[發明專利]一種基于波分復用技術的星載有效載荷光總線系統

有效

• 申請號: 201310591331.2
• 申請日: 2013-11-21
• 公開（公告）號: CN103618573A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 馬宗峰;辛明瑞;石德樂;邵飛;李振宇;吳世臣;程坤
• 申請（專利權）人: 中國航天科技集團公司第五研究院第五一三研究所
• 主分類號: H04B10/278
• 分類號: H04B10/278;H04J14/02
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 楊志兵;高燕燕

技術領域

本發明涉及一種基于波分復用技術的星載有效載荷光總線系統，主要用于衛星有效載荷的數據通信，屬于衛星平臺電子系統領域。

背景技術

隨著深空探測、對地觀測以及遙感遙測等技術的快速發展，在空間與環境探測領域面臨前所未有的機遇和挑戰。空間與環境探測衛星完成的任務不僅越來越多，而且越來越復雜，其姿態和軌道控制精度要求越來越高，系統內部各個單元之間需要交換的信息量也在迅速增加，對有效載荷數據總線的帶寬、碼速率、可靠性和容錯能力等方面提出了越來越高的要求。

目前，在空間與環境探測衛星中使用的數據總線主要采用窄線寬的同軸電纜或雙絞線作為傳輸介質，碼速率低，易受電磁干擾影響，因而不利于系統穩定性的進一步提高，很難完成空間與環境探測技術的信息處理任務。由于空間環境存在諸多電磁干擾和電磁脈沖源，使用基于電纜的總線很難滿足空間與環境技術的高性能和高可靠性要求，并且無法支持高速率的數據傳輸。此外，在基于電纜的傳統數據總線中，信息交換是由點到點的電纜完成。隨著設備的不斷增加，電纜在空間與環境探測衛星內布線復雜、占用空間大、質量大，這些問題成為限制空間與環境探測技術進一步發展的瓶頸，急需要采用新型傳輸媒質代替電纜。利用光纖傳輸介質來取代屏蔽雙絞線以及電纜，是一種非常有效的解決途徑。

MIL-STD-1773是1553B的光纖版，頒發于1987年。1773總線在通信協議、吞吐量、總線終端定義、總線長度等方面與1553B總線標準定義完全相同，重要的區別就是采用光纖作為傳輸介質，用光收/發器替換電總線中的電收/發器。這種方案的優點是它具有抗電磁干擾、重量輕、傳輸輸率高、功耗低、無輻射及故障隔離性好等優點。AS1773為MIL-STD-1773標準的改進版，1995年由SAE頒布。該標準允許數據以20Mbps和1Mbps兩種速率進行傳輸。AS1773保持了向下的兼容性，適用于新舊終端共存的應用環境。然而，對于新型有效載荷而言1773總線的帶寬仍然不夠，且采用星型耦合器，存在單點失效的風險，可靠性較低。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種基于波分復用技術的星載有效載荷光總線系統，主要針對衛星有效載荷器之間信息流交互而開展的系統設計，解決總線的傳輸帶寬低、電磁干擾、星內布線復雜、占用空間大、質量大等問題，在解決有效載荷數據的上行與下行的同時不影響其他載荷的通信。

為了解決上述技術問題，本發明是這樣實現的：

一種基于波分復用技術的星載有效載荷光總線系統，該系統包括光纖環I、光纖環II、控制器A、控制器B和n個有效載荷，控制器A與控制器B互為備份，在某一時間點只有一個控制器被星務計算機設置為當班控制器；當班控制器通過無線通信方式對有效載荷的數據通信進行管理、控制；當其中一個光纖環出現故障時，當班控制器將工作總線切換到令一個光纖環上；有效載荷數據通過激光信號接入光纖環，按照光傳輸方向編輯有效載荷序號，有效載荷包含激光發射器、激光接收器和可調諧濾波器，其中可調諧濾波器用于控制激光接收器的輸入波長；不同有效載荷采用不同波長傳輸數據，有效載荷k發射的激光信號的波長為λ_k，實現載荷數據上行；當班控制器通過無線方式向有效載荷發送控制指令，可調諧濾波器根據控制指令從光纖環上選取特定的波長進入激光接收器，實現載荷數據下行；

該系統的工作流程為：

①系統在上電后完成初始化，在初始化的過程中當班控制器依次與所有的有效載荷通信，獲取并存儲有效載荷的狀態，并進行光總線狀態檢查；

②假設完成初始化的時刻為0，在每個周期T內，當班控制器為每個有效載荷分配一個時隙,在相應的時隙范圍內當班控制器與有效載荷通過無線通信方式協調光總線的通信；

③有效載荷i需要向有效載荷j發送數據時，首先有效載荷i在當班控制器所分配的時隙內向當班控制器發出發送數據請求；當班控制器檢測有效載荷j的狀態，判斷有效載荷j是否正在接收數據或故障，如果是，則發送數據請求不被允許，通知有效載荷i先不要發送數據，否則，發送數據請求被允許，則通知有效載荷i發送數據和有效載荷j接收數據；此后，有效載荷i發射激光信號的波長為λ_i，有效載荷j接收信號的波長為λ_i；當完成數據傳輸后，有效載荷j向當班控制器反饋，更新其狀態；