專利名稱：一種陀螺的電模擬器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種星上設(shè)備的電模擬器。
背景技術(shù)：
衛(wèi)星電性能測(cè)試過程包括部件測(cè)試、分系統(tǒng)測(cè)試和整星測(cè)試，在分系統(tǒng)測(cè)試和整 星測(cè)試過程中或者測(cè)試過程的某些階段，需要一些輔助的設(shè)備或者裝置，用于模擬真實(shí)的 星上設(shè)備以達(dá)到分系統(tǒng)或者整星電性能測(cè)試的目的，這些模擬真實(shí)設(shè)備的輔助設(shè)備或者裝 置稱為電模擬器。電模擬器主要模擬真實(shí)星上設(shè)備電接口的結(jié)構(gòu)、通信協(xié)議的處理、數(shù)據(jù)流 和時(shí)序特性等。星上設(shè)備的電模擬器的電接口與被模擬的星上設(shè)備的電接口完全一致，用以檢驗(yàn) 星上設(shè)備對(duì)外接口的正確性、匹配性和合理性。在測(cè)試過程中電模擬器和相應(yīng)的星上設(shè)備 對(duì)星上的電接口是獨(dú)占的，即電模擬器和相應(yīng)的星上設(shè)備不能同時(shí)接入到衛(wèi)星測(cè)試系統(tǒng) 中，只能選擇其一連入衛(wèi)星測(cè)試系統(tǒng)。通過電模擬器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)對(duì)星上設(shè)備的輔助檢測(cè)，如 電接口檢測(cè)、協(xié)議檢測(cè)、數(shù)據(jù)流檢測(cè)、時(shí)序檢測(cè)等，但是電模擬器無法模擬星上設(shè)備的狀態(tài) 信息比如供電狀態(tài)、溫度、電流/電壓遙測(cè)。在衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)中，陀螺是最常用星上設(shè)備。測(cè)試過程中，陀螺和陀螺電模擬 器只能選擇其一連入測(cè)試系統(tǒng)，無法滿足陀螺數(shù)據(jù)流和陀螺工作狀態(tài)信息在地面環(huán)境下的 同時(shí)測(cè)量的要求。目前，現(xiàn)有設(shè)備或者裝置中陀螺的電模擬器與陀螺無法同時(shí)連入衛(wèi)星測(cè) 試系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有設(shè)備或者裝置中無法滿足陀螺的電模擬器與陀螺同時(shí) 連入衛(wèi)星測(cè)試系統(tǒng)的問題，提供了 一種陀螺的電模擬器。本發(fā)明是通過下述方案予以實(shí)現(xiàn)的一種陀螺的電模擬器，它包括功能模擬模塊、 模擬器數(shù)據(jù)接口電路、供電輸入接口電路和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)接口電路，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)接口電路的驅(qū)動(dòng) 數(shù)據(jù)輸出端與功能模擬模塊的驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)輸入端相連，模擬器數(shù)據(jù)接口電路的控制信號(hào)輸出 端與功能模擬模塊的控制信號(hào)輸入端相連，供電輸入接口電路的電壓輸出端與功能模擬模 塊的電壓輸入端相連，它還包括信號(hào)處理模塊、星上設(shè)備數(shù)據(jù)接口電路和供電輸出接口電 路，模擬器數(shù)據(jù)接口電路的控制信號(hào)輸出端與星上設(shè)備數(shù)據(jù)接口電路的控制信號(hào)輸入端相 連，功能模擬模塊的模擬敏感數(shù)據(jù)信號(hào)輸出端與信號(hào)處理模塊的第一處理信號(hào)輸入端相 連，星上設(shè)備數(shù)據(jù)接口電路的陀螺信號(hào)輸出端與信號(hào)處理模塊的第二處理信號(hào)輸入端相 連，信號(hào)處理模塊的處理信號(hào)輸出端與模擬器數(shù)據(jù)接口的處理信號(hào)輸入端相連，供電輸入 接口電路的電壓輸出端分別與信號(hào)處理模塊的電壓輸入端及供電輸出接口電路的電壓輸 入端相連。本發(fā)明提供了一種陀螺的電模擬器，與傳統(tǒng)的陀螺電模擬器相比它增加了信號(hào)處 理模塊、星上設(shè)備數(shù)據(jù)接口電路以及供電輸出接口電路，所述的電模擬器將供電輸入接口電路引入的電源信號(hào)為電模擬器內(nèi)部電路進(jìn)行供電，同時(shí)將該電源信號(hào)輸出至供電輸出接口電路為陀螺供電；模擬器數(shù)據(jù)接口電路接收來自星載計(jì)算機(jī)的命令作為電模擬器的輸 入，同時(shí)將該輸入信號(hào)通過星上設(shè)備數(shù)據(jù)接口電路發(fā)送給陀螺；電模擬器通過星上設(shè)備數(shù) 據(jù)接口電路接收陀螺的陀螺信號(hào)，并與功能模擬模塊生成的模擬敏感數(shù)據(jù)信號(hào)在信號(hào)處理 模塊中進(jìn)行信號(hào)隔離和數(shù)據(jù)合成處理；處理后的數(shù)據(jù)通過模擬器數(shù)據(jù)接口電路發(fā)送給星載 計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)電模擬器與陀螺同時(shí)連入衛(wèi)星測(cè)試系統(tǒng)。本發(fā)明所述的一種陀螺的電模擬器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)陀螺的電模擬器和陀 螺同時(shí)連入衛(wèi)星測(cè)試系統(tǒng)，滿足星上設(shè)備真實(shí)狀態(tài)和閉環(huán)仿真同時(shí)進(jìn)行，簡化衛(wèi)星系統(tǒng)測(cè)
試ο


圖1是具體實(shí)施方式
一中所述的一種陀螺電模擬器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是具體實(shí) 施方式五的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一下面結(jié)合圖1具體說明本實(shí)施方式。一種陀螺的電模擬器，它包 括功能模擬模塊1、模擬器數(shù)據(jù)接口電路2、供電輸入接口電路5和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)接口電路7，數(shù) 據(jù)驅(qū)動(dòng)接口電路7的驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)輸出端與功能模擬模塊1的驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)輸入端相連，模擬器數(shù) 據(jù)接口電路2的控制信號(hào)輸出端與功能模擬模塊1的控制信號(hào)輸入端相連，供電輸入接口 電路5的電壓輸出端與功能模擬模塊1的電壓輸入端相連，它還包括信號(hào)處理模塊3、星上 設(shè)備數(shù)據(jù)接口電路4和供電輸出接口電路6，模擬器數(shù)據(jù)接口電路2的控制信號(hào)輸出端與星 上設(shè)備數(shù)據(jù)接口電路4的控制信號(hào)輸入端相連，功能模擬模塊1的模擬敏感數(shù)據(jù)信號(hào)輸出 端與信號(hào)處理模塊3的第一處理信號(hào)輸入端相連，星上設(shè)備數(shù)據(jù)接口電路4的陀螺信號(hào)輸 出端與信號(hào)處理模塊3的第二處理信號(hào)輸入端相連，信號(hào)處理模塊3的處理信號(hào)輸出端與 模擬器數(shù)據(jù)接口 2的處理信號(hào)輸入端相連，供電輸入接口電路5的電壓輸出端分別與信號(hào) 處理模塊3的電壓輸入端及供電輸出接口電路6的電壓輸入端相連。本實(shí)施方式中所述的一種陀螺的電模擬器由供電電源供電，供電電源的電壓輸出 端與供電輸入接口電路5的電壓輸入端相連，供電輸入接口電路5為電模擬器供電，并通過 供電輸出接口電路6為陀螺供電，其中，供電輸入接口電路5的接口類型與供電輸出接口電 路6的接口類型一致，本實(shí)施方式中所述的供電電源采用蓄電池實(shí)現(xiàn)；
本實(shí)施方式中所述的一種陀螺的電模擬器由星載計(jì)算機(jī)控制，星載計(jì)算機(jī)的指令輸出 端與模擬器數(shù)據(jù)接口電路2的指令輸入端相連，模擬器數(shù)據(jù)接口電路2的測(cè)試數(shù)據(jù)輸出端 與星載計(jì)算機(jī)的測(cè)試數(shù)據(jù)輸入端相連。星載計(jì)算機(jī)通過模擬器數(shù)據(jù)接口電路2將指令發(fā)送 給陀螺電模擬器，并通過星上設(shè)備數(shù)據(jù)接口電路4將該指令轉(zhuǎn)發(fā)給陀螺；
本實(shí)施方式中所述的一種陀螺的電模擬器中的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)接口電路7根據(jù)動(dòng)力學(xué)模型 輸出數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，與功能模擬模塊1的驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)輸入端相連；
本實(shí)施方式中所述的一種陀螺的電模擬器中的功能模擬模塊1是模擬器模擬星上設(shè) 備通信協(xié)議、數(shù)據(jù)流、時(shí)序等的電路和處理程序，類似于傳統(tǒng)意義的電模擬器；
本實(shí)施方式中所述的一種陀螺的電模擬器通過星上設(shè)備數(shù)據(jù)接口電路4與陀螺相連，用于傳遞模擬器收到的指令、接收陀螺的狀態(tài)數(shù)據(jù)，本實(shí)施方式所述的電模擬器能夠?qū)鹘y(tǒng)意義的電模擬器與陀螺同時(shí)連入衛(wèi)星測(cè)試系統(tǒng)中；
本實(shí)施方式中所述的一種陀螺的電模擬器，在陀螺與電模擬器同時(shí)接入到衛(wèi)星測(cè)試系 統(tǒng)時(shí)，信號(hào)處理模塊3是用于對(duì)陀螺進(jìn)行信號(hào)隔離和數(shù)據(jù)處理的電路和程序，能夠?qū)㈦娔?擬器的數(shù)據(jù)與陀螺的狀態(tài)數(shù)據(jù)合成后發(fā)送給星載計(jì)算機(jī)，滿足陀螺的真實(shí)狀態(tài)和閉環(huán)仿真 同時(shí)進(jìn)行。本發(fā)明提供了一種陀螺的電模擬器，在傳統(tǒng)的陀螺電模擬器的基礎(chǔ)上它增加了信 號(hào)處理模塊3、星上設(shè)備數(shù)據(jù)接口電路4和供電輸出接口電路6，所述的電模擬器將供電輸 入接口電路5引入的電源信號(hào)為電模擬器內(nèi)部電路進(jìn)行供電，同時(shí)將該電源信號(hào)輸出至供 電輸出接口電路6為陀螺供電；模擬器數(shù)據(jù)接口電路2接收來自星載計(jì)算機(jī)的命令作為電 模擬器的輸入，同時(shí)將該輸入信號(hào)通過星上設(shè)備數(shù)據(jù)接口電路4發(fā)送給陀螺；電模擬器通 過星上設(shè)備數(shù)據(jù)接口電路4接收陀螺的陀螺信號(hào)，并與功能模擬模塊1生成的模擬敏感數(shù) 據(jù)信號(hào)在信號(hào)處理模塊3中進(jìn)行信號(hào)隔離和數(shù)據(jù)合成處理；處理后的數(shù)據(jù)通過模擬器數(shù)據(jù) 接口電路2發(fā)送給星載計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)電模擬器與陀螺同時(shí)連入衛(wèi)星測(cè)試系統(tǒng)。本發(fā)明所述的一種陀螺的電模擬器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)陀螺的電模擬器和陀 螺同時(shí)連入到衛(wèi)星測(cè)試系統(tǒng)中，滿足星上設(shè)備的真實(shí)狀態(tài)和閉環(huán)仿真同時(shí)進(jìn)行，簡化衛(wèi)星 系統(tǒng)測(cè)試。
具體實(shí)施方式
二本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一所述的一種陀螺的電模擬器的區(qū) 別在于，所述的由功能模擬模塊1輸出的模擬敏感數(shù)據(jù)是指電模擬器模擬配置陀螺的衛(wèi)星 在空間運(yùn)行時(shí)陀螺輸出的角速度數(shù)據(jù)。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一所述的一種陀螺的電模擬器的區(qū) 別在于，所述的由星上設(shè)備數(shù)據(jù)接口電路4輸出的陀螺信號(hào)是指陀螺接入到測(cè)試系統(tǒng)中得 到的信號(hào)數(shù)據(jù)，由衛(wèi)星敏感數(shù)據(jù)、衛(wèi)星狀態(tài)數(shù)據(jù)和校驗(yàn)和組成，所述的衛(wèi)星狀態(tài)數(shù)據(jù)是指溫 度信息數(shù)據(jù)、供電信息數(shù)據(jù)和指令接收狀態(tài)數(shù)據(jù)。本實(shí)施方式中所述的陀螺信號(hào)的一幀由四個(gè)字節(jié)組成，其中，第一字節(jié)和第二字 節(jié)存放衛(wèi)星敏感數(shù)據(jù)，陀螺并未真正的處于空間運(yùn)行狀態(tài)，故衛(wèi)星敏感數(shù)據(jù)是無效的；第三 字節(jié)存放衛(wèi)星狀態(tài)數(shù)據(jù)，第四字節(jié)存放校驗(yàn)和，校驗(yàn)和用于校驗(yàn)一組數(shù)據(jù)項(xiàng)的和，因?yàn)樾l(wèi)星 敏感數(shù)據(jù)是無效的，故校驗(yàn)和也是無效的。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一所述的一種陀螺的電模擬器的區(qū) 別在于，所述的信號(hào)處理模塊3的處理器是FPGA、DSP或單片機(jī)。本實(shí)施方式中所述的信號(hào)處理模塊3根據(jù)測(cè)控對(duì)象、環(huán)境、接口和處理要求等特 點(diǎn)可選擇為FPGA、DSP或是單片機(jī)中的一種作為處理器。
具體實(shí)施方式
五下面結(jié)合圖2具體說明本實(shí)施方式。本實(shí)施方式與具體實(shí)施方 式一或四所述的一種陀螺的電模擬器的區(qū)別在于，所述的信號(hào)處理模塊3將第二處理信號(hào) 輸入端接收到的陀螺信號(hào)進(jìn)行隔離轉(zhuǎn)換，并與信號(hào)處理模塊3從第一處理信號(hào)輸入端接收 到的模擬敏感數(shù)據(jù)進(jìn)行合成處理，
所述的隔離轉(zhuǎn)換是指將星上設(shè)備數(shù)據(jù)接口電路4輸出的陀螺信號(hào)通過信號(hào)處理模塊3 中的光電耦合電路3-1進(jìn)行光電隔離，
所述的合成處理是指從隔離后的陀螺信號(hào)中提取一個(gè)字節(jié)的衛(wèi)星狀態(tài)數(shù)據(jù)，并與信號(hào)處理模塊3從第一處理信號(hào)輸入端接收到的兩個(gè)字節(jié)的模擬敏感數(shù)據(jù)合并，再添加一個(gè)字節(jié)的校驗(yàn)和組合成一幀完整的數(shù)據(jù)，一幀由四個(gè)字節(jié)組成，其中，第一字節(jié)、第二字節(jié)存放 模擬敏感數(shù)據(jù)，第三字節(jié)存放衛(wèi)星狀態(tài)數(shù)據(jù)，第四字節(jié)存放校驗(yàn)和。接收到星載計(jì)算機(jī)的指令后，功能模擬模塊1生成模擬敏感數(shù)據(jù)，陀螺生成陀螺 信號(hào)，將星上設(shè)備數(shù)據(jù)接口電路4輸出的陀螺信號(hào)通過信號(hào)處理模塊3中的光電耦合電路 3-1進(jìn)行光電隔離，隔離后的信號(hào)與原信號(hào)一致，但是電氣上不相連。本實(shí)施方式中所述的信號(hào)處理模塊3將完成合成后的幀數(shù)據(jù)通過模擬器數(shù)據(jù)接 口電路2發(fā)送給星載計(jì)算機(jī)。
權(quán)利要求
一種陀螺的電模擬器，它包括功能模擬模塊(1)、模擬器數(shù)據(jù)接口電路(2)、供電輸入接口電路(5)和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)接口電路(7)，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)接口電路(7)的驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)輸出端與功能模擬模塊(1)的驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)輸入端相連，模擬器數(shù)據(jù)接口電路(2)的控制信號(hào)輸出端與功能模擬模塊(1)的控制信號(hào)輸入端相連，供電輸入接口電路(5)的電壓輸出端與功能模擬模塊(1)的電壓輸入端相連，其特征是它還包括信號(hào)處理模塊(3)、星上設(shè)備數(shù)據(jù)接口電路(4)和供電輸出接口電路(6)，模擬器數(shù)據(jù)接口電路(2)的控制信號(hào)輸出端與星上設(shè)備數(shù)據(jù)接口電路(4)的控制信號(hào)輸入端相連，功能模擬模塊(1)的模擬敏感數(shù)據(jù)信號(hào)輸出端與信號(hào)處理模塊(3)的第一處理信號(hào)輸入端相連，星上設(shè)備數(shù)據(jù)接口電路(4)的陀螺信號(hào)輸出端與信號(hào)處理模塊(3)的第二處理信號(hào)輸入端相連，信號(hào)處理模塊(3)的處理信號(hào)輸出端與模擬器數(shù)據(jù)接口(2)的處理信號(hào)輸入端相連，供電輸入接口電路(5)的電壓輸出端分別與信號(hào)處理模塊(3)的電壓輸入端及供電輸出接口電路(6)的電壓輸入端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種陀螺的電模擬器，其特征在于所述的由功能模擬模塊 (1)輸出的模擬敏感數(shù)據(jù)是指電模擬器模擬配置陀螺的衛(wèi)星在空間運(yùn)行時(shí)陀螺輸出的角速 度數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種陀螺的電模擬器，其特征在于所述的由星上設(shè)備數(shù)據(jù) 接口電路(4)輸出的陀螺信號(hào)是指陀螺接入到測(cè)試系統(tǒng)中得到的信號(hào)數(shù)據(jù)，由陀螺敏感數(shù) 據(jù)、陀螺狀態(tài)數(shù)據(jù)和校驗(yàn)和組成，所述的陀螺狀態(tài)數(shù)據(jù)是指溫度信息數(shù)據(jù)、供電狀態(tài)數(shù)據(jù)和 指令接收狀態(tài)數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種陀螺的電模擬器，其特征在于所述的信號(hào)處理模塊(3) 的處理器是FPGA、DSP或單片機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種陀螺的電模擬器，其特征在于所述的信號(hào)處理模 塊(3)將第二處理信號(hào)輸入端接收到的陀螺信號(hào)進(jìn)行隔離轉(zhuǎn)換，并與信號(hào)處理模塊(3)從 第一處理信號(hào)輸入端接收到的模擬敏感數(shù)據(jù)進(jìn)行合成處理，所述的隔離轉(zhuǎn)換是指將星上設(shè)備數(shù)據(jù)接口電路(4)輸出的陀螺信號(hào)通過信號(hào)處理模塊 (3)中的光電耦合電路(3-1)進(jìn)行光電隔離，所述的合成處理是指從隔離后的陀螺信號(hào)中提取一個(gè)字節(jié)的衛(wèi)星狀態(tài)數(shù)據(jù)，并與信號(hào) 處理模塊(3)從第一處理信號(hào)輸入端接收到的兩個(gè)字節(jié)的模擬敏感數(shù)據(jù)合并，再添加一個(gè) 字節(jié)的校驗(yàn)和組合成一幀完整的數(shù)據(jù)，一幀由四個(gè)字節(jié)組成，其中，第一字節(jié)、第二字節(jié)存 放模擬敏感數(shù)據(jù)，第三字節(jié)存放陀螺狀態(tài)數(shù)據(jù)，第四字節(jié)存放校驗(yàn)和。
全文摘要
一種陀螺的電模擬器，涉及一種星上設(shè)備的電模擬器，解決現(xiàn)有設(shè)備或者裝置中無法滿足陀螺的電模擬器與陀螺同時(shí)連入衛(wèi)星測(cè)試系統(tǒng)的問題。它包括功能模擬模塊、模擬器數(shù)據(jù)接口電路、供電輸入接口電路和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)接口電路，它還包括信號(hào)處理模塊、星上設(shè)備數(shù)據(jù)接口電路和供電輸出接口電路，功能模擬模塊輸出的模擬敏感數(shù)據(jù)信號(hào)與星上設(shè)備數(shù)據(jù)接口電路輸出的陀螺信號(hào)在信號(hào)處理模塊中進(jìn)行隔離合成處理，信號(hào)處理模塊的處理信號(hào)輸出端與模擬器數(shù)據(jù)接口電路的處理信號(hào)輸入端相連，供電輸入接口電路的電壓輸出端與供電輸出接口電路的電壓輸入端相連。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了陀螺電模擬器與陀螺同時(shí)連入衛(wèi)星測(cè)試系統(tǒng)，用于衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)或者整星測(cè)試。
文檔編號(hào)G01R31/00GK101799505SQ20101015280
公開日2010年8月11日 申請(qǐng)日期2010年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月22日
發(fā)明者仲惟超, 張迎春, 徐海玉, 李冬柏, 李化義, 李璟璟, 董利珉, 鄧泓 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)