深空探测环绕器对着陆器接口测试系统
阅读说明：本技术 深空探测环绕器对着陆器接口测试系统 (Deep space exploration surrounding device to lander interface test system ) 是由 汪栋硕 王森 王继业 朱新波 张旭光 王民建 于 2021-08-19 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种深空探测环绕器对着陆器接口测试系统,包括以下设备：器间低频线路转接设备、着陆器供配电模拟设备、着陆器有线测控模拟设备、器间射频链路衰减设备、着陆器UHF频段射频测控模拟设备、着陆器X频段通信模拟设备和着陆器载荷模拟源设备。本发明提供的深空探测环绕器对着陆器接口测试系统,能够在深空探测环绕器与着陆器装配对接前对环绕器上的两器接口模块进行自检,检查环绕器对着陆器供配电接口、低频有线测控接口、射频通信接口的匹配性和工作协调性,避免在两器对接后因接口不匹配而导致两器之间接口功能异常和安全隐患。(The invention provides a deep space exploration surrounding device to lander interface test system, which comprises the following equipment: the system comprises inter-device low-frequency line switching equipment, lander power supply and distribution simulation equipment, lander wired measurement and control simulation equipment, inter-device radio frequency link attenuation equipment, lander UHF frequency band radio frequency measurement and control simulation equipment, lander X frequency band communication simulation equipment and lander load simulation source equipment. The deep space detection surrounding device to lander interface test system provided by the invention can carry out self-inspection on the interface modules of the two devices on the surrounding device before the deep space detection surrounding device and the lander are assembled and butted, check the matching performance and the working coordination of the surrounding device to a lander power supply and distribution interface, a low-frequency wired measurement and control interface and a radio frequency communication interface, and avoid the abnormal function and the potential safety hazard of the interfaces between the two devices caused by the unmatched interfaces after the two devices are butted.)
技术领域
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接口测试系统。
背景技术
在深空探测工程中，深空探测器典型组成包括环绕器和着陆器，两器既能各自独立执行相应的工作任务，又具有紧密的功能接口。在两器分离前，环绕器为着陆器的工作和蓄电池充电提供能源供给，并为着陆器的工作设置和状态检测提供有线测控通道；在两器分离后，环绕器为着陆器提供与地球站之间的中继通信。
为保证两器对接后的接口安全和功能正常，在两器对接之前需进行深空探测环绕器对着陆器接口的自检测试。深空探测环绕器对着陆器接口状态和功能相比近地航天器各分系统之间接口有较大的差异，现有近地航天器测试系统不能满足深空探测环绕器对着陆器接口的测试需求，需要根据深空探测环绕器对着陆器接口特点设计其测试系统，本发明针对这一需求而设计。
经过对现有技术的检索，授权公告号为CN202189106U的发明专利公开了一种卫星低频信号接口自动测试系统，该测试系统包括接点切换装置、示波器、数字万用表、监控计算机和转接电缆，该测试系统适用于低频信号检测和低频电缆网的导通绝缘检查，不具备本专利描述的对深空探测环绕器与着陆器之间的供配电接口测试功能、不具备对有线测控接口测试功能，也不具备对射频信号接口测试功能。
授权公告号为CN202085171U的发明专利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，该测试系统用于星地有线模拟量信号、RS422信号和CAN总线信号的采集、处理、分析、存储和显示，不具备本专利描述的对深空探测环绕器与着陆器之间的供配电接口测试功能、不具备对有线测控接口测试功能，也不具备对射频信号接口测试功能。
申请公布号为CN103913672A的发明专利公开了一种卫星低频接口自动化测试系统，该测试系统至少包括卫星低频接口自动化测试平台和接口自动测试仪，该测试系统不具备本专利描述的对深空探测环绕器与着陆器之间的供配电接口测试功能、不具备对有线测控接口测试功能，也不具备对射频信号接口测试功能。
在公开号为CN110568307A的中国专利文献中，公开了一种卫星单机接口自动测试装置及方法。测试装置包括：测试仪器，用于测试卫星单机；开关阵列，其带有输入端口、输出端口、控制端口与开关矩阵；控制器，用于控制测试仪器和开关阵列；第一转接线，用于连接卫星单机的输出端口和开关阵列的输入端口；第二转接线，用于连接开关阵列的输出端口与测试仪器的输入端口。测试方法如下：控制器按照预先规划测试任务序列开展测试任务，并在单项功能测试后更换接入的单机接口和测试仪器，直至所有规划任务序列执行完毕。
发明内容
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接口测试系统。
根据本发明提供的一种深空探测环绕器对着陆器接口测试系统，包括以下设备：
器间低频线路转接设备：用于深空探测环绕器对着陆器低频信号接口与着陆器供配电模拟设备、着陆器有线测控模拟设备之间的接点转接适配；通过器间低频互连线缆与深空探测环绕器对着陆器低频信号接口连接，并通过低频电缆与着陆器供配电模拟设备、着陆器有线测控模拟设备相连；
着陆器供配电模拟设备：用于测试深空探测环绕器对着陆器的供电接口和充电接口功能；
着陆器有线测控模拟设备：用于测试深空探测环绕器对着陆器的低频有线测控接口功能；
器间射频链路衰减设备：用于实现深空探测环绕器对着陆器射频信号接口与着陆器UHF频段射频测控模拟设备、着陆器X频段通信模拟设备之间的射频信号衰减；通过射频电缆以有线方式或者通过地面天线和器载天线以无线方式与深空探测环绕器对着陆器射频信号接口进行前向和返向射频信号的传输；通过射频电缆与着陆器UHF频段射频测控模拟设备相连，进行UHF频段器间遥测返向信号和UHF频段器间遥测前向信号的传输；通过射频电缆与着陆器X频段通信模拟设备相连，进行X频段器间返向信号的传输；
着陆器UHF频段射频测控模拟设备：用于测试深空探测环绕器对着陆器的UHF频段射频测控接口功能；
着陆器X频段通信模拟设备：用于测试深空探测环绕器对着陆器的X频段射频接口功能；
着陆器载荷模拟源设备：用于生成着陆器载荷模拟数据；通过低频电缆与着陆器X频段通信模拟设备相连。
优选的，所述着陆器供配电模拟设备包括供电负载模拟模块和充电功能模拟模块，所述供电负载模拟模块模拟着陆器在轨飞行时各个轨道阶段的功耗，用于测试两器分离前深空探测环绕器对着陆器的供电功能；所述充电功能模拟模块具备恒流充电和恒压充电两种工作模式，用于测试两器分离前深空探测环绕器对着陆器蓄电池充电功能。
优选的，所述陆器有线测控模拟设备具备模拟着陆器在两器分离前接收深空探测环绕器有线通道遥控指令功能，并具备模拟向深空探测环绕器反馈有线通道遥测功能。
优选的，所述陆器有线测控模拟设备用于模拟接收深空探测环绕器发送多路OC门指令，检测和显示其指令脉冲宽度，并模拟指令响应，提供相应的模拟量遥测仿真信号给深空探测环绕器，测试深空信道模拟器的有线遥测采集接口功能。
优选的，所述陆器有线测控模拟设备用于模拟着陆器与深空探测环绕器之间的异步RS422接口通信功能，接收和显示深空探测环绕器通过RS422接口发送的遥控注数指令，并通过RS422接口向深空探测环绕器发送模拟遥测数据。
优选的，所述器间射频链路衰减设备包括主控模块和多个程控衰减组合，每个程控衰减组合构成一条衰减链路，通过本地控制和网络远端控制方式设置各个衰减链路中的程控衰减组合的衰减值，并动态设置各个衰减链路衰减值的功能。
优选的，所述衰减链路工作于动态模式时，以配置表形式预先设置一系列衰减值和对应的持续时间，工作启动后，衰减链路的衰减值按照配置表依次动态设置，模拟射频信号空间衰减的动态变化状态。
优选的，所述着陆器UHF频段射频测控模拟设备用于模拟着陆器在两器分离后与深空探测环绕器之间的UHF频段中继通信功能，包括：
接收深空探测环绕器发送的UHF频段器间通信前向数据，进行下变频、解调和信道译码显示；
生成UHF频段器间通信返向数据，完成信道编码、调制和上变频后发送给深空探测环绕器UHF频段中继通信机；
在与深空探测环绕器进行UHF频段前向和返向数据通信时，通信数据格式和传输流程符合CCSDS邻近空间协议规定。
优选的，所述着陆器X频段通信模拟设备用于模拟着陆器在两器分离后与深空探测环绕器之间的X频段中继通信功能,接收着陆器载荷模拟源设备生成的模拟载荷数据帧，进行信道编码、加扰、调制和上变频后发送给深空探测环绕器X频段中继通信机。
优选的，所述着陆器载荷模拟源设备用于生成固定内容的数据帧，并支持读取载荷数据文件，按照CCSDS高级在轨系统协议格式进行帧格式封装后形成模拟载荷数据帧。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明提供的的一种深空探测环绕器对着陆器接口测试系统，能够在深空探测环绕器与着陆器装配对接前对环绕器上的两器接口模块进行自检；
2、本发明提供的的一种深空探测环绕器对着陆器接口测试系统能够检查环绕器对着陆器供配电接口、低频有线测控接口、射频通信接口的匹配性和工作协调性；
3、本发明提供的的一种深空探测环绕器对着陆器接口测试系统能够避免在两器对接后因接口不匹配而导致两器之间接口功能异常和安全隐患。
附图说明
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：
图1为一种深空探测环绕器对着陆器接口测试系统的组成框图。
具体实施方式
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。
如图1所示，本发明提出的一种深空探测环绕器对着陆器接口测试系统，包括：
器间低频线路转接设备：用于深空探测环绕器对着陆器低频信号接口与着陆器供配电模拟设备、着陆器有线测控模拟设备之间的接点转接适配；通过器间低频互连线缆与深空探测环绕器对着陆器低频信号接口连接，并通过低频电缆与着陆器供配电模拟设备、着陆器有线测控模拟设备相连；
着陆器供配电模拟设备：用于测试深空探测环绕器对着陆器的供电接口和充电接口功能；
着陆器有线测控模拟设备：用于测试深空探测环绕器对着陆器的低频有线测控接口功能；
器间射频链路衰减设备：用于实现深空探测环绕器对着陆器射频信号接口与着陆器UHF频段射频测控模拟设备、着陆器X频段通信模拟设备之间的射频信号衰减；通过射频电缆以有线方式或者通过地面天线和器载天线以无线方式与深空探测环绕器对着陆器射频信号接口进行前向和返向射频信号的传输；通过射频电缆与着陆器UHF频段射频测控模拟设备相连，进行UHF频段器间遥测返向信号和UHF频段器间遥测前向信号的传输；通过射频电缆与着陆器X频段通信模拟设备相连，进行X频段器间返向信号的传输；
着陆器UHF频段射频测控模拟设备：用于测试深空探测环绕器对着陆器的UHF频段射频测控接口功能；
着陆器X频段通信模拟设备：用于测试深空探测环绕器对着陆器的X频段射频接口功能；
着陆器载荷模拟源设备：用于生成着陆器载荷模拟数据；通过低频电缆与着陆器X频段通信模拟设备相连。
在本发明测试系统中，着陆器供配电模拟设备包括供电负载模拟模块和充电功能模拟模块，其中供电负载模拟模块可模拟着陆器在轨飞行时各个轨道阶段的功耗，最大模拟功耗可达到500W，用于测试两器分离前深空探测环绕器对着陆器的供电功能；充电功能模拟模块具备恒流充电和恒压充电两种工作模式，恒流充电时可适应最大10A的充电电流，恒压充电时可适应29V～29.5V的充电电压，用于测试两器分离前深空探测环绕器对着陆器蓄电池充电功能。
在本发明测试系统中，着陆器有线测控模拟设备,具备模拟着陆器在两器分离前接收深空探测环绕器有线通道遥控指令功能，并具备模拟向深空探测环绕器反馈有线通道遥测功能。可模拟接收深空探测环绕器发送的最多15路OC门指令，检测和显示其指令脉冲宽度，并能模拟指令响应，提供相应的模拟量遥测仿真信号给深空探测环绕器，测试深空信道模拟器的有线遥测采集接口功能；可模拟着陆器与深空探测环绕器之间的异步RS422接口通信功能，接收和显示深空探测环绕器通过RS422接口发送的遥控注数指令，并通过RS422接口向深空探测环绕器发送模拟遥测数据。
在本发明测试系统中，器间射频链路衰减设备，包括主控模块和3个程控衰减器组合，构成3条衰减链路，分别用于两器之间UHF频段返向链路、UHF频段前向链路和X频段返向链路，可通过本地控制和网络远端控制方式设置各个衰减链路中的程控衰减器衰减值，各个衰减器的衰减值范围为0～121dB，工作频段覆盖DC～10GHz范围；并具备动态设置各个衰减链路衰减值的功能，当某条衰减链路工作于动态模式时，以配置表形式预先设置一系列衰减值和对应的持续时间，工作启动后，衰减链路的衰减值按照配置表依次动态设置，用于模拟射频信号空间衰减的动态变化状态。
在本发明测试系统中，着陆器UHF频段射频测控模拟设备，用于模拟着陆器在两器分离后与深空探测环绕器之间的UHF频段中继通信功能，一方面，接收深空探测环绕器发送的UHF频段器间通信前向数据，进行下变频、解调和信道译码显示；另一方面，生成UHF频段器间通信返向数据，完成信道编码、调制和上变频后发送给深空探测环绕器UHF频段中继通信机。在与深空探测环绕器进行UHF频段前向和返向数据通信时，通信数据格式和传输流程符合CCSDS邻近空间协议规定。
在本发明测试系统中，着陆器X频段通信模拟设备，用于模拟着陆器在两器分离后与深空探测环绕器之间的X频段中继通信功能,接收着陆器载荷模拟源设备生成的模拟载荷数据帧，进行信道编码、加扰、调制和上变频后发送给深空探测环绕器X频段中继通信机。
在本发明测试系统中，着陆器载荷模拟源设备，能够生成固定内容的数据帧，并支持读取载荷数据文件，按照CCSDS高级在轨系统协议格式进行帧格式封装后形成模拟载荷数据帧，通过同步RS422接口发送给着陆器X频段通信模拟设备。
本发明提出的一种深空探测环绕器对着陆器接口测试系统，能够在深空探测环绕器与着陆器装配对接前对环绕器上的两器接口模块进行自检，检查环绕器对着陆器供配电接口、低频有线测控接口、射频通信接口的匹配性和工作协调性，避免在两器对接后因接口不匹配而导致两器之间接口功能异常和安全隐患。
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。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
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，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。