姚猛 南京理工大學(xué)電子工程與光電技術(shù)學(xué)院

電子信息系統(tǒng)在通信衛(wèi)星平臺(tái)中的應(yīng)用研究

姚猛 南京理工大學(xué)電子工程與光電技術(shù)學(xué)院

電子信息系統(tǒng)是否擁有先進(jìn)的技術(shù)對(duì)于通信衛(wèi)星平臺(tái)有很大的影響作用。隨著當(dāng)前通信衛(wèi)星平臺(tái)的運(yùn)作需求日漸增大、功能日趨多樣，也相應(yīng)的對(duì)星載電子系統(tǒng)的性能、內(nèi)容、技術(shù)等方面有了更高的要求。目前在我國(guó)，為了滿足全新的通信衛(wèi)星平臺(tái)的發(fā)展需要，已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)了以“綜合電子”的概念來(lái)搭建電子信息系統(tǒng)，使電子信息系統(tǒng)全面對(duì)通信衛(wèi)星的數(shù)據(jù)傳輸、管理、供電等方面進(jìn)行管理和控制。

電子信息系統(tǒng) 通信衛(wèi)星平臺(tái) 應(yīng)用

我國(guó)目前采用的綜合電子系統(tǒng)基于資源共享思想，超越傳統(tǒng)衛(wèi)星分系統(tǒng)電子設(shè)備范疇，以高性能處理器為核心，數(shù)據(jù)網(wǎng)為紐帶，將星上各單元電子作為一個(gè)整體進(jìn)行優(yōu)化管理和調(diào)度，提高資源利用率，大幅減少星上元器件數(shù)量，簡(jiǎn)化硬件復(fù)雜度，提高電系統(tǒng)可靠性。星載綜合電子系統(tǒng)是衛(wèi)星總體級(jí)的分系統(tǒng)，是通信衛(wèi)星的信息中樞，對(duì)通信衛(wèi)星的運(yùn)行起支柱作用，對(duì)于通信衛(wèi)星的數(shù)據(jù)傳導(dǎo)、管理、供電以及監(jiān)測(cè)都有著重要影響和作用。

1 電子信息系統(tǒng)的特點(diǎn)

①以中心管理單元為建設(shè)中心，實(shí)行構(gòu)建分散式的系統(tǒng)，并采用標(biāo)準(zhǔn)形式的電氣接口，對(duì)通信衛(wèi)星的總體網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理和控制，讓通信衛(wèi)星平臺(tái)的適應(yīng)能力和服務(wù)范圍更強(qiáng)、更廣。

②中心管理服務(wù)器通過(guò)使用三模冗余結(jié)構(gòu)和模塊化建構(gòu)方式，使通信衛(wèi)星集成電路的輻射防抗能力大幅度提升，同時(shí)也在一定程度上促進(jìn)了我國(guó)航天電子技術(shù)的提升。

③提升了衛(wèi)星通信平臺(tái)發(fā)生故障時(shí)進(jìn)行診斷、檢測(cè)以及修復(fù)的能力，使衛(wèi)星通信平臺(tái)在數(shù)字化以及智能化發(fā)展方面得到提升。

④根據(jù)電子信息系統(tǒng)的總體構(gòu)架理念，對(duì)不同種類和性能的模塊進(jìn)行研發(fā)和應(yīng)用，并在這些模塊內(nèi)統(tǒng)一使用電氣接口，來(lái)促進(jìn)衛(wèi)星通信平臺(tái)中的設(shè)施能更好的實(shí)現(xiàn)其應(yīng)用功能，推進(jìn)平臺(tái)的同一化、標(biāo)準(zhǔn)化、科學(xué)化步伐。

⑤利用電子信息系統(tǒng)高度信息和數(shù)據(jù)集中化的特點(diǎn)，來(lái)使通信衛(wèi)星平臺(tái)的構(gòu)建成本降低，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)設(shè)備數(shù)量和質(zhì)量合理科學(xué)的減少，從而減輕電子信息系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)以及電網(wǎng)的負(fù)荷，另外還能使投入到衛(wèi)星通信平臺(tái)的人力和財(cái)力得到有效緩減，使衛(wèi)星通信平臺(tái)的經(jīng)濟(jì)效益得到有效增長(zhǎng)。

2 基于電子信息系統(tǒng)的通信衛(wèi)星平臺(tái)一體化綜合測(cè)試方案

近年來(lái)通信衛(wèi)星信息行業(yè)發(fā)展迅猛，新的物理接口、通信協(xié)議逐漸誕生，導(dǎo)致電子系統(tǒng)的物理接口類別眾多、通道路數(shù)成幾何倍數(shù)擴(kuò)展、通訊協(xié)議種類紛繁、上層協(xié)議根據(jù)定制需求隨時(shí)在改變等等情況，最終導(dǎo)致了電子系統(tǒng)的整理復(fù)雜度大為提升。這種較復(fù)雜的綜合電子系統(tǒng)的測(cè)試流程實(shí)際上很難達(dá)到全方位的覆蓋水平，同時(shí)由于其重復(fù)性質(zhì)的工作量巨大，使得復(fù)雜電子系統(tǒng)的測(cè)試任務(wù)效率低，耗時(shí)長(zhǎng)。

針對(duì)綜合電子復(fù)雜系統(tǒng)的測(cè)試需求，需要秉承自動(dòng)化、靈活化、全覆蓋的設(shè)計(jì)理念，構(gòu)建出一套能有效解決上述問(wèn)題的綜合電子自動(dòng)化測(cè)試解決方案。該方案由自動(dòng)化測(cè)試平臺(tái)，配以各種接口測(cè)試設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了有效、高速、自動(dòng)化的測(cè)試測(cè)量任務(wù)，而且系統(tǒng)軟硬件配合簡(jiǎn)便，組合靈活，具有良好的擴(kuò)展性。

系統(tǒng)硬件架構(gòu)采用PXIe標(biāo)準(zhǔn)總線架構(gòu)，其中與綜合電子測(cè)量單元聚集了各種通用接口測(cè)試模塊，例如低頻物理接口模塊、總線通信模塊、矩陣開關(guān)模塊、通用測(cè)試儀器模塊、多路選通模塊以及自定義擴(kuò)展模塊。

所有硬件模塊采用電氣隔離技術(shù)，對(duì)被測(cè)設(shè)備的電源結(jié)構(gòu)起到了保護(hù)作用；自動(dòng)化測(cè)試采用基于流程控制的自動(dòng)化軟件平臺(tái)；對(duì)于測(cè)試需求支持最終電子文件的直接輸入/輸出；所有測(cè)試流程與判決條件可以靈活地改變；電子信息系統(tǒng)采用平臺(tái)化設(shè)計(jì)，具有強(qiáng)大的靈活的擴(kuò)展能力，能在最短時(shí)間內(nèi)幫助客戶實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化流程測(cè)試任務(wù)，其優(yōu)點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)：

①完全物理電氣隔離方案，防止影響被測(cè)系統(tǒng)電源層次與結(jié)構(gòu)；

②靈活自動(dòng)化：自動(dòng)化測(cè)試測(cè)量來(lái)實(shí)現(xiàn)被測(cè)系統(tǒng)的全面覆蓋性特征，而且測(cè)試序列靈活配置，擴(kuò)展能力強(qiáng)；

③硬件接口總線化：將所有不同類型的物理接口均統(tǒng)一到PXIe總線上，進(jìn)行接口歸一化處理，使得通信衛(wèi)星平臺(tái)實(shí)現(xiàn)靈活的硬件配置以及測(cè)量，同時(shí)硬件接口具備擴(kuò)展性的特點(diǎn)；

④測(cè)試判決條件可配置：可以根據(jù)平臺(tái)的需求，對(duì)所有的判決條件進(jìn)行修改，實(shí)現(xiàn)靈活判決；

⑤匹配表格式輸出結(jié)果：根據(jù)平臺(tái)啊需要的測(cè)試表格，電子信息系統(tǒng)自動(dòng)完成測(cè)試表格的填寫與輸出。

3 小結(jié)

我國(guó)目前采用綜合電子系統(tǒng)，針對(duì)通信衛(wèi)星平臺(tái)的特征與需求，以中心管理模塊為服務(wù)重點(diǎn)，推出了整星一體化綜合測(cè)試解決方案。該解決方案具備高集成度、自動(dòng)化、功能全面、靈活組合以及低成本等主要特點(diǎn)，解決了以低成本對(duì)通信衛(wèi)星平臺(tái)進(jìn)行有效、全面測(cè)試的難題。系統(tǒng)由自動(dòng)化測(cè)試平臺(tái)、供配電測(cè)試單元、姿軌控測(cè)試單元、測(cè)控測(cè)試單元、數(shù)傳載荷測(cè)試單元、記錄回放單元、信道模擬單元等等組成。在全新的電子信息系統(tǒng)的管理下，通信衛(wèi)星平臺(tái)具有重量輕、體積小、成本低、周期短、生存能力強(qiáng)、風(fēng)險(xiǎn)小等特點(diǎn)，并以其獨(dú)特的魅力，吸引了廣泛的關(guān)注目光，有著較強(qiáng)的適用性。

[1]劉旭光,孔德強(qiáng),李浩,陶業(yè)榮.一種衛(wèi)星通信系統(tǒng)效能評(píng)估方法研究[J].航天電子對(duì)抗,2012(5):30-33

[2]李明峰,郝燕艷,陳曉,周晞.新一代通信衛(wèi)星平臺(tái)綜合電子系統(tǒng)研究[J]國(guó)際太空,2013(6):46-50