深空探测环绕器对着陆器有线测控接口测试系统的制作方法

1.本发明涉及航天器测试技术领域，具体地，涉及一种深空探测环绕器对着陆器有线测控接口测试系统。


背景技术：

2.近年来，我国航天事业蓬勃发展，除了近地卫星外，航天工程逐渐向深空探测器领域拓展，深空探测器的一种典型组成包括环绕器和着陆器，在深空探测器发射后，两器以组合体形式从地球向深空行星飞行，到达行星后，两器分离，其中环绕器环绕行星轨道运行，而着陆器则着陆于星体表面，在两器分离前，两器之间具有紧密的电气接口，环绕器为着陆器提供有线测控接口、供配电接口等。
3.在深空探测器地面测试过程中，首先分别进行环绕器和着陆器的功能和性能指标测试，然后两器对接并进行组合体形式下的功能和性能指标测试，为保证两器电气接口对接后的接口安全和功能正常，在两器对接之前需进行环绕器对着陆器接口的测试，充分验证环绕器对着陆器接口功能和性能的正确性。深空探测器与近地卫星相比具有较大的差异性，常规近地卫星的测试装置不能有效解决深空探测环绕器对着陆器接口测试需求。
4.公开号为cn202189106u的专利文献公开了一种卫星低频信号接口自动测试系统，由接点切换装置、示波器、数字万用表、监控计算机和转接电缆组成，监控计算机与接点切换装置和示波器采用以太网通信方式，监控计算机与万用表采用usb转以太网通信方式，接点切换装置通过转接电缆与星上设备连接正确后，监控计算机分别向接点切换装置、示波器和万用表发送指令，接点切换装置返回继电器状态信息，示波器和万用表返回星上设备的测试数据，但是该专利文献不具备有线测控接口测试功能。公开号为cn202085171u的专利文献公开了一种通用卫星星地有线接口测试系统,包括主测试设备、接口适配器、脱落电连接器接口电缆、can总线接口电缆、设备间连接电缆；脱落电连接器接口电缆、can总线接口电缆与卫星星地有线接口连接,将卫星有线测试信号传输给接口适配器；接口适配器进行信号接口转换,将卫星有线测试信号转换分配为模拟量信号、rs
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422信号、can总线信号输出,并通过设备间电缆传送给主测试设备；主测试设备完成模拟量信号、rs
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422信号、can总线信号的采集、处理、分析、存储和显示，但是该专利文献不具备本专利的加热器模拟功能、热敏电阻模拟功能和oc门指令检测功能。公开号为cn103913672a的专利文献公开了一种卫星低频接口自动化测试系统，包括卫星低频接口自动化测试平台和接口自动测试仪，卫星低频接口自动化测试平台针对待测试的卫星低频接口建立测试流程以及测试表格化文件，根据测试流程向与待测试的卫星低频接口相连接的接口自动测试仪发送控制指令，接收该接口自动测试仪返回的测试数据；卫星低频接口自动化测试平台根据测试流程向卫星总控系统发送遥控指令并接收卫星总控系统返回的遥测数据；卫星低频接口自动化测试平台完成测试流程后，将测试结果填入相应的测试表格化文件中，但是该专利文献不具备有线测控接口测试功能。


技术实现要素：

5.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种深空探测环绕器对着陆器有线测控接口测试系统。
6.根据本发明提供的一种深空探测环绕器对着陆器有线测控接口测试系统，包括主控模块、oc门指令接收模块、电压量遥测模拟模块、热敏电阻模拟模块、rs422通信模拟模块、加热器模拟模块及供电模块；
7.所述oc门指令接收模块、所述电压量遥测模拟模块、所述热敏电阻模拟模块、所述rs422通信模拟模块及所述加热器模拟模块均连接在所述主控模块上；所述oc门指令接收模块、所述电压量遥测模拟模块、所述热敏电阻模拟模块、所述rs422通信模拟模块及所述加热器模拟模块均连接在所述供电模块上；
8.所述oc门指令接收模块用于测试深空探测环绕器对着陆器有线测控接口的oc门指令输出功能；所述电压量遥测模拟模块用于测试深空探测环绕器对着陆器有线测控接口的电压量遥测信号采集；所述热敏电阻模拟模块用于测试深空探测环绕器对着陆器有线测控接口的温度量遥测采集；所述rs422通信模拟模块用于测试深空探测环绕器对着陆器有线测控接口的rs422通信功能；所述加热器模拟模块用于测试深空探测环绕器对着陆器有线测控接口的加热器驱动接口功能；所述供电模块用于将外部交流供电转换为直流供电。
9.优选的，所述oc门指令接收模块包括信号调理单元、第一控制单元、第一rs232电平转换单元；
10.所述信号调理单元用于接收oc门指令信号；所述信号调理单元与所述第一控制单元相连接，所述第一控制单元与所述第一rs232电平转换单元相连接，所述第一rs232电平转换单元与所述主控模块相连接。
11.优选的，所述电压量遥测模拟模块包括数模转换单元、第二控制单元及第二rs232电平转换单元；
12.所述数模转换单元用于输出电压量遥测信号；所述数模转换单元与所述第二控制单元相连接，所述第二控制单元与所述第二rs232电平转换单元相连接，所述第二rs232电平转换单元与所述主控模块相连接。
13.优选的，所述加热器模拟模块包括大功率电阻单元、第三控制单元及第三rs232电平转换单元；
14.所述大功率电阻单元用于接收加热器驱动电压信号；所述大功率电阻单元与所述第三控制单元相连接，所述第三控制单元与所述第三rs232电平转换单元相连接，所述第三rs232电平转换单元与所述主控模块相连接。
15.优选的，所述主控模块上设置有第一rs232串口，所述oc门指令接收模块与所述主控模块通过所述第一rs232串口连接。
16.优选的，所述主控模块上设置有第二rs232串口，所述电压量遥测模拟模块与所述主控模块通过所述第二rs232串口连接。
17.优选的，所述主控模块上设置有第三rs232串口，所述热敏电阻模拟模块与所述主控模块通过所述第三rs232串口连接。
18.优选的，所述主控模块上设置有pc104接口，所述rs422通信模拟模块与所述主控模块通过所述pc104接口连接。
19.优选的，所述主控模块上设置有第四rs232串口，所述加热器模拟模块与所述主控模块通过所述第四rs232串口连接。
20.优选的，所述oc门指令接收模块通过低频电连接器和低频电缆与深空探测环绕器对着陆器有线测控接口相连。
21.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
22.1、本发明深空探测环绕器对着陆器有线测控接口测试系统能够模拟着陆器的oc门指令接收功能、电压量遥测输出功能、热敏电阻遥测输出功能、加热器接口和rs422通信功能；
23.2、本发明能够在环绕器与着陆器电气接口对接前测试环绕器对着陆器有线测控接口的功能；
24.3、本发明能够充分验证接口的正确性和信息交互的协调性，避免两器对接后因接口不匹配而导致两器间通信异常或产生安全隐患。
附图说明
25.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
26.图1为本发明的深空探测环绕器对着陆器有线测控接口测试系统的系统框图；
27.图2为本发明的深空探测环绕器对着陆器有线测控接口测试系统为突出显示各模块的系统框图。
具体实施方式
28.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
29.如图1和图2所示，本发明提供的一种深空探测环绕器对着陆器有线测控接口测试系统，包括主控模块、oc门指令接收模块、电压量遥测模拟模块、热敏电阻模拟模块、rs422通信模拟模块、加热器模拟模块及供电模块。oc门指令接收模块、电压量遥测模拟模块、热敏电阻模拟模块、rs422通信模拟模块及加热器模拟模块均连接在主控模块上，oc门指令接收模块、电压量遥测模拟模块、热敏电阻模拟模块、rs422通信模拟模块及加热器模拟模块均连接在供电模块上。oc门指令接收模块用于测试深空探测环绕器对着陆器有线测控接口的oc门指令输出功能，电压量遥测模拟模块用于测试深空探测环绕器对着陆器有线测控接口的电压量遥测信号采集，热敏电阻模拟模块用于测试深空探测环绕器对着陆器有线测控接口的温度量遥测采集，rs422通信模拟模块用于测试深空探测环绕器对着陆器有线测控接口的rs422通信功能，加热器模拟模块用于测试深空探测环绕器对着陆器有线测控接口的加热器驱动接口功能，供电模块用于将外部交流供电转换为直流供电。oc门指令接收模块通过低频电连接器和低频电缆与深空探测环绕器对着陆器有线测控接口相连。
30.oc门指令接收模块包括信号调理单元、第一控制单元、第一rs232电平转换单元，信号调理单元用于接收oc门指令信号，信号调理单元与第一控制单元相连接，第一控制单
元与第一rs232电平转换单元相连接，第一rs232电平转换单元与主控模块相连接。电压量遥测模拟模块包括数模转换单元、第二控制单元及第二rs232电平转换单元，数模转换单元用于输出电压量遥测信号，数模转换单元与第二控制单元相连接，第二控制单元与第二rs232电平转换单元相连接，第二rs232电平转换单元与主控模块相连接。加热器模拟模块包括大功率电阻单元、第三控制单元及第三rs232电平转换单元，大功率电阻单元用于接收加热器驱动电压信号，大功率电阻单元与第三控制单元相连接，第三控制单元与第三rs232电平转换单元相连接，第三rs232电平转换单元与主控模块相连接。
31.主控模块上设置有第一rs232串口，oc门指令接收模块与主控模块通过第一rs232串口连接，主控模块上设置有第二rs232串口，电压量遥测模拟模块与主控模块通过第二rs232串口连接，主控模块上设置有第三rs232串口，热敏电阻模拟模块与主控模块通过第三rs232串口连接，主控模块上设置有pc104接口，rs422通信模拟模块与主控模块通过pc104接口连接，主控模块上设置有第四rs232串口，加热器模拟模块与主控模块通过第四rs232串口连接。
32.实施例1：
33.一种深空探测环绕器对着陆器有线测控接口测试系统，包括：
34.主控模块：能够控制系统内其它功能模块的运行，接收其它功能模块发送的工作数据，并提供与系统外的鼠标、键盘、显示器等外部设备和测试局域网的接口；
35.oc门指令接收模块：能够接收和检测深空探测环绕器对着陆器有线测控接口输出的oc门指令信号，用于测试深空探测环绕器对着陆器有线测控接口的oc门指令输出功能；通过低频电连接器和低频电缆与深空探测环绕器对着陆器有线测控接口相连，接收深空探测环绕器对着陆器有线测控接口输出的oc门指令脉冲信号；通过rs232通信接口与主控模块相连，发送oc门指令脉冲信号检测数据给主控模块；
36.电压量遥测模拟模块：能够模拟着陆器的电压量遥测信号，用于测试深空探测环绕器对着陆器有线测控接口的电压量遥测采集功能；通过低频电连接器和低频电缆与深空探测环绕器对着陆器有线测控接口相连，将电压量信号输出给深空探测环绕器对着陆器有线测控接口；通过rs232通信接口与主控模块相连，接收主控模块的控制指令，并发送工作状态给主控模块；
37.热敏电阻模拟模块：能够模拟着陆器的热敏电阻信号，用于测试深空探测环绕器对着陆器有线测控接口的温度量遥测采集功能；通过低频电连接器和低频电缆与深空探测环绕器对着陆器有线测控接口相连，将电阻量信号输出给深空探测环绕器对着陆器有线测控接口；通过rs232通信接口与主控模块相连，接收主控模块的控制指令，并发送工作状态给主控模块；
38.rs422通信模拟模块：能够模拟着陆器的rs422通信接口，用于测试深空探测环绕器对着陆器有线测控接口的rs422通信功能；通过低频电连接器和低频电缆与深空探测环绕器对着陆器有线测控接口相连，进行遥控数据和遥测数据的通信；通过pc104接口与主控模块相连，接收主控模块的控制指令，并发送通信数据给主控模块；
39.加热器模拟模块：能够模拟着陆器的多路加热器回路，用于测试深空探测环绕器对着陆器有线测控接口的加热器驱动接口功能；通过低频电连接器和低频电缆与深空探测环绕器对着陆器有线测控接口相连，接收深空探测环绕器对着陆器有线测控接口输出的加
热器驱动信号；通过rs232通信接口与主控模块相连，接收主控模块的控制指令，并发送工作状态给主控模块；
40.供电模块：将外部交流供电转换为内部各功能模块工作所需的直流供电，提供与外部供电的接口。
41.oc门指令接收模块能够同时接收和检测20路的oc门指令脉冲信号；在接收到深空探测环绕器对着陆器有线测控接口输出的各路oc门指令脉冲信号时，能够检测指令脉冲的宽度和统计接收到的指令脉冲数量，并将指令脉冲宽度信息和指令脉冲计数值发送给主控模块。电压量遥测模拟模块能够同时输出12路的电压量遥测信号；各路信号输出的电压范围为0v～5v，各路信号输出的电压值可设置，用于模拟着陆器的器上产品开关状态遥测信号、加断电状态遥测信号和蓄电池电压状态遥测信号。热敏电阻模拟模块的能够同时输出20路的热敏电阻模拟信号；各路热敏电阻通过数字电位计来模拟，各路信号输出的电阻值范围为0～200k欧姆，电阻值可设置，用于模拟着陆器的热敏电阻随温度的变化。rs422通信模拟模块提供2路双向rs422通信接口，接口特性遵循ansi/tia/eia
‑
422标准规范，通信方式为异步通信方式，通信速率可设置。rs422通信模拟模块通过与主控模块联合工作来模拟着陆器的rs422通信功能，与深空探测环绕器进行遥控数据和遥测数据的通信。
42.rs422通信模拟模块接收到深空探测环绕器对着陆器有线测控rs422接口输出的遥控数据后，通过pc104接口发送给主控模块，主控模块根据遥控指令帧格式的特征起始序列从遥控数据中识别和提取遥控指令帧，并根据遥控指令帧中的指令类型值判定遥控指令类型，遥控指令类型包括着陆器指令、取数指令和授时指令三种，当遥控指令类型为着陆器指令时，将遥控指令帧内容以数据文件形式进行存储，同时将遥控指令帧的数据内容在上位机软件界面中进行显示；当遥控指令类型为取数指令时，将预先设置好的遥测数据帧通过rs422通信模拟模块发送给深空探测环绕器对着陆器有线测控rs422接口；当遥控指令类型为授时指令时，将授时指令内容进行解析，在上位机软件界面中显示解析后的时间。
43.加热器模拟模块提供15路加热器回路，每路回路中的加热器通过大功率电阻来模拟，当深空探测环绕器对着陆器有线测控接口的加热器驱动电压输出时，每路大功率电阻可实现15w的加热器功率模拟。
44.实施例2：
45.如图1所示，一种深空探测环绕器对着陆器有线测控接口测试系统，包括主控模块、oc门指令接收模块、电压量遥测模拟模块、热敏电阻模拟模块、rs422通信模拟模块、加热器模拟模块和供电模块。
46.主控模块：用于控制系统内其它功能模块的运行，接收其它功能模块发送的工作数据。主控模块由硬件主板和上位机软件组成。其中硬件主板具有与其它功能模块通信的rs232串口和pc104接口，并提供与鼠标、键盘、显示器等外部设备的接口以及与测试局域网之间的以太网口；上位机软件提供图形用户界面，通过硬件主板向其它功能模块发送控制信息，并将其它功能模块发送的状态信息进行显示。
47.oc门指令接收模块：能够接收和检测深空探测环绕器对着陆器有线测控接口输出的oc门指令脉冲信号，用于测试深空探测环绕器对着陆器有线测控接口的oc门指令输出功能；通过低频电连接器和低频电缆与深空探测环绕器对着陆器有线测控接口相连，接收深空探测环绕器对着陆器有线测控接口输出的oc门指令脉冲信号；通过rs232通信接口与主
控模块相连，发送oc门指令脉冲信号检测数据和工作状态给主控模块。
48.oc门指令接收模块能够同时接收和检测20路的oc门指令脉冲信号；在接收到深空探测环绕器对着陆器有线测控接口输出的各路oc门指令脉冲信号时，能够检测指令脉冲的宽度和统计接收到的指令脉冲数量，并将指令脉冲宽度信息和指令脉冲计数值发送给主控模块。oc门指令接收模块由信号调理单元、控制单元和rs232电平转换单元组成。其中信号调理单元将深空探测环绕器对着陆器有线测控接口输出的5.1v的oc门指令脉冲信号电压转换为控制单元的3.3v工作电压，实现oc门指令脉冲信号电压与控制单元工作电压的匹配；控制单元通过单片机实现，检测接收到的oc门指令脉冲信号的宽度和数量，并经过rs232电平转换单元与主控单元进行信息交互；rs232电平转换单元将控制单元的coms电平转换为rs232电平，实现控制单元接口电平与主控单元rs232接口电平的匹配。
49.电压量遥测模拟模块：能够模拟着陆器的电压量遥测信号，用于测试深空探测环绕器对着陆器有线测控接口的电压量遥测采集功能；通过低频电连接器和低频电缆与深空探测环绕器对着陆器有线测控接口相连，将电压量信号输出给深空探测环绕器对着陆器有线测控接口；通过rs232通信接口与主控模块相连，接收主控模块的控制指令，并发送工作状态给主控模块。
50.电压量遥测模拟模块能够同时输出12路的电压量遥测信号；各路信号输出的电压范围为0v～5v，各路信号输出的电压值可设置，用于模拟着陆器的器上产品开关状态遥测信号、加断电状态遥测信号和蓄电池电压状态遥测信号。电压量遥测模拟模块由rs232电平转换单元、控制单元和和数模转换单元组成。其中rs232电平转换单元将控制单元的coms电平转换为rs232电平，实现控制单元接口电平与主控单元rs232接口电平的匹配；控制单元通过单片机实现，接收主控单元经rs232串口发出的控制指令，并根据控制指令向数模转换单元输出配置参数；数模转换单元根据控制单元的配置参数输出指定的电压信号。
51.热敏电阻模拟模块：能够模拟着陆器的热敏电阻信号，用于测试深空探测环绕器对着陆器有线测控接口的温度量遥测采集功能；通过低频电连接器和低频电缆与深空探测环绕器对着陆器有线测控接口相连，将电阻量信号输出给深空探测环绕器对着陆器有线测控接口；通过rs232通信接口与主控模块相连，接收主控模块的控制指令，并发送工作状态给主控模块。
52.热敏电阻模拟模块的能够同时输出20路的热敏电阻模拟信号，各路信号输出的电阻值范围为0～200k欧姆，各路信号的电阻值可设置，用于模拟着陆器的热敏电阻随温度的变化。热敏电阻模拟模块由rs232电平转换单元、控制单元和数字电位计单元组成。其中rs232电平转换单元将控制单元的coms电平转换为rs232电平，实现控制单元接口电平与主控单元rs232接口电平的匹配；控制单元通过单片机实现，接收主控单元经rs232串口发出的控制指令，并根据控制指令向数字电位计单元输出配置参数；数字电位计单元用于模拟热敏电阻，根据控制单元的配置参数，输出指定的电阻值信号。
53.rs422通信模拟模块：能够模拟着陆器的rs422通信接口，用于测试深空探测环绕器对着陆器有线测控接口的rs422通信功能；通过低频电连接器和低频电缆与深空探测环绕器对着陆器有线测控接口相连，进行遥控数据和遥测数据的通信；通过pc104接口与主控模块相连，接收主控模块的控制指令，并发送通信数据给主控模块。rs422通信模拟模块提供2路双向rs422通信接口，接口特性遵循ansi/tia/eia
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422标准规范，通信方式为异步通
信方式，通信速率可设置。
54.rs422通信模拟模块通过pc104接口与主控模块交互，通过与主控模块联合工作来模拟着陆器的rs422通信功能，与深空探测环绕器进行遥控数据和遥测数据的通信。rs422通信模拟模块接收到深空探测环绕器对着陆器有线测控rs422接口输出的遥控数据后，通过pc104接口发送给主控模块，主控模块根据遥控指令帧格式的特征起始序列从遥控数据中识别和提取遥控指令帧，并根据遥控指令帧中的指令类型值判定遥控指令类型，遥控指令类型包括着陆器指令、取数指令和授时指令三种，当遥控指令类型为着陆器指令时，将遥控指令帧内容以数据文件形式进行存储，同时将遥控指令帧的数据内容在上位机软件界面中进行显示；当遥控指令类型为取数指令时，将预先设置好的遥测数据帧通过rs422通信模拟模块发送给深空探测环绕器对着陆器有线测控rs422接口；当遥控指令类型为授时指令时，将授时指令内容进行解析，在上位机软件界面中显示解析后的时间。
55.加热器模拟模块：能够模拟着陆器的多路加热器回路，用于测试深空探测环绕器对着陆器有线测控接口的加热器驱动接口功能；通过低频电连接器和低频电缆与深空探测环绕器对着陆器有线测控接口相连，接收深空探测环绕器对着陆器有线测控接口输出的加热器驱动信号；通过rs232通信接口与主控模块相连，接收主控模块的控制指令，并发送工作状态给主控模块。
56.加热器模拟模块提供15路加热器回路，每路回路中的加热器通过大功率电阻来模拟，当深空探测环绕器对着陆器有线测控接口的加热器驱动电压输出时，每路大功率电阻可实现15w的加热器功率模拟。加热器模拟模块由大功率电阻单元、控制单元和rs232电平转换单元组成。其中大功率电阻单元用于模拟着陆器的多路加热器，实现加热器功率模拟；控制单元通过单片机实现，采集大功率电阻上的电压，发送给主控模块进行显示；rs232电平转换单元将控制单元的coms电平转换为rs232电平，实现控制单元接口电平与主控单元rs232接口电平的匹配。
57.供电模块：将外部交流供电转换为内部各功能模块工作所需的直流供电，提供与外部供电的接口。
58.本发明满足深空探测环绕器对着陆器接口测试需求，完成两器电气接口中的有线测控接口测试。本发明深空探测环绕器对着陆器有线测控接口测试系统能够模拟着陆器的oc门指令接收功能、电压量遥测输出功能、热敏电阻遥测输出功能、加热器接口和rs422通信功能，能够在环绕器与着陆器电气接口对接前测试环绕器对着陆器有线测控接口的功能，充分验证接口的正确性和信息交互的协调性，避免两器对接后因接口不匹配而导致两器间通信异常或产生安全隐患。
59.本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
60.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述
特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。