下位機1到下位機N為掛接在平臺總線上的各分系統設備(總線通信從節點)，下位機M到下位機M+N為掛接在載荷總線上的各分系統設備(總線通信從節點)，這些下位機產生遙測參數。圖1中，總線通信主節點作為平臺總線和載荷總線的主節點，負責對平臺總線和載荷總線進行調度管理工作，輪詢各總線通信從節點的遙測數據，并將指令或數據塊發送給各總線通信從節點執行。圖1中數傳系統主要負責建立一條衛星到地面的高速數據下傳鏈路，并將總線監視模塊存儲的數據根據要求發送到地面。圖1中應答機主要負責建立一條衛星到地面的遙控、遙測數據鏈路，將衛星遙測數據以及總線監視模塊存儲的數據根據要求發送到地面。總線通信主節點在總線上進行遙測數據輪詢、遙控數據分發、廣播數據調度傳輸等；總線通信主節點在每一周期的工作過程為通過總線采集整星各總線通信從節點的遙測數據；通過總線廣播總線通信主節點遙測數據到指定總線監視地址；根據需要通過總線調度總線通信從節點的遙測數據到指定總線監視地址；通過總線分發遙控數據到各總線通信從節點；通過總線調度總線通信從節點發送廣播數據到指定廣播地址。總線通信主節點可以采用現有常用技術手段實現，為本領域技術人員公知常識，不需要進行詳細說明。圖1中，星務總線監視模塊主要負責將總線上傳輸的各種數據按一定的格式進行存儲和處理，本發明的重點即是總線監視模塊工作流程設計。總線監視模塊及其功能設計、工作流程設計是本發明的關鍵，總線監視模塊的功能設計如下(一 )接收總線監視數據總線監視模塊收到“進行總線監視并存儲”指令后開始按格式順序存儲所有發送 (不含發送固定長度的存儲數據)和監視到的總線數據，收到“不進行總線監視存儲”指令
后停止。所有總線數據按包存儲，數據包格式(16字節)如下
權利要求
1.一種基于總線監視的衛星故障快速定位系統，其特征在于該系統依托的設備主要包括星上總線通信節點即總線通信主節點以及總線通信從節點、總線監視模塊、數傳系統以及應答機；總線通信主節點，負責對總線上的總線通信從節點及總線監視模塊進行遙測數據輪詢、遙控數據分發、廣播數據調度傳輸；總線通信從節點，負責對該系統自身的遙測數據進行采集，并響應總線通信主節點的遙測數據輪詢，接收遙控數據以及廣播數據；總線監視模塊，具備總線通信從節點的上述功能，并負責對總線上所有的通信數據進行接收、格式化和存儲；通過地面指令控制，總線通信主節點將地面發送的指令轉發給總線監視模塊，總線監視模塊根據指令的內容將指定位置的總線監視數據順序發送給星上數傳系統，由數傳系統下傳到地面；或通過地面指令控制，在總線上進行指定位置的總線監視數據輪詢，然后打包處理形成衛星遙測數據包并發送給應答機，由應答機下傳到地面；地面設備根據接收到的總線監視數據進行故障定位或提取關心的衛星遙測數據。
2.根據權利要求1所述的一種基于總線監視的衛星故障快速定位系統，其特征在于 所述的總線監視模塊還具有容錯功能，即在總線監視模塊在軌異常復位時可以自動恢復記錄模式而不覆蓋原有記錄數據導致數據丟失；在總線監視模塊異常無法正確映射邏輯分區和物理分區關系時，提供物理區域順序發送數據功能，只要非易失性存儲器可用，即可獲取所有記錄數據。
3.根據權利要求1或2所述的一種基于總線監視的衛星故障快速定位系統，其特征在于所述的總線監視模塊對總線監視數據進行接收、格式化和存儲的工作過程為在總線監視模塊中設置數據緩沖區，總線監視模塊將監視到的總線監視數據格式化后進行緩存， 每緩存到固定長度后，將緩存的數據寫入相應的非易失性存儲器FLASH存儲區中。
4.根據權利要求1或2所述的一種基于總線監視的衛星故障快速定位系統，其特征在于所述的總線監視模塊將指定位置的總線監視數據順序發送給星上數傳系統的過程為(1)判斷是否接收到地面設備發送的“開始邏輯分區數據發送”指令，如果收到“開始邏輯分區數據發送”指令，轉入步驟O)；如果收到“開始物理分區數據發送”指令，轉入步驟(6)；(2)發送2048字節前導碼，轉入步驟(3)；(3)根據“開始邏輯分區數據發送”指令中設置的地址或上次順序回放結束的地址，進行數據順序回放，轉入步驟；(4)判斷是否接收到“停止發送”指令或是否數據發送指針等于數據存儲指針，若條件滿足，則轉入步驟(5)；(5)保存本次順序發送結束時的數據發送地址，則轉入步驟(10)；(6)發送2048字節前導碼，轉入步驟(7)；(7)根據“物理分區順序回放數據塊”內容的設置，進行數據順序回放，轉入步驟(8)；(8)判斷是否接收到“停止發送”指令或是否發送到結束發送的物理分區，若條件滿足， 則轉入步驟(9)；(9)保存本次順序發送結束時的數據發送地址，則轉入步驟(10)；(10)發送2048字節后導碼，轉入步驟(11)；(11)退出本次數據發送進程。
5.根據權利要求1或2所述的一種基于總線監視的衛星故障快速定位系統，其特征在于所述的總線監視模塊將衛星遙測數據包發送給應答機的過程為(1)總線監視模塊接收到總線通信主節點發送的“設置總線發送地址數據塊”，對總線監視模塊進行總線數據發送地址指針設置；(2)總線監視模塊接收到“總線數據發送準備指令”后，進行總線發送準備；(3)總線監視模塊接收到總線通信主節點通過總線發出的“存儲數據輪詢指令”后，根據當前總線數據發送的地址指針，按照要求順序將固定長度的存儲數據發送給總線通信主節點，并保存當前數據順序發送地址，在下次發送時使用；(4)總線通信主節點將總線監視模塊發送的固定長度的存儲數據以及其它遙測數據一起打包成遙測數據包發送給應答機，由應答機發送到地面。
全文摘要
一種基于總線監視的衛星故障快速定位系統，總線通信主節點負責對總線上的總線通信從節點及總線監視模塊進行遙測數據輪詢、分發、廣播數據調度傳輸；總線通信從節點負責對該系統自身的遙測數據進行采集，并響應總線通信主節點的遙測數據輪詢，接收以及廣播數據；總線監視模塊，主要負責對總線上所有的通信數據進行接收、格式化和存儲；通過地面指令控制將地面發送的指令轉發給總線監視模塊，總線監視模塊根據指令的內容將指定位置的總線監視數據順序發送給數傳系統，由數傳系統下傳到地面；或通過地面指令控制，在總線上進行指定位置的總線監視數據輪詢，然后打包處理形成衛星遙測數據包并發送給應答機，由應答機下傳到地面；地面設備根據接收到的總線監視數據進行故障定位或提取關心的衛星遙測數據。
文檔編號H04L12/403GK102183768SQ201110044450
公開日2011年9月14日 申請日期2011年2月24日 優先權日2011年2月24日
發明者付重, 伍保峰, 李軍予, 李志剛, 李超, 王超倫 申請人:航天東方紅衛星有限公司