[發(fā)明專利]一種面向空間太陽能電站的1553B無線通信系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310394632.6
• 申請日: 2013-09-03
• 公開（公告）號: CN103475553A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賈海鵬;陳穎;侯欣賓;王立;劉海濤
• 申請（專利權(quán)）人: 中國空間技術(shù)研究院
• 主分類號: H04L12/40
• 分類號: H04L12/40;H04L29/08
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 高燕燕;仇蕾安

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種一種面向空間太陽能電站的無線總線通信系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

空間太陽能電站Space?Solar?Power?System（SPSS）是在空間將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，再通過其它方式傳輸?shù)降孛婀┑孛媸褂玫碾娏ο到y(tǒng)。空間太陽能電站的建立旨在利用空間的太陽能為地面提供GW級電力，其中空間太陽能電站的建造、運(yùn)行、管理都是非常宏大的工程。

與大多數(shù)的航天器一樣，空間太陽能電站也具備了根據(jù)功能劃分的各類分系統(tǒng)，其中根據(jù)分系統(tǒng)的功能可能分為太陽能收集與轉(zhuǎn)換分系統(tǒng)、電力傳輸與分配分系統(tǒng)、微波無線能量傳輸分系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)分系統(tǒng)、姿態(tài)與軌道控制分系統(tǒng)、熱控分系統(tǒng)、信息與系統(tǒng)運(yùn)行管理分系統(tǒng)等。其中信息與系統(tǒng)運(yùn)行管理分系統(tǒng)作為各分系統(tǒng)相互間的信息交換和管理的核心部分，其主要采用總線結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)通訊。

基于總線結(jié)構(gòu)進(jìn)行通訊的空間太陽能電站，其各分系統(tǒng)之間是利用數(shù)據(jù)總線或是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接起來以實(shí)現(xiàn)相互間的信息交換的。顯然，數(shù)據(jù)總線或網(wǎng)絡(luò)是數(shù)管系統(tǒng)中非常關(guān)鍵的接口。

國內(nèi)外所研制的信息與系統(tǒng)運(yùn)行管理分系統(tǒng)目前主要采用的數(shù)據(jù)總線有：MIL-STD-1553B總線、OBDH總線、CAN總線、RS422總線等。其中，1553B總線以其極高的可靠性和實(shí)時可確認(rèn)性等優(yōu)點(diǎn)，在航空、航天、軍事等領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。

在現(xiàn)有的技術(shù)中，1553B總線的數(shù)據(jù)傳輸媒介主要是以雙絞線為主的線纜，其實(shí)現(xiàn)方式即為將各個分系統(tǒng)通過專用的總線接口控制器和線纜接在1553B總線上，信息與數(shù)據(jù)的交換即可通過總線接口經(jīng)由線纜接入總線。

對于空間太陽能電站這樣的巨型航天器系統(tǒng)來說，其要在太空空間運(yùn)行，則面臨了如下幾個難題：

首先，由于現(xiàn)有的空間太陽能電站是基于1553B總線結(jié)構(gòu)建立拓?fù)洌瑒t其內(nèi)部各分系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)之間均通過接口硬件和線纜進(jìn)行連接，因接口硬件以及線纜數(shù)量眾多，大大增加了空間太陽能電站的設(shè)計(jì)重量，直接導(dǎo)致空間太陽能電站的發(fā)射成本高昂；

其次，空間太陽能電站的結(jié)構(gòu)構(gòu)型設(shè)計(jì)和在軌組裝過程中需要考慮眾多線纜的布設(shè)和連接問題，增加了結(jié)構(gòu)構(gòu)型設(shè)計(jì)和在軌組裝復(fù)雜度；

再次，對于龐大的總線結(jié)構(gòu)，線纜和接口設(shè)備的電磁兼容性設(shè)計(jì)給地面工作人員帶來了額外的負(fù)擔(dān)。

基于上述難題，若在巨型的空間太陽能電站的建立過程中依舊繼承現(xiàn)有的航天器有線總線技術(shù)，則其構(gòu)建以及投入使用面臨巨大阻力，因此對總線技術(shù)進(jìn)行全新的設(shè)計(jì)和突破是目前空間太陽能電站的研究方向。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種面向空間太陽能電站的1553B無線通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用無線總線取代有線總線，滿足了空間太陽能電站對發(fā)射質(zhì)量、總線線纜布設(shè)等特殊需求，減少電站分系統(tǒng)設(shè)備互聯(lián)復(fù)雜性，簡化電站在軌組裝流程，大大的減少了電站整體的質(zhì)量和體積。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種面向空間太陽能電站的1553B無線通信系統(tǒng)，包括中央主控計(jì)算機(jī)、測控分系統(tǒng)、數(shù)傳分系統(tǒng)、電力管理與分配分系統(tǒng)、微波無線能量傳輸分系統(tǒng)、姿態(tài)與軌道控制分系統(tǒng)和熱控分系統(tǒng)；

其中中央主控計(jì)算機(jī)以及各分系統(tǒng)均配備無線服務(wù)節(jié)點(diǎn)單元；無線服務(wù)節(jié)點(diǎn)單元包括射頻信號收發(fā)模塊、調(diào)理模塊、基帶信號處理模塊、處理器模塊和存儲器模塊。

無線通信系統(tǒng)具有如下兩個工作流程：

①當(dāng)測控分系統(tǒng)接收到地面測控站的遙控指令時，測控分系統(tǒng)將遙控指令打包形成1553B報(bào)文，所述1553B報(bào)文進(jìn)入無線服務(wù)節(jié)點(diǎn)單元，無線服務(wù)節(jié)點(diǎn)單元對1553B報(bào)文進(jìn)行處理生成無線報(bào)文，并將其發(fā)送至無線總線；每個分系統(tǒng)均通過天線接收攜帶有遙控指令的無線報(bào)文，并將該無線報(bào)文輸入至無線服務(wù)節(jié)點(diǎn)單元，無線服務(wù)節(jié)點(diǎn)單元對于接收到的無線報(bào)文進(jìn)行處理獲取無線報(bào)文所攜帶的遙控指令，分系統(tǒng)執(zhí)行該遙控指令；

②當(dāng)每個分系統(tǒng)同時采集遙測信息時，各分系統(tǒng)將遙測信息打包形成1553B報(bào)文，無線服務(wù)節(jié)點(diǎn)單元對1553B報(bào)文進(jìn)行處理生成無線報(bào)文，并將其經(jīng)無線總線傳輸至中央主控計(jì)算機(jī)；中央主控計(jì)算機(jī)使用無線服務(wù)節(jié)點(diǎn)單元對于接收到的無線報(bào)文進(jìn)行處理獲取無線報(bào)文所攜帶的遙測信息；中央主控計(jì)算機(jī)對于各分系統(tǒng)發(fā)來的遙測信息進(jìn)行匯集并進(jìn)行組幀和壓縮處理，將處理后的遙測信息通過星地鏈路發(fā)回地面測控站；