[发明专利]一种微小型高功能密度星上综合电子系统

说明书

本发明提供了一种微小型高功能密度星上综合电子系统，具备功能密度高、扩展能力好、且标准化程度高。本发明用于10kg、50kg或者100kg的微纳卫星；该系统包括核心板卡和扩展板卡；核心板卡和扩展板通过高速互联总线进行通信。扩展板卡配置用于通过接口连接星上硬件设备，包括：连接星上天线的微波网络接口、连接星上载荷的载荷接口、连接星上单端模拟量采集器的模拟量采集接口、进行指令接收的指令接口、连接星上蓄电池的一次母线接口、连接功率驱动器的功率驱动接口、连接热控设备的热控回路接口以及连接敏感器的敏感器接口。核心板卡通过扩展板卡获取星上硬件设备的数据，完成星务管理、姿轨控制、测控、导航、数传以及电源管理功能。

技术领域

本发明涉及星上综合电子与测控专业技术领域。

背景技术

相对于国外先进水平，国内微纳卫星电子系统发展现状主要有以下差距：

1.功能密度低，轻小型化程度不高

国外以OneWeb卫星为代表的微纳卫星综合电子系统已实现了星务管理、测控数传导航、姿轨计算等功能的集成，实现了高功能密度、低功耗、低质量的统一。

国内微纳卫星普遍沿用传统的卫星设计思路，星载计算机、姿轨控计算机、测控、导航、数传、IO驱动、电源、载荷接口与数据处理基本分立为若干个专用模块，集成度程度不高，模块通用化程度差。

2.产品定制化，扩展能力差

国内微纳卫星产品形态各异，定制化现象严重，软硬件设计无法分离，综合电子系统内部各模块之间、综合电子系统与载荷之间、综合电子系统与各姿轨控部组件之间的连接关系与各接口间协议转换复杂，难以实现通用化和功能扩展。

在国外的星载电子系统的发展趋势上，软件定义(SD)已逐渐取代硬件定义(HD)。软件定义可以通过简单的软件与脚本变更使得星载综合电子系统可以工作在不同的模式以及参数上。因此相对于原先硬件定义的设备，软件定义可以在在同一个硬件平台上实现多种功能，并且可以在轨动态重构。

3.标准化程度低，批量化程度弱

国外微纳卫星电子系统注重标准化和批量化生产，如OneWeb卫星。微纳卫星的商业级货架式产品已经在低轨道短时任务中得到了成功的应用。一些商业级器件供货商已经可以直接提供以PC104板卡架构为基础的包含星载计算、存储、I/O以及供电功能的全集成化综合电子系统。另外一些供货商则对现有的来自不同制造者的产品进行二次开发，形成更符合航天开发者需求的货架式产品。这些都为对微纳卫星研制的开发者提供了大量开放式的资源。

国内微纳卫星研制模式相对落后，随着微纳卫星数量的爆炸式增长，国内微纳卫星必然要向商业化和工业化生产方向转变，而与传统的航天研制模式渐行渐远。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种微小型高功能密度星上综合电子系统，具备功能密度高、扩展能力好、且标准化程度高。

本发明的技术方案为：一种微小型高功能密度星上综合电子系统，用于10kg、50kg或者100kg的微纳卫星；该系统包括核心板卡和扩展板卡；核心板卡和扩展板通过高速互联总线进行通信。

扩展板卡配置用于通过接口连接星上硬件设备，接口包括：用于连接星上天线的微波网络接口、用于连接星上载荷的载荷接口、用于连接星上单端模拟量采集器的模拟量采集接口、用于进行指令接收的指令接口、用于连接星上蓄电池的一次母线接口、用于连接功率驱动器的功率驱动接口、用于连接热控设备的热控回路接口以及用于连接敏感器的敏感器接口。

核心板卡通过扩展板卡获取星上硬件设备的数据，完成星务管理、姿轨控制、测控、导航、数传以及电源管理功能。

进一步地，高速互联总线为PCIe总线。

进一步地，核心板卡上具有中央处理子系统以及通用射频子系统。