[发明专利]基于无线网络的航天器控制系统及部件安全接入的方法

说明书

技术领域

本发明属于航天器无线网络通信技术领域，具体涉及一种基于无线网络的航天器控制系统及部件安全接入的方法。

背景技术

集群航天器，是由很多微小的成员航天器组成的集群，成员航天器彼此间协同工作，执行设定的任务。与传统单个大卫星的功能相比，集群航天器具有可执行的任务广泛多样、布置灵活以及成本低等优点，具有广泛的发展前景。

目前的集群航天器中，成员航天器之间主要采用无线通信方式，但是，成员航天器内部的各个单元部件，例如，各执行器和各敏感器，其与星载计算机之间主要采用CAN总线通信方式，因此，在开发成员航天器时，需要通过接口器件和电缆线，将各个单元部件挂接到总线上，由此导致以下问题：(1)当总线上挂接的某个单元部件出现故障时，有可能导致整个成员航天器均无法正常执行任务；(2)使用接口器件和电缆线，一方面，增加了成员航天器的尺寸和重量，另一方面，也增加了结构设计的复杂性；(3)当某个单元部件出现故障后，难以进行在轨的替换和升级，导致航天器控制系统的柔性和可重构性能力有限。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种基于无线网络的航天器控制系统及部件安全接入的方法，每个成员航天器内部的各个单元部件与星载计算机之间采用无线通信方式，从而有效解决上述问题。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种基于无线网络的航天器控制系统，应用于集群航天器中的每个成员航天器内部，包括：星载计算机和多个单元部件；其中，所述星载计算机和每个所述单元部件均为具有无线通信能力的设备；所述星载计算机通过无线网络与各个所述单元部件进行通信。

优选的，所述星载计算机包括星载计算机本体以及与所述星载计算机本体连接的第一无线网络节点机；通过所述第一无线网络节点机，使所述星载计算机本体具有无线通信能力；

每个所述单元部件包括单元部件本体以及与所述单元部件本体连接的第二无线网络节点机；通过所述第二无线网络节点机，使所述单元部件具有无线通信能力；其中，所述单元部件包括敏感器部件和执行器部件。

本发明还提供一种集群航天器中部件安全接入无线网络的方法，包括以下步骤：

S1，集群航天器由多个成员航天器组成；其中，每个所述成员航天器均设置一个无线控制网络，初始时，为每个所述成员航天器的所述无线控制网络分配全局唯一的网络ID号，每个所述网络ID号对应唯一的网络工作频道；还分配公共网络ID号，所述公共网络ID号对应唯一的网络公共申请频道；

S2，所述集群航天器包括多个星载计算机和多个单元部件；初始时，为每个所述星载计算机设置全局唯一的星载计算机ID，为每个所述单元部件设置全局唯一的单元部件ID；其中，每个所述成员航天器搭载唯一一台星载计算机，搭载多台所述单元部件；每个所述星载计算机和每个所述单元部件均为具有无线通信能力的设备；

S3，根据任务需求，向每个所述成员航天器下发可信部件列表，所述可信部件列表由所述成员航天器的星载计算机需要进行无线通信的多个单元部件ID组成；

S4，每个所述成员航天器接收到专属于自身的所述可信部件列表后，通过自身的星载计算机存储所述可信部件列表；

S5，各个所述单元部件ID通过以下步骤加入认为其可信的星载计算机所在的无线控制网络：

S5.1，各台所述星载计算机监听所述网络公共申请频道，判断是否存在单元部件在所述公共网络以广播的形式发送入网请求指令，其中，所述入网请求指令携带有单元部件ID；如果有，则执行S5.2；

S5.2，所述星载计算机对所述入网请求指令进行解析，获得所述单元部件ID，然后，判断所述单元部件ID是否位于自身存储的所述可信部件列表，如果不位于，则屏蔽所述入网请求指令；如果位于，则执行S5.3；

S5.3，所述星载计算机向所述单元部件ID发送接受入网的通知消息，其中，所述通知消息携带有所述星载计算机当前所处的网络ID号以及目的节点；所述目的节点为单元部件ID；

所述单元部件ID在广播所述入网请求指令后，即进入监听状态，当所述单元部件ID在接收到某条所述接受入网的通知消息时，对所述通知消息进行解析，获得网络ID号以及目的节点，并判断所述目的节点是否为自身ID，如果是，则将自身工作频道调整到与所述网络ID号相匹配的网络工作频道，至此，所述单元部件ID成功加入认为其可信的所述星载计算机所处的无线控制网络，所述星载计算机可与所述单元部件ID进行正常无线通信。

优选的，所述单元部件ID由单元部件本体ID和第二无线网络节点机ID组合而成。