[发明专利]一种小卫星智能无线星务系统及控制方法

权利要求书

1.一种小卫星智能无线星务系统，其特征在于：

智能无线星务系统采用模块化设计，包括智能星务管理单元、数据存储模块、Wifi通信模块、ZigBee协调器和ZigBee终端；

其中，智能星务管理单元是数据管理核心和协议转换网关，包括串口数据缓存模块、星务主机模块、网关模块、数据分类模块和数据分析模块；

ZigBee协调器与各ZigeeBee终端之间通过ZigBee无线网络通信；Wifi通信模块与应答机及地面测试设备之间通过Wifi无线网络通信；ZigBee协调器与各ZigeeBee终端之间建立ZigBee网络，并通过该网络进行遥测数据采集和遥控数据发送；Wifi通信模块与应答机及星务测试计算机之间建立Wifi网络，并通过该网络进行遥测数据下传和遥控数据上行传输；

所述的串口数据缓存模块，对SPI串行接口数据进行缓存，包括Wifi通信模块发送的遥控数据、ZigBee协调器发送的遥测数据和数据存储模块发送的遥测存储数据；

所述的星务主机模块用于智能无线星务系统的运行管理，接收来自串口数据缓存模块传输来的遥控数据，进行数据解析处理；并根据解析结果完成对网关模块、数据分析模块和数据分类模块的控制及管理工作；

所述的网关模块用于Wifi无线网络与ZigBee网络之间的连接管理和数据协议转换；接收来自串口数据缓存模块的遥控数据，将数据从Wifi数据包格式转换为ZigBee数据包格式，转换后的数据发送到ZigBee协调器；接收来自ZigBee协调器的ZigBee终端的遥测数据，将数据从ZigBee数据包格式转换为Wifi数据包格式，转换后的数据发送到Wifi通信模块实现下传操作；网关模块接收来自星务主机模块的控制命令，实现网络之间的连接管理功能；

所述的数据分类模块用于遥测数据分类和特征提取；接收来自ZigBee协调器的遥测数据，完成数据分类和特征提取后，将分类后数据通过串口数据缓存模块发送到数据存储模块中；

所述的数据分析模块用于遥测数据的提取功能和数据分析；在接收到星务主机模块命令后，通过串口数据缓存模块从数据存储模块中提取遥测数据，按分析算法进行数据分析，并将分析结果输出到星务主机模块；

所述的数据存储模块用于星上遥测数据的存储；接收来自数据分类模块的遥测数据并完成存储；将存储的遥测数据输出到数据分析模块，供数据分析模块进行数据分析；

所述的Wifi通信模块用于建立Wifi网络，实现应答机或星务测试计算机与智能星务管理单元之间的数据通信；接收应答机或星务测试计算机发送的Wifi数据包格式的遥控数据，将数据发送给串口数据缓存模块；接收串口数据缓存模块转换成Wifi数据包格式的遥测数据，将数据发送到应答机或星务测试计算机；

所述的ZigBee协调器用于建立ZigBee无线网络，实现ZigeeBee终端的扩展；通过串口数据缓存模块接收来自网关模块的ZigBee数据包格式的遥控数据，将数据发送给ZigeeBee终端；接收ZigeeBee终端发送的遥测数据，将遥测数据通过串口数据缓存模块发送给网关模块进行协议转换处理；

所述的ZigeeBee终端，在加入到ZigBee网络，接收来自ZigBee协调器的遥控数据，并根据指令信息作出相应的处理；采集本终端的遥测数据，并将遥测数据发送到ZigBee协调器；

智能星务管理单元与ZigBee协调器、Wifi通信模块及数据存储模块之间采用SPI串行接口通信；通过串口数据缓存模块实现与ZigBee协调器、Wifi通信模块和数据存储模块之间的双向数据传输；

该智能无线星务系统控制方法，具体步骤如下：

(1)应答机或星务测试计算机将遥控数据按照Wifi通信协议包装成Wifi数据包，通过Wifi网络将遥控数据发送到Wifi通信模块；

(2)Wifi通信模块将遥控数据通过SPI串行接口发送到串口数据缓存模块，星务主机模块和网关模块分别从串口数据缓存模块中接收遥控数据，解析数据内容，根据方式字判断是否对该数据进行处理，其中，方式字“00H”表示该遥控数据是星务主机模块控制数据，将根据数据内容执行相应的操作；其他的方式字表示该遥控数据是发送到ZigBee终端的数据，则执行步骤(3)；

(3)网关模块将转发到ZigBee的遥控数据进行协议转换处理，将Wifi数据包格式转换为ZigBee数据包格式，并通过SPI串行接口将ZigBee数据包发送到串口数据缓存模块，ZigBee协调器从串口数据缓存模块中接收遥控数据，并通过ZigBee网络将遥控数据发送到各个ZigBee终端，ZigBee终端识别遥控数据中的虚拟信道识别字，虚拟信道识别字为“03H”，表示该数据是发送给ZigBee终端3的数据，ZigBee终端3对数据进行处理，其它的ZigBee终端对数据不做处理；

(4)ZigBee终端接收到遥控数据，对数据进行判断，如果是对ZigBee终端进行复位操作的命令，则ZigBee终端完成复位操作；如果是遥测轮询命令，则执行步骤(5)；

(5)ZigBee终端将采集遥测数据并进行格式处理，将遥测数据包装为ZigBee数据包格式，Zigbee终端通过ZigBee网络将遥测数据发送到ZigBee协调器，ZigBee协调器将遥测数据通过SPI串行接口分别发送到串口数据缓存模块，网关模块和数据分类模块通过串口数据缓存模块接收遥测数据，网关模块对遥测数据进行协议转换处理，将遥测数据从ZigBee格式数据包转换为Wifi格式数据包，并执行步骤(6)；数据分类模块将ZigBee格式数据包的遥测数据进行解包处理，提取其中有效信息，根据标签属性进行数据分类，执行步骤(7)；

(6)网关模块将协议转换后的Wifi格式数据包通过SPI串行接口发送到串口数据缓存模块，Wifi通信模块通过串口数据缓存模块接收遥测数据，Wifi通信模块通过Wifi网络将遥测数据发送到应答机或星务测试计算机；

(7)数据分类模块的分类处理是通过对特定标签属性位进行置位的方式完成，标签属性分为单机代号、模拟量、温度量、数字量、电流、电压、计数、状态量、健康标志、地址、轨道参数，卫星GPS接收机遥测数据“定位绝对位置X”数据值为12345678H，标签属性为数字量、轨道参数，单机代号为07H，存储时间为UTC时01234567H秒10H毫秒；

(8)数据分类模块通过串口数据缓存模块将分类后遥测数据发送到数据存储模块进行存储；

步骤(8)所述的数据存储模块完成星上遥测数据的分类存储，当接收到数据分析模块的遥测数据提取命令时，将相应的遥测数据通过串口数据缓存模块发送到数据分析模块，遥测数据提取命令中包括标签属性、单机代号和存储时间等标签，如果命令中包含的标签“单机代号”为03H，标签为“模拟量”，“存储时间”为012345678H～087654321H，则提取这一时间按区间内03H号单机的所有的模拟量遥测数据，并按照预置算法对该遥测数据进行分析处理，处理结果发送到星务主机模块，供卫星完成在轨自主运行控制。