微小卫星产线智能检测

案例概述

为满足G60批产卫星批量化、流水化、智能化、低成本的测试需求，需要将综测系统内的星务前端、能源前端从传统的每颗星配置两套工控机转变为配置一套集成程度高、可扩展性强、成本低的智能综合测试前端设备。针对松江工厂内的多星并行测试，每个智能综合测试前端设备应该满足至少4颗星的并行测试。智能综合测试前端设备需要实现基于LXI总线的OC指令、异步串口、信号采集的透明传输或网络服务接口，同时支持远程烧写的功能，可通过网络接口，对应用模块进行更新，减少版本更新的工作量。

项目背景

多类型、小批量、并行生产、密集发射已经成为卫星技术发展的重要趋势，为了有效降低测试成本、减少测试时间，卫星产线并行测试技术受到了普遍关注。某商业航天单位智能工厂内小卫星产线需开展多星并行测试，每个智能综合测试前端设备应该满足至少4颗星的并行测试要求。智能综测前端设备在满足功能指标的前提下尽量选用成熟的商用货架产品。

详细解决方案

整个应用系统如图所示，分为被测对象层、智能测试硬件层（含测试接口层）、网络传输层和前端测控应用层等四个层次；其中，被测对象层包括四颗卫星、每个卫星信号接口测试包括RS422串口、OC指令、AD采集等多种类型；智能测试硬件层由硬件测试设备组成，用于与被测对象进行信息交互。

本方案采用一套SA9L2001智能综测前端设备，可提供四个测试接口，其中每个接口对应一颗卫星；测试接口层的核心组成部分包括物理接插件和嵌入式驱动软件，可用于管理与被测设备间的通信接口；网络传输层提供智测设备和上位机的信息传输通道，智测设备基于LXI总线，上位机含有100Mbps/1000Mbps自适应网口，智测设备和上位机都挂接在千兆网交换机上；系统应用层上位机安装部署用户的测控软件，可通过操控智能综测前端设备完成对四颗卫星的并行测试工作。

微小卫星产线智能检测前端应用系统架构图

被测设备卫星中的综合电子星务计算机模块是整星的管理和控制核心，负责实现各种飞行管理、星上时间管理、整星校时、自主运行模式控制和管理、卫星姿态控制等功能。该模块属于星上设备，它对卫星上各任务模块的运行进行高效可靠的管理和控制，监视全星状态，协调整星的工作，以实现预定的功能和任务，所以对星地串口信息的处理非常重要。星地串口信息处理这部分工作由地测前端（智能综测前端设备）+前端测控应用层的测控计算机设备完成，主要完成的任务包括：

1) 卫星地面测试和各种地面试验期间，通过主控设备控制智能综测前端设备进行调试；

2) 接收综合电子星务计算机模块下发的地测串口数据，转发至主控设备的显示终端并实时显示；

3) 通过主控设备的自动判读终端监控星上各分系统状态；

4) 通过主控设备的操作控制台完成地测串口测试程序注入、指令发送及轨道数据注入等。

图3 智能综测前端设备架构示意图

智能综测前端设备（SA9L2001）外部接口包括OC，AD以及RS422，具体规格参数见下表1，接口定义见表2：

图4 智能综测前端设备前面板示意图

表1 智能综测前端设备规格

表2 智能综测前端设备接口定义表（星1接口-XA01）

其余的三个接口星2接口-XA02、星3接口-XA03和星4接口-XA04，接口连接器型号和接口定义与上表中的星1接口-XA01相同。

方案特点

● 集成度高

智能综合测试前端设备改变原有一颗卫星配两套工控机的方案，升级为配一套高度集成的多功能LXI测试设备方案。

● 可扩展性

前端设备支持LXI总线，基于网络化分布式架构，方便扩展网络化仪器设备。

● 可靠性

测试设备高可靠性，包括嵌入式软件设计和硬件选型。

● 通用性

智能综测前端不针对特定型号，满足不同型号任务的试验测试需求。用户可通过软件界面进行各种配置。

● 低成本

智能综测前端尽可能实现功能综合化、硬件产品通用化，降低批量生产成本。

客户收益

当前卫星测试模式较为传统，每颗卫星会安排固定的测试人员，造成了大量的人员浪费。卫星测控前端作为地面综合测试系统与卫星的主要数据接口之一，负责测控数据的采集和预处理。其通用化多功能设计能够实现卫星并行测试中测控岗位的集中化操作管理，能有效降低设备成本，减少测试人员数量需求。通过应用本系统，能够降低测试成本、提高测试质量，增强知识积累和重用，全面提升自动化测试能力。满足批产卫星批量化、流水化、智能化、低成本的测试需求。