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主營(yíng)產(chǎn)品： 平原型空盒大氣壓計(jì),固液體比重計(jì) |
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2016-6-17 閱讀(568)
3.1國(guó)外應(yīng)用情況綜合電子技術(shù)zui早是NASA為滿足其火星探測(cè)器任務(wù)需求提出并實(shí)現(xiàn)的。NASAzui早在其火星探測(cè)器Soouner和地面原理樣機(jī)Pathfinder中使用了綜合電子技術(shù)。Soouner中僅用兩塊板實(shí)現(xiàn)了探測(cè)器所有的信息處理以及二次電源的能源分配，Pathfinder采用綜合電子系統(tǒng)，將姿軌控系統(tǒng)和數(shù)管系統(tǒng)合為一個(gè)系統(tǒng)，并集成了遙測(cè)、遙控、能源分配等功能。Pathfinder中綜合電子技術(shù)的應(yīng)用為2003年發(fā)-517-射的“機(jī)遇”號(hào)和“勇氣”號(hào)火星車綜合電子線路的成功應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ)。綜合電子線路盒（REM）使用RAD6000作為核心處理器，完成遙控、遙測(cè)、路徑規(guī)劃、自主導(dǎo)航、電機(jī)控制、圖像采集、載荷管理等任務(wù)。綜合電子技術(shù)在“機(jī)遇”號(hào)和“勇氣”號(hào)火星車上的成功應(yīng)用及其巨大優(yōu)勢(shì)使得NASA大受鼓舞，NASA后續(xù)準(zhǔn)備發(fā)射的火星采樣返回探測(cè)器MSRP，火星生物試驗(yàn)室巡視器AFL都無(wú)一例外的采用了綜合電子技術(shù)。
除了深空探測(cè)器外，NASA還在其它多顆衛(wèi)星平臺(tái)中推廣應(yīng)用綜合電子技術(shù)。新千年計(jì)劃的*星ST5使用了集中式電子系統(tǒng)，并于2006年成功發(fā)射。2009年發(fā)射的月球衛(wèi)星LRO也采用高性能、模塊化的綜合電子系統(tǒng)，主要負(fù)責(zé)上行指令的接收與處理、導(dǎo)航控制、載荷數(shù)據(jù)采集、遙測(cè)數(shù)據(jù)下傳等任務(wù)。
ESA近年來(lái)發(fā)射的多顆衛(wèi)星中也大量使用綜合電子技術(shù)。2001年發(fā)射的PROBA系列小衛(wèi)星*星PR0BA1實(shí)現(xiàn)在姿軌控分系統(tǒng)和數(shù)管分系統(tǒng)的綜合；2005年發(fā)射的SpaceBUS4000采用衛(wèi)星管理單元完成姿軌控、能源、有效載荷、熱控、遙控、遙測(cè)、展開機(jī)構(gòu)、太陽(yáng)帆板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等任務(wù)和設(shè)備的管理；2005年發(fā)射的ESA探月*星SMART-1由中心計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)星務(wù)管理、姿軌控、載荷管理，設(shè)置遙測(cè)遙控等遠(yuǎn)置單元實(shí)現(xiàn)遙控接收與指令、遙測(cè)下行以及接口數(shù)據(jù)采集；2006年發(fā)射的大氣變化觀測(cè)衛(wèi)星Aeolus采用由SaabEricsson開發(fā)的衛(wèi)星管理單元，集中實(shí)現(xiàn)星務(wù)、姿軌控、遙測(cè)遙控、二次配電、載荷數(shù)據(jù)采集與管理；2009年發(fā)射的PROBA系列小衛(wèi)星第二發(fā)星PROBA2在PROBA1的基礎(chǔ)上通過(guò)采用ESA下一代空間處理器AT697近一步實(shí)現(xiàn)了數(shù)管、控制、配電、載荷管理等電子線路的綜合，電子線路質(zhì)量由PROBA1的15.8kg降低到13.3kg，功耗也從23.3W減小到19.7W，載荷比由30%提高到40%. 3.2國(guó)內(nèi)應(yīng)用情況國(guó)內(nèi)綜合電子技術(shù)起步較晚，2006年為滿足我國(guó)月球探測(cè)工程二期中月面巡視器的需要，中國(guó)空間技術(shù)研究院開始開展綜合電子技術(shù)的預(yù)先研究工作，經(jīng)過(guò)幾年的攻關(guān)，目前該研究成果已成功應(yīng)用于月面巡視探測(cè)器中，各項(xiàng)指標(biāo)滿足型號(hào)任務(wù)需求。
借鑒月面巡視器的成功經(jīng)驗(yàn)，我國(guó)研制的試驗(yàn)衛(wèi)星和新平臺(tái)衛(wèi)星也開始論證綜合電子技術(shù)應(yīng)用的可行性，有些已開始進(jìn)入工程實(shí)施階段。
4綜合電子主要技術(shù)難點(diǎn)綜合電子技術(shù)打破了傳統(tǒng)航天器研制中各分系統(tǒng)的界面，實(shí)現(xiàn)了軟、硬件資源的優(yōu)化和合理配置，有效提高了航天器平臺(tái)載荷比。綜合電子技術(shù)在研究和應(yīng)用的過(guò)程中需要解決的難題主要包括如下幾個(gè)部分：高性能、高可靠空間計(jì)算機(jī)研制；空間實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)開發(fā)；綜合電子內(nèi)部各功能模塊的定義和劃分；綜合電子結(jié)構(gòu)、熱及EMC技術(shù)；綜合電子集成、測(cè)試技術(shù)。
4.1高可靠、高性能空間計(jì)算機(jī)研制硬件資源和軟件功能的綜合集成，要求深空探測(cè)航天器必要具有*的運(yùn)行及數(shù)據(jù)處理能力。傳統(tǒng)航天器中各分系統(tǒng)都有各自的計(jì)算機(jī)，整星采用分布式計(jì)算架構(gòu)，對(duì)單個(gè)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算處理能力要求不高。綜合電子技術(shù)采用統(tǒng)一的計(jì)算機(jī)對(duì)航天器的平臺(tái)或載荷的數(shù)據(jù)進(jìn)行集中處理，從而對(duì)計(jì)算機(jī)的運(yùn)行處理能力和可靠性都提出了更高的要求。
高可靠、高性能空間計(jì)算機(jī)研制必須解決的技術(shù)問題包括：高性能空間處理器技術(shù)；大容量存儲(chǔ)器技術(shù)；高速總線技術(shù)；空間計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)研究。
目前NASA空間項(xiàng)目中使用的高性能空間計(jì)算機(jī)主要是基于6000C35MIPS）和RAD750禁運(yùn)和技術(shù)限制等因素，國(guó)內(nèi)已開展了相關(guān)研究（如航天772所開發(fā)的BM3803，航天502所開發(fā)的SOC2008等）但都還沒有得到實(shí)際應(yīng)用，目前高性能處理器及存儲(chǔ)器主要是從歐洲進(jìn)口。目前國(guó)內(nèi)已開發(fā)并成功應(yīng)用的高性能空間計(jì)算機(jī)是基于AT697進(jìn)行研制的，zui高運(yùn)行頻率為100MHz，zui小系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器容量為20MB，程序存儲(chǔ)包括32KB的PROM和2M的EEPROM，另外自帶16Gb的大容量存儲(chǔ)功能。
空間實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)開發(fā)軟件的綜合導(dǎo)致深空探測(cè)航天器軟件必然是一個(gè)實(shí)時(shí)多任務(wù)軟件，軟件的復(fù)雜度和任務(wù)的實(shí)時(shí)性要求都將提高。為滿足任務(wù)需求必須研制實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)對(duì)硬件資源進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)度，zui大限度地利用有限的硬件資源。一個(gè)真正意義上的實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)需要解決如下幾個(gè)技術(shù)難點(diǎn)：內(nèi)存動(dòng)態(tài)管理技術(shù)；基于多優(yōu)先級(jí)隊(duì)列的時(shí)間片輪轉(zhuǎn)任務(wù)調(diào)度技術(shù)；快速中斷響應(yīng)技術(shù)；信號(hào)量與消息隊(duì)列動(dòng)態(tài)同步技術(shù)；微內(nèi)核技術(shù)。
4.3綜合電子功能模塊的定義和劃分由于打破了傳統(tǒng)航天器各分系統(tǒng)的界線，綜合電子技術(shù)必須重新定義和劃分功能界面。為保證技術(shù)的實(shí)際可行性，模塊的劃分必須考慮并遵循以下原則：各模塊功能獨(dú)立，便于分解；各模塊接口盡量簡(jiǎn)單、可靠。
功能模塊的重新劃分必須考慮到實(shí)現(xiàn)中的技術(shù)壁壘、利益劃分等非技術(shù)因素，必須制定切實(shí)可行的產(chǎn)品保證要求，以保證技術(shù)的順利實(shí)現(xiàn)。
4.4綜合電子結(jié)構(gòu)、熱及EMC技術(shù)綜合電子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為綜合電子各模塊提供力學(xué)支撐和良好的電磁及熱工作環(huán)境，是綜合電子技術(shù)的重要組成部分。
為滿足任務(wù)需求，綜合電子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在滿足力學(xué)強(qiáng)度要求的前提下必須zui大限度的實(shí)現(xiàn)減重，可以從結(jié)構(gòu)和材料兩方面采取措施，如采用新型無(wú)線纜設(shè)計(jì)，采用鎂鋁合金等。
電子線路的集成，必然帶來(lái)散熱和EMC問題，如何保證良好的散熱和EMC屏蔽也是綜合電子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)面臨的一大挑戰(zhàn)。
4.5綜合電子集成測(cè)試技術(shù)綜合電子實(shí)現(xiàn)了多個(gè)分系統(tǒng)的綜合和集成，系統(tǒng)的復(fù)雜度將會(huì)巨增，如何保證集成測(cè)試的全面性和有效性是綜合電子技術(shù)又一難題。集成測(cè)試中出現(xiàn)問題的分析、定位難度變大，需要測(cè)試人員對(duì)多個(gè)系統(tǒng)的專業(yè)知識(shí)都有一定程度的掌握，對(duì)測(cè)試人員的技術(shù)水平要求提高。
5月面巡視器綜合電子技術(shù)簡(jiǎn)介由于體積、質(zhì)量和功耗約束嚴(yán)酷，我國(guó)*月面巡視器中采用綜合電子技術(shù)，對(duì)平臺(tái)和有效載荷電子設(shè)備硬件進(jìn)行集成，提高硬件復(fù)用程度，同時(shí)優(yōu)化電子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，合理劃分軟硬件功能，以達(dá)到以較低的硬件代價(jià)滿足系統(tǒng)功能、性能的目標(biāo)。新設(shè)計(jì)的綜合電子單元實(shí)現(xiàn)了原衛(wèi)星平臺(tái)的控制計(jì)算機(jī)（AOCC）、數(shù)管中心計(jì)算機(jī)（CTU）、中心遙控、中心遙測(cè)等4臺(tái)單機(jī)設(shè)備，以及電源控制器的部分功能，承擔(dān)對(duì)應(yīng)原控制分系統(tǒng)和數(shù)管分系統(tǒng)的核心處理功能。
按照功能獨(dú)立、工程研制明晰的原則，月面巡視器綜合電子在功能上被劃分為中心計(jì)算機(jī)主備份模塊、容錯(cuò)管理模塊、二次電源模塊、移動(dòng)/機(jī)構(gòu)控制與驅(qū)動(dòng)模塊、遙控處理模塊、遙測(cè)處理模塊、供配電處理模塊，火工品與熱控處理模塊，這些模塊被設(shè)計(jì)集成安置在同一機(jī)箱內(nèi)，整個(gè)機(jī)箱被劃分為上下兩個(gè)艙，兩艙由總線板隔斷；底艙用于裝置二次電源模塊，其它各功能模塊被設(shè)計(jì)插裝在總線板上，安置在頂艙；各功能模塊在機(jī)箱內(nèi)部通過(guò)總線板完成電氣互連，相互配合統(tǒng)一完成綜合電子單元功能。
月面巡視器綜合電子單元的主要技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)包括：基于AT697高性能空間計(jì)算機(jī)的研制；SpaceOS-多任務(wù)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的開發(fā)；兩艙式無(wú)線纜機(jī)箱設(shè)計(jì)。
6結(jié)論綜合電子技術(shù)通過(guò)對(duì)平臺(tái)和有效載荷電子設(shè)備硬件進(jìn)行集成，提高硬件復(fù)用程度，優(yōu)化電子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，合理劃分軟硬件功能，降低質(zhì)量、體積和功耗的同時(shí)也提高了系統(tǒng)的可靠性，有效解決了深空探測(cè)任務(wù)所面臨的困難。該技術(shù)可推廣應(yīng)用到其它航天器中，提高航天器自身性能和可靠性的同時(shí)可顯著提高載荷平臺(tái)比，延長(zhǎng)航天器的使用壽命。北京富瑞恒創(chuàng)科技有限公司。
