专利名称：一种陀螺的电模拟器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种星上设备的电模拟器。
背景技术：
卫星电性能测试过程包括部件测试、分系统测试和整星测试，在分系统测试和整 星测试过程中或者测试过程的某些阶段，需要一些辅助的设备或者装置，用于模拟真实的 星上设备以达到分系统或者整星电性能测试的目的，这些模拟真实设备的辅助设备或者装 置称为电模拟器。电模拟器主要模拟真实星上设备电接口的结构、通信协议的处理、数据流 和时序特性等。星上设备的电模拟器的电接口与被模拟的星上设备的电接口完全一致，用以检验 星上设备对外接口的正确性、匹配性和合理性。在测试过程中电模拟器和相应的星上设备 对星上的电接口是独占的，即电模拟器和相应的星上设备不能同时接入到卫星测试系统 中，只能选择其一连入卫星测试系统。通过电模拟器可以实现对对星上设备的辅助检测，如 电接口检测、协议检测、数据流检测、时序检测等，但是电模拟器无法模拟星上设备的状态 信息比如供电状态、温度、电流/电压遥测。在卫星姿态控制系统中，陀螺是最常用星上设备。测试过程中，陀螺和陀螺电模拟 器只能选择其一连入测试系统，无法满足陀螺数据流和陀螺工作状态信息在地面环境下的 同时测量的要求。目前，现有设备或者装置中陀螺的电模拟器与陀螺无法同时连入卫星测 试系统。

发明内容
本发明的目的是解决现有设备或者装置中无法满足陀螺的电模拟器与陀螺同时 连入卫星测试系统的问题，提供了 一种陀螺的电模拟器。本发明是通过下述方案予以实现的一种陀螺的电模拟器，它包括功能模拟模块、 模拟器数据接口电路、供电输入接口电路和数据驱动接口电路，数据驱动接口电路的驱动 数据输出端与功能模拟模块的驱动数据输入端相连，模拟器数据接口电路的控制信号输出 端与功能模拟模块的控制信号输入端相连，供电输入接口电路的电压输出端与功能模拟模 块的电压输入端相连，它还包括信号处理模块、星上设备数据接口电路和供电输出接口电 路，模拟器数据接口电路的控制信号输出端与星上设备数据接口电路的控制信号输入端相 连，功能模拟模块的模拟敏感数据信号输出端与信号处理模块的第一处理信号输入端相 连，星上设备数据接口电路的陀螺信号输出端与信号处理模块的第二处理信号输入端相 连，信号处理模块的处理信号输出端与模拟器数据接口的处理信号输入端相连，供电输入 接口电路的电压输出端分别与信号处理模块的电压输入端及供电输出接口电路的电压输 入端相连。本发明提供了一种陀螺的电模拟器，与传统的陀螺电模拟器相比它增加了信号处 理模块、星上设备数据接口电路以及供电输出接口电路，所述的电模拟器将供电输入接口电路引入的电源信号为电模拟器内部电路进行供电，同时将该电源信号输出至供电输出接口电路为陀螺供电；模拟器数据接口电路接收来自星载计算机的命令作为电模拟器的输 入，同时将该输入信号通过星上设备数据接口电路发送给陀螺；电模拟器通过星上设备数 据接口电路接收陀螺的陀螺信号，并与功能模拟模块生成的模拟敏感数据信号在信号处理 模块中进行信号隔离和数据合成处理；处理后的数据通过模拟器数据接口电路发送给星载 计算机，实现电模拟器与陀螺同时连入卫星测试系统。本发明所述的一种陀螺的电模拟器结构设计简单，能够实现陀螺的电模拟器和陀 螺同时连入卫星测试系统，满足星上设备真实状态和闭环仿真同时进行，简化卫星系统测
试ο


图1是具体实施方式
一中所述的一种陀螺电模拟器的结构示意图；图2是具体实 施方式五的结构示意图。
具体实施例方式具体实施方式
一下面结合图1具体说明本实施方式。一种陀螺的电模拟器，它包 括功能模拟模块1、模拟器数据接口电路2、供电输入接口电路5和数据驱动接口电路7，数 据驱动接口电路7的驱动数据输出端与功能模拟模块1的驱动数据输入端相连，模拟器数 据接口电路2的控制信号输出端与功能模拟模块1的控制信号输入端相连，供电输入接口 电路5的电压输出端与功能模拟模块1的电压输入端相连，它还包括信号处理模块3、星上 设备数据接口电路4和供电输出接口电路6，模拟器数据接口电路2的控制信号输出端与星 上设备数据接口电路4的控制信号输入端相连，功能模拟模块1的模拟敏感数据信号输出 端与信号处理模块3的第一处理信号输入端相连，星上设备数据接口电路4的陀螺信号输 出端与信号处理模块3的第二处理信号输入端相连，信号处理模块3的处理信号输出端与 模拟器数据接口 2的处理信号输入端相连，供电输入接口电路5的电压输出端分别与信号 处理模块3的电压输入端及供电输出接口电路6的电压输入端相连。本实施方式中所述的一种陀螺的电模拟器由供电电源供电，供电电源的电压输出 端与供电输入接口电路5的电压输入端相连，供电输入接口电路5为电模拟器供电，并通过 供电输出接口电路6为陀螺供电，其中，供电输入接口电路5的接口类型与供电输出接口电 路6的接口类型一致，本实施方式中所述的供电电源采用蓄电池实现；
本实施方式中所述的一种陀螺的电模拟器由星载计算机控制，星载计算机的指令输出 端与模拟器数据接口电路2的指令输入端相连，模拟器数据接口电路2的测试数据输出端 与星载计算机的测试数据输入端相连。星载计算机通过模拟器数据接口电路2将指令发送 给陀螺电模拟器，并通过星上设备数据接口电路4将该指令转发给陀螺；
本实施方式中所述的一种陀螺的电模拟器中的数据驱动接口电路7根据动力学模型 输出数据驱动信号，与功能模拟模块1的驱动数据输入端相连；
本实施方式中所述的一种陀螺的电模拟器中的功能模拟模块1是模拟器模拟星上设 备通信协议、数据流、时序等的电路和处理程序，类似于传统意义的电模拟器；
本实施方式中所述的一种陀螺的电模拟器通过星上设备数据接口电路4与陀螺相连，用于传递模拟器收到的指令、接收陀螺的状态数据，本实施方式所述的电模拟器能够将传统意义的电模拟器与陀螺同时连入卫星测试系统中；
本实施方式中所述的一种陀螺的电模拟器，在陀螺与电模拟器同时接入到卫星测试系 统时，信号处理模块3是用于对陀螺进行信号隔离和数据处理的电路和程序，能够将电模 拟器的数据与陀螺的状态数据合成后发送给星载计算机，满足陀螺的真实状态和闭环仿真 同时进行。本发明提供了一种陀螺的电模拟器，在传统的陀螺电模拟器的基础上它增加了信 号处理模块3、星上设备数据接口电路4和供电输出接口电路6，所述的电模拟器将供电输 入接口电路5引入的电源信号为电模拟器内部电路进行供电，同时将该电源信号输出至供 电输出接口电路6为陀螺供电；模拟器数据接口电路2接收来自星载计算机的命令作为电 模拟器的输入，同时将该输入信号通过星上设备数据接口电路4发送给陀螺；电模拟器通 过星上设备数据接口电路4接收陀螺的陀螺信号，并与功能模拟模块1生成的模拟敏感数 据信号在信号处理模块3中进行信号隔离和数据合成处理；处理后的数据通过模拟器数据 接口电路2发送给星载计算机，实现电模拟器与陀螺同时连入卫星测试系统。本发明所述的一种陀螺的电模拟器结构设计简单，能够实现陀螺的电模拟器和陀 螺同时连入到卫星测试系统中，满足星上设备的真实状态和闭环仿真同时进行，简化卫星 系统测试。
具体实施方式
二本实施方式与具体实施方式
一所述的一种陀螺的电模拟器的区 别在于，所述的由功能模拟模块1输出的模拟敏感数据是指电模拟器模拟配置陀螺的卫星 在空间运行时陀螺输出的角速度数据。
具体实施方式
三本实施方式与具体实施方式
一所述的一种陀螺的电模拟器的区 别在于，所述的由星上设备数据接口电路4输出的陀螺信号是指陀螺接入到测试系统中得 到的信号数据，由卫星敏感数据、卫星状态数据和校验和组成，所述的卫星状态数据是指温 度信息数据、供电信息数据和指令接收状态数据。本实施方式中所述的陀螺信号的一帧由四个字节组成，其中，第一字节和第二字 节存放卫星敏感数据，陀螺并未真正的处于空间运行状态，故卫星敏感数据是无效的；第三 字节存放卫星状态数据，第四字节存放校验和，校验和用于校验一组数据项的和，因为卫星 敏感数据是无效的，故校验和也是无效的。
具体实施方式
四本实施方式与具体实施方式
一所述的一种陀螺的电模拟器的区 别在于，所述的信号处理模块3的处理器是FPGA、DSP或单片机。本实施方式中所述的信号处理模块3根据测控对象、环境、接口和处理要求等特 点可选择为FPGA、DSP或是单片机中的一种作为处理器。
具体实施方式
五下面结合图2具体说明本实施方式。本实施方式与具体实施方 式一或四所述的一种陀螺的电模拟器的区别在于，所述的信号处理模块3将第二处理信号 输入端接收到的陀螺信号进行隔离转换，并与信号处理模块3从第一处理信号输入端接收 到的模拟敏感数据进行合成处理，
所述的隔离转换是指将星上设备数据接口电路4输出的陀螺信号通过信号处理模块3 中的光电耦合电路3-1进行光电隔离，
所述的合成处理是指从隔离后的陀螺信号中提取一个字节的卫星状态数据，并与信号处理模块3从第一处理信号输入端接收到的两个字节的模拟敏感数据合并，再添加一个字节的校验和组合成一帧完整的数据，一帧由四个字节组成，其中，第一字节、第二字节存放 模拟敏感数据，第三字节存放卫星状态数据，第四字节存放校验和。接收到星载计算机的指令后，功能模拟模块1生成模拟敏感数据，陀螺生成陀螺 信号，将星上设备数据接口电路4输出的陀螺信号通过信号处理模块3中的光电耦合电路 3-1进行光电隔离，隔离后的信号与原信号一致，但是电气上不相连。本实施方式中所述的信号处理模块3将完成合成后的帧数据通过模拟器数据接 口电路2发送给星载计算机。
权利要求
一种陀螺的电模拟器，它包括功能模拟模块(1)、模拟器数据接口电路(2)、供电输入接口电路(5)和数据驱动接口电路(7)，数据驱动接口电路(7)的驱动数据输出端与功能模拟模块(1)的驱动数据输入端相连，模拟器数据接口电路(2)的控制信号输出端与功能模拟模块(1)的控制信号输入端相连，供电输入接口电路(5)的电压输出端与功能模拟模块(1)的电压输入端相连，其特征是它还包括信号处理模块(3)、星上设备数据接口电路(4)和供电输出接口电路(6)，模拟器数据接口电路(2)的控制信号输出端与星上设备数据接口电路(4)的控制信号输入端相连，功能模拟模块(1)的模拟敏感数据信号输出端与信号处理模块(3)的第一处理信号输入端相连，星上设备数据接口电路(4)的陀螺信号输出端与信号处理模块(3)的第二处理信号输入端相连，信号处理模块(3)的处理信号输出端与模拟器数据接口(2)的处理信号输入端相连，供电输入接口电路(5)的电压输出端分别与信号处理模块(3)的电压输入端及供电输出接口电路(6)的电压输入端相连。
2.根据权利要求1所述的一种陀螺的电模拟器，其特征在于所述的由功能模拟模块 (1)输出的模拟敏感数据是指电模拟器模拟配置陀螺的卫星在空间运行时陀螺输出的角速 度数据。
3.根据权利要求1所述的一种陀螺的电模拟器，其特征在于所述的由星上设备数据 接口电路(4)输出的陀螺信号是指陀螺接入到测试系统中得到的信号数据，由陀螺敏感数 据、陀螺状态数据和校验和组成，所述的陀螺状态数据是指温度信息数据、供电状态数据和 指令接收状态数据。
4.根据权利要求1所述的一种陀螺的电模拟器，其特征在于所述的信号处理模块(3) 的处理器是FPGA、DSP或单片机。
5.根据权利要求1或4所述的一种陀螺的电模拟器，其特征在于所述的信号处理模 块(3)将第二处理信号输入端接收到的陀螺信号进行隔离转换，并与信号处理模块(3)从 第一处理信号输入端接收到的模拟敏感数据进行合成处理，所述的隔离转换是指将星上设备数据接口电路(4)输出的陀螺信号通过信号处理模块 (3)中的光电耦合电路(3-1)进行光电隔离，所述的合成处理是指从隔离后的陀螺信号中提取一个字节的卫星状态数据，并与信号 处理模块(3)从第一处理信号输入端接收到的两个字节的模拟敏感数据合并，再添加一个 字节的校验和组合成一帧完整的数据，一帧由四个字节组成，其中，第一字节、第二字节存 放模拟敏感数据，第三字节存放陀螺状态数据，第四字节存放校验和。
全文摘要
一种陀螺的电模拟器，涉及一种星上设备的电模拟器，解决现有设备或者装置中无法满足陀螺的电模拟器与陀螺同时连入卫星测试系统的问题。它包括功能模拟模块、模拟器数据接口电路、供电输入接口电路和数据驱动接口电路，它还包括信号处理模块、星上设备数据接口电路和供电输出接口电路，功能模拟模块输出的模拟敏感数据信号与星上设备数据接口电路输出的陀螺信号在信号处理模块中进行隔离合成处理，信号处理模块的处理信号输出端与模拟器数据接口电路的处理信号输入端相连，供电输入接口电路的电压输出端与供电输出接口电路的电压输入端相连。本发明实现了陀螺电模拟器与陀螺同时连入卫星测试系统，用于卫星姿态控制系统或者整星测试。
文档编号G01R31/00GK101799505SQ20101015280
公开日2010年8月11日 申请日期2010年4月22日 优先权日2010年4月22日
发明者仲惟超, 张迎春, 徐海玉, 李冬柏, 李化义, 李璟璟, 董利珉, 邓泓 申请人:哈尔滨工业大学