一种快速故障自检的卫星地面供电系统及方法与流程

1.本发明属于卫星地面供电系统领域，涉及一种快速故障自检的卫星地面供电系统及方法，适用于卫星测试期间的地面供电。


背景技术：

2.在卫星测试期间，若发生供电故障，可导致设备掉电或设备过压，甚至造成设备烧毁。因此，供电安全直接影响卫星研制的安全和效率。随着我国航天技术的飞速发展，卫星的复杂性越来越高、在研数量逐年增加。面对持续增长的研制压力，供电故障发生的概率持续加大，供电故障的影响范围也越来越大，测试安全问题亟待解决。快速故障自检的卫星地面供电设备对于航天技术发展具有重要作用。
3.卫星地面供电系统包括地面电源、有线台和上位机。其中，有线台包括供电通道板卡、有线指令板卡和有线测量板卡。在卫星测试期间，快速故障自检的卫星地面供电设备可采集各内部板卡的状态，包括板卡电压、通道通断状态、温度、输出状态，实现卫星供电设备的快速故障自检。目前，卫星地面供电设备的故障自检率通常较低，自检率还有较大的提升空间，主要体现在以下几点：
4.第一，在供电输出前，缺乏对负载阻值的检查。传统的卫星地面供电设备，在供电输出前，一般仅监视供电电压设置值是否正常，不检查负载阻值是否异常。对于负载短路的故障模式，将导致地面电源进入短路输出模式，导致故障进一步恶化。
5.第二，在发送地面有线指令时，缺乏对指令板卡输出幅值和脉宽的监视。传统的卫星地面供电设备，一般不监视指令板卡的输出幅值和脉宽。对于有线指令幅值异常或脉宽异常，将导致卫星不执行该有线指令，增加卫星的测试风险。
6.因此，快速故障自检的卫星地面供电系统对于航天技术发展和提升卫星测试安全十分必要。


技术实现要素：

7.为解决上述技术问题，本发明提供了一种快速故障自检的卫星地面供电系统，该系统包括地面电源、有线台和上位机，其中，有线台包括供电通道板卡、有线指令板卡和有线测量板卡；地面电源用于接收上位机的设置指令，向卫星供电；有线台用于提供供电通道、向卫星发送有线指令、测量卫星的有线参数、实现功能自检并将自检结果输出至上位机；上位机用于设置地面电源的输出曲线和使能状态、控制有线台的供电通道状态、控制有线台发送有线指令、接收有线台的有线参数测量结果、接收有线台的自检结果。
8.本发明还提供了一种快速故障自检的卫星地面供电方法，包括：
9.步骤1)卫星初始加电前，有线台测量负载阻值r
load
，并将测量结果输出至上位机；若负载阻值r
load
不低于阻值下限r
min
，则上位机控制有线台接通供电通道；
10.步骤2)上位机控制有线台接通供电通道后，上位机设置电源的输出曲线并设置电源输出使能；
11.步骤3)有线台测量供电通道电压v
bus
，供电通道温度t
ch
和有线参数的电压v
para
，并将测量结果输出至上位机；
12.步骤4)有线台监视有线指令的输出状态；当发出有线指令时，有线台测量有线指令幅值v
com
和脉宽t
com
，并将测量结果输出至上位机；
13.步骤5)上位机根据接收到的测量结果判断所述卫星地面供电系统是否存在故障。
14.可选的，所述步骤1)还包括：若负载阻值低于于阻值下限r
min
且高于负载电缆阻值r
line
，则上位机发出负载阻值过低的报警信号，称为第一故障信号；若负载阻值不高于负载电缆阻值r
line
，则上位机发出负载短路的报警信号，称为第二故障信号。
15.可选的，所述步骤3)还包括：若供电通道电压v
bus
不高于通道电压上限v
max1
，且不低于通道电压下限v
min1
，则无需处理；若供电通道电压v
bus
高于通道电压上限v
max1
，则上位机生成地面供电过压报警信号，称为第三故障信号，并由上位机控制有线台断开供电通道；若供电通道电压v
bus
低于母线电压下限v
min1
，则生成母线短路报警信号，称为第四故障信号，并由上位机控制有线台断开供电通道、控制卫星断开蓄电池放电开关。
16.可选的，所述步骤3)还包括：供电通道温度t
ch
不高于通道温度上限t
max
，则无需处理；若供电通道温度t
ch
高于通道电压温度上限t
max
，则上位机生成地面供电过温报警信号，称为第五故障信号，并由上位机控制有线台断开供电通道、控制卫星断开蓄电池放电开关。
17.可选的，所述步骤4)还包括：若指令幅值v
com
不高于指令幅值上限v
max2
，且不低于指令幅值下限v
min1
，则无需处理；若指令幅值v
com
高于指令幅值上限v
max2
，则上位机生成有线指令幅值过高报警信号，称为第六故障信号，并由上位机控制有线台停止发送有线指令；若指令幅值v
com
低于指令幅值下限v
min2
，则上位机生成有线指令幅值过低报警信号，称为第七故障信号；若指令脉宽t
com
不高于指令脉宽上限t
max
，且不低于指令脉宽下限t
min
，则无需处理；若指令脉宽t
com
高于指令脉宽上限t
max
，则上位机生成有线指令脉宽过大报警信号，称为第八故障信号，并由上位机控制有线台停止发送有线指令；若指令脉宽t
com
低于指令脉宽下限t
min
，则上位机生成有线指令脉宽过小报警信号，称为第九故障信号。
18.可选的，所述步骤3)还包括：若有线参数电压v
para
不高于有线参数电压上限v
max3
，且不低于有线参数电压下限v
min3
，则无需处理；若有线参数电压v
para
高于有线参数电压上限v
max3
，则上位机生成有线参数电压幅值过高报警信号，称为第十故障信号；若有线参数电压v
para
低于有线参数电压下限v
min3
，则上位机生成有线参数电压幅值过低报警信号，称为第11故障信号。
19.本发明与现有技术相比的优点在于：卫星初始加电前，测量负载阻值r
load
，可在卫星加电前及时发现负载短路故障，防止负载短路导致地面电源进入大电流短路输出模式；电源输出使能后，测量供电通道电压v
bus
和供电通道温度t
ch
，可发现母线短路故障引起的电压骤降和供电通道快速升温，及时处理母线短路故障，也可及时处理母线过压故障，防止故障扩散；还监视有线指令幅值v
com
和脉宽t
com
，防止指令幅值异常或脉宽异常导致卫星不执行指令；可监视有线参数v
para
是否超限，防止卫星异常问题的漏判，大幅提高航天器地面测试的安全性。
附图说明
20.图1是本发明的一种快速故障自检的卫星地面供电系统框图
21.图2是本发明的一种快速故障自检的卫星地面供电方法的流程图。
具体实施方式
22.以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种快速故障自检的卫星地面供电方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
23.图1是一种快速故障自检的卫星地面供电系统框图。该系统包括地面电源、有线台和上位机。其中，有线台包括供电通道板卡、有线指令板卡和有线测量板卡。地面电源用于接收上位机的设置指令，向卫星供电；有线台用于提供供电通道、向卫星发送有线指令、测量卫星的有线参数、实现功能自检并将自检结果输出至上位机；上位机用于设置地面电源的输出曲线和使能状态、控制有线台的供电通道状态、控制有线台发送有线指令、接收有线台的有线参数测量结果、接收有线台的自检结果。
24.图2是一种快速故障自检的卫星地面供电方法的流程图，下面介绍一种快速故障自检的卫星地面供电方法。
25.第一步，卫星初始加电前，有线台测量负载阻值r
load
，并将测量结果输出至上位机。若负载阻值r
load
不低于阻值下限r
min
，则上位机控制有线台接通供电通道。若负载阻值低于于阻值下限r
min
且高于负载电缆阻值r
line
，则上位机发出负载阻值过低的报警信号，称为故障信号1。若负载阻值不高于负载电缆阻值r
line
，则上位机发出负载短路的报警信号，称为故障信号2；
26.第二步，上位机控制有线台接通供电通道后，上位机设置电源的输出曲线并设置电源输出使能；
27.第三步，有线台测量供电通道电压v
bus
，并将测量结果输出至上位机。若供电通道电压v
bus
不高于通道电压上限v
max1
，且不低于通道电压下限v
min1
，则无需处理；若供电通道电压v
bus
高于通道电压上限v
max1
，则上位机生成地面供电过压报警信号，称为故障信号3，并由上位机控制有线台断开供电通道；若供电通道电压v
bus
低于母线电压下限v
min1
，则生成母线短路报警信号，称为故障信号4，并由上位机控制有线台断开供电通道、控制卫星断开蓄电池放电开关；
28.第四步，有线台测量供电通道温度t
ch
，并将测量结果输出至上位机。若供电通道温度t
ch
不高于通道温度上限t
max
，则无需处理；若供电通道温度t
ch
高于通道电压温度上限t
max
，则上位机生成地面供电过温报警信号，称为故障信号5，并由上位机控制有线台断开供电通道、控制卫星断开蓄电池放电开关；
29.第五步，有线台监视有线指令的输出状态。当发出有线指令时，有线台测量指令幅值v
com
和脉宽t
com
，并将测量结果输出至上位机。若指令幅值v
com
不高于指令幅值上限v
max2
，且不低于指令幅值下限v
min1
，则无需处理；若指令幅值v
com
高于指令幅值上限v
max2
，则上位机生成有线指令幅值过高报警信号，称为故障信号6，并由上位机控制有线台停止发送有线指令；若指令幅值v
com
低于指令幅值下限v
min2
，则上位机生成有线指令幅值过低报警信号，称为故障信号7；若指令脉宽t
com
不高于指令脉宽上限t
max
，且不低于指令脉宽下限t
min
，则无需处理；若指令脉宽t
com
高于指令脉宽上限t
max
，则上位机生成有线指令脉宽过大报警信号，称
为故障信号8，并由上位机控制有线台停止发送有线指令；若指令脉宽t
com
低于指令脉宽下限t
min
，则上位机生成有线指令脉宽过小报警信号，称为故障信号9；
30.第六步，有线台测量有线参数的电压v
para
，并将测量结果输出至上位机。若有线参数电压v
para
不高于有线参数电压上限v
max3
，且不低于有线参数电压下限v
min3
，则无需处理；若有线参数电压v
para
高于有线参数电压上限v
max3
，则上位机生成有线参数电压幅值过高报警信号，称为故障信号10；若有线参数电压v
para
低于有线参数电压下限v
min3
，则上位机生成有线参数电压幅值过低报警信号，称为故障信号11。
31.上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。