小衛星數據與電源綜合管理架構

《小衛星數據與電源綜合管理架構》是2023年機械工業出版社出版的圖書。

基本介紹

• 中文名：小衛星數據與電源綜合管理架構
• 出版時間：2023年5月1日
• 出版社：機械工業出版社
• ISBN：9787111727088

內容簡介

本書介紹了德國斯圖加特大學空間系統研究所提出的小衛星數據與電源綜合管理架構，以此建立了高可靠、低成本的星載計算機和電源管理與配電單元技術方案，並形成了具有代表性的120kg級衛星平台“FLP衛星”。本書主要內容包括系統總體設計、星載計算機處理器板、I/O板、CCSDS解碼器/編碼器板、星載計算機電源板、星載計算機內部線束、星載計算機結構和熱設計、電源管理與配電單元、CDPI系統測試、FLP衛星設計，以及設備附屬檔案和數據表。

本書適合從事太空飛行器研製工作的工程技術人員和管理人員閱讀和參考，也可作為航空航天專業、電氣工程專業和計算機專業高年級本科生和研究生的參考資料。

圖書目錄

推薦序

譯者序

原書序

原書前言

原書致謝

第1章系統總體設計

1.1引言

1.2OBC的設計基線

1.3作為模擬遠程接口單元的PCDU

1.4通用系統重新配置控制器

1.4.1故障處理期間的組件功能

1.4.2創新：針對所有FDIR功能的組合控制器

1.4.3組合控制器的故障處理

1.4.4組合控制器方式的優點

1.5系統架構的完整性

1.6組件選擇

1.6.1處理器板

1.6.2CCSDS解碼器/編碼器

1.6.3I/O板和CCSDS板

1.6.4OBC電源板

1.6.5增強功能的PCDU

1.7在集成環境中測試CDPI

1.8飛行件組件

1.9對未來任務的概念性展望

第2章星載計算機處理器板

2.1作為ITAR項目的處理器板

2.2處理器板：SBC

2.3技術概況

2.3.1OBC微處理器

2.3.2OBC存儲器配置

2.3.3用於多項功能的OBC FPGA

2.4OBC處理器板功能簡介

2.5OBC處理器板存儲器接口

2.6OBC處理器板SpaceWire接口

2.7其他功能

2.7.1NVMEM晶片使能

2.7.2SRAM晶片使能

2.7.3秒脈衝接口

2.7.4看門狗信號和LEON3FT復位

2.7.5RS422接口

2.7.6復位

2.7.7時鐘接口

2.7.8DSU/乙太網接口卡

2.8電源規格

2.9機械設計和尺寸

第3章I/O板

3.1I/O板和CCSDS板的通用設計方案

3.2作為遠程接口單元的I/O板

3.3作為OBC大容量存儲器單元的I/O板

3.4I/O板熱備份操作方式

3.5I/O板RMAP接口

3.5.1I/O板的板標識

3.5.2I/O板接口RMAP地址

3.5.3RMAP返回狀態值

3.6I/O接口電路、接地和終端

3.7I/O板接口訪問協定

3.8I/O板連線器和引腳分配

3.8.1連線器A和C（OBC內部）

3.8.2連線器B（OBC內部）

3.8.3連線器D和E（OBC外部）

3.9I/O板和CCSDS板抗輻射能力

3.10I/O板和CCSDS板溫度容限

3.114Links合作開發商

第4章CCSDS解碼器/編碼器板

4.1引言

4.2架構概述

4.2.1接口

4.2.2命令鏈路控制字耦合

4.2.3時鐘和復位

4.2.4性能

4.2.5遙測編碼器

4.2.6遙控解碼器

4.2.7SpaceWire鏈路接口

4.2.8片上存儲器

4.2.9信號概述

4.3遙測編碼器

4.3.1概述

4.3.2數據鏈路子層

4.3.3數據鏈路協定子層

4.3.4同步和通道編碼子層

4.3.5物理層

4.3.6連線性

4.3.7操作

4.3.8暫存器

4.3.9信號定義和復位值

4.3.10遙測編碼器：虛擬通道生成

4.3.11遙測編碼器：描述符

4.3.12遙測編碼器：虛擬通道生成功能輸入接口

4.4遙控解碼器：軟體命令

4.4.1概述

4.4.2數據格式

4.4.3編碼層

4.4.4傳輸

4.4.5緩衝區與FIFO的關係

4.4.6命令鏈路控制字接口

4.4.7配置接口（AMBA AHB從站）

4.4.8中斷

4.4.9暫存器

4.4.10信號定義和復位值

4.5遙控解碼器：硬體命令

4.5.1概述

4.5.2操作

4.5.3遙控傳輸幀格式：硬體命令

4.5.4信號定義和復位值

4.6帶有RMAP目標的SpaceWire接口

4.7JTAG調試接口

4.8其他功能

4.9CCSDS處理器太空飛行器特定配置

第5章星載計算機電源板

5.1引言

5.2電源變換

5.2.1DC/DC變換器

5.2.2OBC負載的啟動特性

5.2.3電源板的上電特性

5.2.4電源板和OBC負載的連線

5.3時鐘選通脈衝信號

5.4加熱器和熱感測器

5.5OBC維護接口和JTAG接口

5.6連線器配置

第6章星載計算機內部線束

6.1引言

6.1.1要求

6.1.2挑戰

6.1.3實現

6.2線束設計

6.2.1線束工程化

6.2.2SpaceWire線束

6.2.3OBC供電線束

6.3驗證

6.4質量和生產檔案

第7章星載計算機結構和熱設計

7.1結構和熱設計需求分析

7.2OBC結構設計

7.2.1OBC結構概念

7.2.2機械尺寸標註和概念驗證

7.3OBC熱設計

7.3.1熱模型

7.3.2熱計算結果

7.3.3OBC內部加熱器

7.4OBC外殼材料特性

第8章電源管理與配電單元

8.1引言

8.2衛星典型電源分系統中的PCDU

8.3PCDU設計概述

8.3.1PCDU接口

8.3.2PCDU遙控指令定義

8.4PCDU啟動時序和PCDU運行模式

8.5電源管理與配電控制功能

8.6CDPI架構中的PCDU特定功能

8.6.1模擬數據處理概念

8.6.2OBC的重新配置邏輯

8.6.3太空飛行器的重新配置功能

8.7PCDU其他功能

8.7.1星箭分離檢測

8.7.2太陽帆板展開的控制和監控

8.7.3有效載荷數據傳輸分系統功率控制

8.7.4歷史日誌功能

8.7.5內部控制器之間的時間同步

8.7.6過電壓保護

8.7.7太陽電池在軌測試子串測量

8.8PCDU環境試驗驗證

8.8.1熱真空試驗條件

8.8.2空間輻射承受能力

8.8.3力學試驗條件

8.9連線器列表

8.10PCDU指令概述

第9章CDPI系統測試

9.1引言

9.2測試範圍

9.2.1測試條件

9.2.2相關人員

9.2.3測試流程簡化

9.3測試計畫

9.3.1PCDU測試

9.3.2處理器板測試

9.3.3電源板測試

9.3.4CCSDS板和I/O板測試

9.3.5OBC子系統測試

9.3.6CDPI重新配置測試

9.4電性件測試平台

9.5電性件測試執行和結果

9.5.1衛星測試平台測試階段1：連線OBC處理器板和太空飛行器仿真器

9.5.2衛星測試平台測試階段2：連線OBC處理器板和CCSDS板

9.5.3衛星測試平台測試階段3：整個指令鏈橋接射頻鏈路

9.5.4衛星測試平台測試階段4：驗證HPC

9.5.5衛星測試平台測試階段5：控制設備單元硬體

9.5.6衛星測試平台測試階段6：使用姿態控制軟體

進行性能測試

9.6飛行件測試執行和結果

第10章FLP衛星設計

10.1引言

10.2運行軌道和工作模式

10.3結構設計和星箭接口

10.4主要技術和有效載荷

10.5衛星姿態控制系統

10.5.1感測器和驅動器

10.5.2控制模式

10.6衛星通信鏈路

10.7衛星電氣架構與功能框圖

10.8運載火箭和主載荷EMC設計約束

第11章設備附屬檔案和數據表

11.1處理器板DSU/乙太網接口卡

11.2CCSDS標準

11.2.1CCSDS欄位定義

11.2.2伽羅瓦域（有限域）

11.2.3遙測傳輸幀格式

11.2.4Reed-Solomon編碼器數據格式

11.2.5附加同步標記

11.2.6遙控傳輸幀格式

11.2.7命令鏈路控制字

11.2.8空間數據包

11.2.9異步位串列數據格式

11.2.10SpaceWire遠程存儲器訪問協定

11.2.11命令鏈路控制字接口

11.2.12波形格式

11.3所選遙測編碼器暫存器

11.4遙測編碼器：虛擬通道生成暫存器

11.5所選遙控解碼器暫存器

11.6OBC單元CAD設計圖紙

11.7OBC單元I/O板連線器引腳定義

11.8OBC單元CCSDS板連線器引腳分配

11.9OBC電源板連線器引腳分配

11.10PCDU單元CAD設計圖紙

11.11PCDU單元連線器引腳分配

11.12PCDU熔斷器和開關在太空飛行器設備上的分配

參考文獻