[发明专利]航天器测控系统多功能模拟平台

说明书

本发明提出的航天器测控系统多功能模拟平台，旨在提供可以模拟航天器正常或者故障状态系统性能指标的多功能通用性模拟平台，本发明通过下述方案实现：与系统管控中心相连的监控处理计算机设置多功能航天器模拟平台正常或者异常场景下接收解调和应答转发算法的数学模型及参数控制和状态监视的监控软件；通过CPCI总线控制FPGA，通过串口控制接收信道和发射信道，按控制要求实现航天器模拟平台对地面测控信号的接收解调、应答转发或系统故障情况下性能指标异常的模拟。不同频段的射频接口可配置，软件预置不同频段、不同模式的算法并对FPGA硬件程序动态配置，实现功能重组。本发明的航天器测控系统多功能模拟平台具有良好的通用性。

技术领域

本发明涉及一种航天器测控系统多功能模拟平台。

背景技术

人类探索宇宙奥秘，需要发射各种航天器，要控制航天器按人们的指令运行，航天器必须具备接收响应地面测控系统发出的控制信号，应答转发遥外测信号，始终与地面控制系统保持联系。航天器通信与测控系统是航天器飞行试验传输测控数据、话音、图像及提供标准时间、频率信号等信息的专用通信系统。航天器通信与测控系统是由航天器、对航天器跟踪、测轨、遥测、遥控和通信设施组成的系统，简称测控通信系统。随着航天事业的飞速发展，航天测控任务与日俱增，频繁的发射与测控任务，要求每次任务准备周期尽可能的短，作为检验、测试测控系统的仿真系统，更应高效率，显然“单任务式”的仿真系统无法满足要求。在航天测控系统中，需要对卫星、飞船等飞行器进行远距离无线控制，遥控软件的重要任务就是根据计划安排，给飞行器发送指令，并根据遥测处理结果判断指令是否执行成功。航天器发射耗资巨大，遥控软件安全性、可靠性要求高，一旦发生问题，将造成无法估量的损失。目前，软件测试是保证软件质量的一种有效手段。软件测试以发现和消除软件缺陷为目的，通过模拟输入正常值、异常值、边界值等数据，考察软件满足需求中功能、性能、接口等要求的能力，从一定程度上提高了软件的质量。软件测试需要在一定的硬件及系统环境配合下才能测试充分，随着技术的不断进步，每年发射卫星、飞船等飞行器的数量日益增加，飞行器研制周期逐渐缩短，测试时间也被压缩，传统的“一型一套”的测试模式因其测试时间长、可移植性差、测试状态适应能力差、效率低等原因，已经无法满足日益繁重的测试任务需求。由于航天器发射升空过程无法复现，如何对航天器结构和测控设备的正确性予以验证，一直是航天测控的难题。特别是近年来，航天发射任务越来越多，由于航天器的特殊性，一个型号的航天器设备一般只支持一种模式或者一种体制信号的应答转发，而地面测控系统却要求支持多功能综合业务，特定型号的真实航天器设备一般无法覆盖测控系统所有功能指标进行全系统的联调；实际工程项目中，航天器与地面系统联调时间上也非常有限，除任务前短暂的接口对接外，一般不允许长时间参与地面系统联调，给天地大系统交互联调带来一些不便。我国航天科技工作者曾用卫星模拟仿真系统，一定程度解决了这一问题。但因卫星型号及发射过程不同，每发射一次卫星，各系统就要研发一套仿真系统，延长了任务准备周期，这种仿真模式落伍了。如果有一套功能齐全、稳定可靠的航天器模拟平台，既能模拟航天器正常工作情况下对不同频段测控信号的锁定，对不同工作模式对应的不同体制信号接收解调并加上遥测信号后调制转发，又能够模拟航天器非正常工作情况下上行载波失锁、信号闪断、幅度异常、频率偏移、遥测数据异常等故障现象，甚至通过软件编排导调模拟场景，配备这种能够模拟目前航天发射业务正常或者故障情况下性能指标的航天器测控系统多功能模拟平台，代替某次任务单一型号的航天器设备，可以长时间参与天地大系统软硬件联调，全面覆盖所有功能指标验证全系统性能，特别是对于一些极限情况或者可能出现的故障隐患，预定应对措施，将大大提高真实任务的成功率，还可以实地培训专业技术人才。但是，目前的仿真测试系统有的是仅限于某一特定领域内通用化程度高，有的是因通用而影响了易操作性，都不能够满足软硬件测试及系统功能指标验证的特定需求。