Примеры построения бортовых систем сбора данных и

Примеры построения бортовых
систем сбора данных и
наземных средств регистрации
информации. Их отработка и
тестирование
Чулков И.В., Бунтов М.В., Левин В.В.,
Цукерман Е.Б., Тимонин Д.Г., Коновалов А.А.,
Ануфрейчик К.В.
ИКИ РАН, Лаборатория 526
1
Основные требования, предъявляемые к
бортовой космической аппаратуре и
сопутствующим наземным системам


Невысокая стоимость
Сжатые сроки разработки
ИКИ РАН, Лаборатория 526
2
Часть 1.
Примеры построения
бортовых систем
ИКИ РАН, Лаборатория 526
3
Принципы построения бортовых систем
Модульный
принцип построения бортовых
систем сбора данных
ИКИ РАН, Лаборатория 526
4
Блоки управления
служебным комплексом телескопа СОДАРТ
проекта «Спектр-РГ»
СУМСП
раскрытие телескопа и управление передвижными
каретками
БИУТР
поддержание температурного режима всей конструкции
телескопа, управление 16 нагревателями, опрос 48
дублированных температурных датчиков
БУК-Ш
управляет 3 многоразовыми крышками телескопа
БУСАЮ
собирает информацию для полетной юстировки
телескопа
БУСУ
БИМРК
управляет двигателями панели брегговского
спектрометра
управляет всеми остальными блоками и осуществляет
связь со служебными системами космического аппарата
«Спектр-РГ»
ИКИ РАН, Лаборатория 526
5
Унификация блоков телескопа СОДАРТ


13 типов различных по назначению модулей
блоки собираются из модулей
ИКИ РАН, Лаборатория 526
6
Пример структурной схемы типового блока
Модуль «1»
интерфейсов
К датчикам
и исполнительным
устройствам
телескопа
Модуль
интерфейса
с КА
К
интерфейсам КА
Модуль
интерфейса
К другим
блокам
телескопа
MIL-STD-1553B
Модуль «N»
интерфейсов
Модуль
процессора
Модуль источника питания
ИКИ РАН, Лаборатория 526
К СЭП КА
7
Системы сбора информации
БИУС
Проект
Спектр-РГ
Начало
разработки
Сентябрь 2001
Интерфейс с КА
MIL-STD-1553B
Интерфейсы с
КНА
Скорость
вывода ТМ
Объем ЗУ
2 дублированных канала
нестандартный MIL-STD1553B,
2 канала УКС,
2 канала ИЦМ,
метки времени
1 Мбит/с
---
ИКИ РАН, Лаборатория 526
8
Системы сбора информации
БИУС
ССРНИ
Спектр-РГ
КОРОНАС-ФОТОН
Начало
разработки
Сентябрь 2001
Май 2002
Интерфейс с КА
MIL-STD-1553B
MIL-STD-1553B
2 дублированных канала
нестандартный MIL-STD1553B,
2 канала УКС,
2 канала ИЦМ,
метки времени
24 канала ИЦМ,
20 каналов УКС,
метки времени
1 Мбит/с
1,33 Мбит/с
(возможно 7,68
Мбит/с)
??
4 * 256 Мбайт
Проект
Интерфейсы с
КНА
Скорость
вывода ТМ
Объем ЗУ
ИКИ РАН, Лаборатория 526
9
Унификация модулей систем БИУС и ССРНИ
Процессорный
модуль
Модуль
накопителя
Модуль источника
питания
ИКИ РАН, Лаборатория 526
10
Принципы построения бортовых систем
Модульный
принцип построения бортовых
систем сбора данных
Применение
микросхем программируемой
логики в бортовых системах
ИКИ РАН, Лаборатория 526
11
Применение микросхем программируемой
логики в бортовых системах
Высокая
по сравнению с обычными
микросхемами степень интеграции ПЛИС
Применение ПЛИС в бортовой аппаратуре позволяет
создавать более компактные и экономичные системы.
ИКИ РАН, Лаборатория 526
12
Применение микросхем программируемой
логики в бортовых системах
Высокая
по сравнению с обычными
микросхемами степень интеграции ПЛИС
Возможность
перепрограммирования
содержимого ПЛИС
- позволяет устранить большинство замечаний уже
спроектированного и изготовленного модуля, выявляемых на
стадии программно-аппаратной отработки;
- провести возможные корректировки в случае изменения
технических требований предъявляемых к рассматриваемому
модулю или ко всему блоку;
- позволяет подчас избежать процедуры перевыпуска модуля
и повторного проведения всех этапов испытаний.
ИКИ РАН, Лаборатория 526
13
Применение микросхем программируемой
логики в бортовых системах
Высокая
по сравнению с обычными
микросхемами степень интеграции ПЛИС
Возможность
перепрограммирования
содержимого ПЛИС
«Переносимость»
содержимого ПЛИС
- позволяет использовать отработанные схемные решения в
последующих проектах
ИКИ РАН, Лаборатория 526
14
Упрощенная структурная схема модуля
КСК для блока СУМСП
К основному и резервному каналам
MIL-STD-1553B
Выходной
каскад
интерфейса MILSTD-1553B
Выходной
каскад
интерфейса MILSTD-1553B
Кодер/декодер
интерфейса
MIL-STD-1553B
(основной)
Кодер/декодер
интерфейса
MIL-STD-1553B
(резервный)
ПЛИС
Интерфейс с
микропроцессором
Буферные
каскады
Буферные
каскады
К основной и резервной шине микропроцессора
ИКИ РАН, Лаборатория 526
15
Упрощенная структурная схема модуля
КСК для блока БУК-Ш
К основному и резервному каналами
MIL-STD-1553B
Выходной
каскад
интерфейса MILSTD-1553B
Выходной
каскад
интерфейса MILSTD-1553B
Кодер/декодер
интерфейса
MIL-STD-1553B
(основной)
Кодер/декодер
интерфейса
MIL-STD-1553B
(резервный)
ПЛИС
Формирователь
управляющей
последовательности
Буферные
каскады
Watchdog
таймер
Буферные
каскады
К основной и резервной каналу обмена
с платой управления приводом
ИКИ РАН, Лаборатория 526
16
Часть 2.
Отработка и тестирование
бортовых систем
ИКИ РАН, Лаборатория 526
17
Модульный принцип построения КИА
ИКИ РАН, Лаборатория 526
18
Широкое применение ПЛИС в тестовой
аппаратуре
Имитация
процессорной шины при настройке и
тестировании модулей
ИКИ РАН, Лаборатория 526
19
Заключение
1.
Модульный принцип построения бортовых систем сбора
данных позволяет заимствовать отдельные готовые
решения без дополнительной разработки
2.
Применение микросхем ПЛИС ведет не только к
миниатюризации аппаратуры, но и качественно изменяет
процесс разработки
3.
Модульный принцип построения систем и применение в
них микросхем ПЛИС позволяет сократить время
разработки и снизить стоимость
ИКИ РАН, Лаборатория 526
20