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原文传递一种可重构的微纳卫星系统架构及卫星系统重构方法

专利名称：	一种可重构的微纳卫星系统架构及卫星系统重构方法
摘要：	本发明实施例公开了一种可重构的微纳卫星系统架构及卫星系统重构方法；该可重构的微纳卫星系统包括：通用模组，包括多个实现所述卫星系统所有功能需求均需要使用的共用模块；专用模组，包括多个与所述卫星系统单一功能需求对应的且仅实现对应的单一功能需求所需要使用的专用模块；标准化总线，用于连接所述通用模组中的共用模块以及所述专用模组中的专用模块。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	黑龙江;23
申请人：	哈尔滨工业大学
发明人：	曹喜滨;冯田雨;王峰;陈健;韦明川;邱实;郭金生
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-04T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-12T00:00:00+0800
申请号：	CN201910161273.7
公开号：	CN110002005A
代理机构：	西安维英格知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	李斌栋;沈寒酉
分类号：	B64G1/10(2006.01);B;B64;B64G;B64G1
申请人地址：	150006 黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号
主权项：	1.一种可重构的微纳卫星系统，其特征在于，所述卫星系统包括：通用模组，包括多个实现所述卫星系统所有功能需求均需要使用的共用模块；专用模组，包括多个与所述卫星系统单一功能需求对应的且仅实现对应的单一功能需求所需要使用的专用模块；标准化总线，用于连接所述通用模组中的共用模块以及所述专用模组中的专用模块。 2.根据权利要求1所述的卫星系统，其特征在于，所述通用模组的种类包括：计算处理模块以及接口扩展模块；其中，所述计算处理模块，配置为针对所述卫星系统的各种功能需求进行数据计算、信号处理以及控制指令的生成；所述接口扩展模块，配置为将所述通用模组以及所述专用模组中的非标准接口转换为标准化接口；所述标准化总线，包括标准化模块通信总线和标准化配电总线。 3.根据权利要求2所述的卫星系统，其特征在于，所述计算处理模块包括通用CPU以及CPU接口电路；其中，所述通用CPU，配置用于整星遥测数据的采集与转发、地面遥控命令的接收与执行、和姿态与飞行轨道计算；以及，接收载荷信号并对载荷信号进行处理，包括卫星的星务管理、姿轨控制、测控、导航以及数传；以及射频信号的调制与解调处理；以及供配电状态的采集与检测、帆板分流控制、蓄电池充电控制、电压转化、和配电控制；所述CPU接口电路，配置用于通过所述标准化模块通信总线接收所述专用模组发送的数据及信号；以及通过所述标准化模块通信总线向所述专用模组发送对应的控制指令。 4.根据权利要求3所述的卫星系统，其特征在于，每个所述通用CPU均能够访问所有的专用模块；每个通用CPU通过软件在轨上注入不同的功能需求，以使每个通用CPU能够控制与自身所注入的功能需求所对应的专用模块；每个通用CPU均能够被关闭。 5.根据权利要求4所述的卫星系统，其特征在于，所述计算处理模块和所述专用模块均通过总线隔离器连接到所述标准化总线，以使得所述计算处理模块或专用模块由于故障被关闭时，被关闭的计算处理模块或专用模块不影响所述标准化总线的正常通信。 6.根据权利要求2所述的卫星系统，其特征在于，在所述标准化总线中，所述标准化模块通信总线具有备份通信总线，所述通用模组中的共用模块内以及所述专用模组中的专用模块内均通过独立的接口电路分别与所述标准化模块通信总线和所述备份通信总线相连接；当所述标准化模块通信总线出现故障时，所述通用模组中的共用模块以及所述专用模组中的专用模块均切换至所述备份通信总线进行通信；或者，所述专用模组中的专用模块接收所述计算处理模块传输的选择指令，并基于所述选择指令的指示选择所述标准化模块通信总线或所述备份通信总线进行通信。 7.根据权利要求2所述的卫星系统，其特征在于，所述专用模组的种类，包括测控功能模块、供配电模块、姿轨控模块和载荷功能模块；其中，所述测控功能模块，配置为在通过天线接收遥控信号后，对接收到的遥控信号通过基带解码得到遥控命令，并将所述遥控命令通过所述标准化模块通信总线发送至所述计算处理模块；以及，通过所述标准化模块通信总线接收由所述计算处理模块传输的遥测数据，对所述遥测数据通过基带合成为遥测信号，并将所述遥测信号通过天线向外部发射；所述供配电模块，配置用于将电源组件的工作状态通过所述标准化模块通信总线传输至所述计算处理模块；以及，通过所述标准化模块通信总线接收由所述计算处理模块传输的控制命令，并执行所述控制命令的指示；以及，通过所述标准化配电总线向所述共用模块以及专用模块提供电能；所述姿轨控模块，配置为采集所述卫星系统的姿态与飞行轨道参数，并将所述参数通过所述标准化模块通信总线传输至所述计算处理模块；所述载荷功能模块，配置为通过所述计算处理模块传输的控制命令实现对应的卫星载荷功能。 8.根据权利要求7所述的卫星系统，其特征在于，所述测控功能模块，包括天线、测控射频器、测控基带以及测控接口电路；所述供配电模块，包括分流器、充电控制器和标准化电压调节及配电单元；所述姿轨控模块，包括飞轮、星敏器、陀螺仪和磁力矩器；所述载荷功能模块，包括数传模块、相机模块、存储模块中的至少一个，其中，所述数传模块，包括宽带射频通道、数传射频基带和接口电路；所述相机模块，包括镜头组件、图像传感器和接口电路；所述存储模块，包括闪存阵列和接口电路。 9.根据权利要求8所述的卫星系统，其特征在于，所述标准化总线，还包括标准化高速通信总线，配置为传输所述载荷功能模块之间的载荷数据；相应地，所述数传模块、相机模块以及存储模块中的接口电路包括高速通信接口电路和低速通信接口电路；其中，所述高速通信接口电路与所述标准化高速通信总线相连接，所述低速通信接口电路与所述标准化模块通信总线相连。 10.根据权利要求7所述的卫星系统，其特征在于，在每种专用模块中均对应的包括一个备份专用模块。 11.一种卫星系统重构方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1至10任一项所述的卫星系统，所述方法包括：通用模组中的每个计算处理模块通过软件在轨上注入不同的功能需求，以使每个计算处理模块控制与自身所注入的功能需求所对应的专用模块；当第一计算处理模块发生故障时，关闭所述第一计算处理模块，并从除所述第一计算处理模块之外的其他计算处理模块中确定第二计算处理模块；通过软件上注的方式修改第二计算处理模块对应的专用模块；其中，修改后的第二计算处理模块对应的专用模块包括修改之前所述第二计算处理模块对应的专用模块和所述第一计算处理模块在故障前对应的专用模块。 12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在专用模组中，当一种专用模块中的一个专用模块出现故障时，将故障的专用模块关闭，并将该种类专用模块中的备份专用模块接替所述故障的专用模块。
所属类别：	发明专利