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可重构的卫星/运载复用电子系统设计
  • ISSN号:1000-6893
  • 期刊名称:《航空学报》
  • 时间:0
  • 分类:V443[航空宇航科学与技术—飞行器设计;航空宇航科学技术]
  • 作者机构:[1]哈尔滨工业大学卫星技术研究所,黑龙江哈尔滨150080, [2]中国船舶工业集团公司船舶系统工程部,北京100036
  • 相关基金:长江学者和创新团队发展计划(IRT0520)
中文摘要:

采用小型运载器能够降低卫星发射成本,针对小型运载器运载能力有限的情况,通过卫星与运载电子系统特点分析,提出可重构的卫星/运载复用电子系统设计方案。该方案采用基于总线的混合结构,并将可重构计算技术应用于中心计算机的设计,利用片上可编程系统(SOPC)、软硬件协同设计以及硬件描述语言(HDL)设计等技术完成系统功能。通过对现场可编程门阵列(FPGA)的重构,星载计算机实现对运载器与卫星的控制与管理,并能够进行故障处理及在轨升级。构建地面实时仿真系统并进行仿真测试,得到重构时间在(500±40)ms范围内、控制周期可达10ms的仿真结果,验证了本文所提出方案的可行性与系统重构的有效性。通过硬件的分时复用,复用电子系统能够有效降低发射成本,并解决系统资源、多功能与高性能需求之间的矛盾。

英文摘要:

In order to reduce the launching cost of small satellites, small launch vehicles are used. To enhance the carrying ability of small launch vehicles, this article presents a design project of reusable electronic systems for satellite/launch vehicles based on reconfigurable computing. This reusable electronic system is designed in a mixed structure of controlled area network (CAN) bus and other independent interfaces, and on-board computer (OBC) is reconfigurable based on field programmable gate array (FPGA). Applying the system on pro- grammable chip (SOPC) technique, the functions of OBC are achieved by the method of hardware/software codesign and hardware describing language (HDL) design. Through the fast dynamic reconfiguration of FPGA, the OBC could control the launch vehicle, and implement function switching, fault handling and upgrading when a small satellite is in orbit. A ground real-time simulation system is established. The experiments show that reconfiguration time is in the range of (500±40)ms, and the controlling cycle is as small as 10 ms. Through hardware reuse, the reconfigurable electronic system of a satellite and launch vehicle is able to improve effectively its carrying ability, reduce the launching cost, and address the issues of conflicts between system resources, multi-functions, and high-performance requirements.

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期刊信息
  • 《航空学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国航空学会
  • 主编:孙晓峰
  • 地址:北京海淀区学院路37号
  • 邮编:100083
  • 邮箱:hkxb@buaa.edu.cn
  • 电话:010-82317058 82318016
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-6893
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1929/V
  • 邮发代号:82-148
  • 获奖情况:
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,美国应用力学评论,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:24676