技术领域
[0001] 本
发明涉及星载
电子设备技术领域，具体地，涉及一种基于采样地址的模拟量遥测采集方法及采集系统。
背景技术
[0002] 星务计算机完成整星众多模拟量遥测采集、组包、组
帧、下传等功能，随着卫星功能复杂度的提升，模拟遥测采集的需求变化频繁，实现方式多样，为遥测实施方案的设计和实现带来困难。
[0003] 空间数据系统咨询委员会建议了从PCM固定格式遥测、常规的分包遥测到高级在轨数据系统的各种协议和要求，增加了遥测设计的灵活性，以满足不断升级的需求，减少外部产品变化更替带来的更改压
力。为此，需要改变传统分离式或分布式的遥测采集方式，将容易
固化、不易更改的选通
电路形成去型号化的产品后，分布于整星各个舱段，通过星务计算机中的嵌入式处理器实现采集
信号的控制，通过采集地址的变化适应外部变化需求，实现“集中控制，分布采集”的模拟遥测系统。
[0004] 经过对
现有技术的检索，
申请公布号为CN 103593959A的发明
专利一种基于大容量复接、存储技术的变帧结构遥测方法，本发明包括信号变换、数据采编、复接存储及组帧输出四个步骤，其中信号变换包括物理量到电量的变换、
电信号到电信号的变换，物理量到电量的变换由振动、冲击、过载、噪声、
温度、压力
传感器实现，电信号到电信号的变换由电信号变换器实现；数据采编完成信号的采集、编码，实现模拟量到
数字量的变换；复接存储步骤将多个数据采编设备输出的数据流进行复接后形成唯一的数据流，并实现数据存储；组帧输出是复接存储设备在
控制信号的控制下，实现变帧格式输出。该方法无法适应不同
航天器的采样需求，也无法通过注数在轨更改采样地址。
发明内容
[0005] 针对现有技术中的
缺陷，本发明的目的是提供一种基于采样地址的模拟量遥测采集方法及采集系统。
[0006] 根据本发明提供的一种基于采样地址的模拟量遥测采集方法，包括以下步骤：
[0007] S1、嵌入式处理器模
块正常运行后，向FPGA模块的采集地址寄存器写入一组N个模拟量遥测采样地址；
[0008] S2、嵌入式处理器模块向FPGA模块的采集控制寄存器写入遥测采集启动信号；
[0009] S3、FPGA模块收到遥测采集启动信号后，从步骤S1中所述的采集地址寄存器中读出第一个采样地址；
[0010] S4、FPGA模块将步骤S3读出的采样地址
并串转换，输出至多路
开关选通电路模块，使遥测信号通过多路开关选通电路模块输入至AD转换电路模块；遥测信号是所要采集的模拟
电压，采样地址表征该模拟电压在哪个通道输入进来；
[0011] S5、FPGA模块等待T时间后，从AD转换电路模块读取模拟量遥测参数，存储至遥测数据缓存寄存器；
[0012] S6、从FPGA模块的采集地址寄存器中，读出下一个采样地址，重复步骤S4、S5，直至N个模拟量遥测采样地址均完成采集；
[0013] S7、FPGA模块向嵌入式处理器模块输出采集中断信号；
[0014] S8、嵌入式处理器模块收到采集中断信号后，从步骤S5中的遥测数据缓存寄存器中读出N个模拟量遥测采样地址对应的模拟量遥测参数；
[0015] S9、向FPGA模块的采集地址寄存器中写入下一组N个模拟量遥测采样地址，重复步骤S2至步骤S8，更新模拟量遥测，实现模拟量遥测循环批量采集。
[0016] 进一步地，所述模拟量遥测采样地址包括信号线采样地址、回线/地线选择地址和单机选择位。
[0017] 进一步地，所述模拟量遥测采样地址共计16位：B0、B1、B2、B3……B15；B0位为高位，先传；B15位为低位，后传。
[0018] 进一步地，所述模拟量遥测采样地址中，B0、B1、B2、B3、B4、B5位属于回线/地线选择地址；B6位为单机选择位；B7、B8、B9……B15位属于信号线采样地址。
[0019] 进一步地，所述步骤S8中，模拟量遥测参数包括扩频
应答机发射功率遥测、扩频应答机AGC电平、一体化应答机对地AGC电平、一体化应答机对地发射功率。
[0020] 进一步地，所述采集地址寄存器和遥测数据缓存寄存器的空间地址应一一匹
配对应。
[0021] 本发明还提供一种基于采样地址的模拟量遥测采集系统，包括星务计算机模块、服务舱配电测控单元模块、
载荷舱配电测控单元模块，所述星务计算机模块通过RS422
接口分别与服务舱配电测控单元模块、载荷舱配电测控单元模块连接，所述星务计算机模块通过RS422接口将模拟量遥测采样地址送至服务舱配电测控单元模块和载荷舱配电测控单元模块，所述服务舱配电测控单元模块和载荷舱配电测控单元模块用于整星模拟量遥测采样地址输入的选通控制。
[0022] 进一步地，所述星务计算机模块包括嵌入式处理器模块、FPGA模块、AD转换电路模块和多路开关选通电路模块，
[0023] 所述嵌入式处理器模块，与FPGA模块连接，向FPGA模块的采集地址寄存器写入一组模拟量遥测采样地址和遥测采集启动信号；接收FPGA模块输出的采集中断信号并从FPGA模块的遥测数据缓存寄存器中读出模拟量遥测采样地址对应的模拟量遥测参数；
[0024] 所述FPGA模块，分别与嵌入式处理器模块、AD转换电路模块、多路开关选通电路模块、服务舱配电测控单元模块和载荷舱配电测控单元模块连接，所述FPGA模块将模拟量遥测采样地址并串转换，输出至多路开关选通电路模块，然后输入至AD转换电路模块，所述FPGA模块等待T时间后，从AD转换电路模块读取模拟量遥测参数；FPGA模块与服务舱配电测控单元模块和载荷舱配电测控单元模块连接，作用是：卫星较大时，整星模拟遥测较多，会由服务舱配电测控单元和载荷舱配电测控单元模块进行地址选通采集，具有采集通道的扩展性；
[0025] 所述AD转换电路模块，与多路开关选通电路模块连接，将模拟量遥测采样地址转换成模拟量遥测参数；
[0026] 所述多路开关选通电路模块，分别与AD转换电路模块、FPGA模块、服务舱配电测控单元模块和载荷舱配电测控单元模块连接，用于外部输入模拟量遥测采样地址的选通控制。服务舱配电测控单元模块和载荷舱配电测控单元模块与多路开关选通电路模块连接，作用是多级选通模拟下，服务舱配电测控单元和载荷舱配电测控单元模块选通到模拟遥测后，再送到多路开关选通电路模块，根据采样地址进一步选通，最后只有一路模拟量送AD电路。
[0027] 进一步地，所述FPGA模块等待的时间T为800us，一组模拟量遥测采样地址有32个。
[0028] 进一步地，所述服务舱配电测控单元模块和载荷舱配电测控单元模块分别完成256路模拟量遥测采样地址选通，共计512路模拟量遥测采样地址。
[0029] 与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
[0030] 1、本发明通过更改模拟量遥测采样地址，可适应不同航天器的采样需求，也可通过注数在轨更改采样地址。
[0031] 2、本发明通过增加或减少某些模拟量遥测采样地址的频度，实现模拟遥测更新频度调整，具备在轨遥测可编程能力。
[0032] 3、本发明中，遥测采集电路采用双端采集方式，AD测量取遥测信号线和回线(地线)之间的电位差。
[0033] 4、本发明中，采集地址寄存器和遥测数据缓存寄存器的空间地址一一匹配对应，确保了采样地址和遥测数据的匹配性。
附图说明
[0034] 通过阅读参照以下附图对非限制性
实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0035] 图1为本发明模拟量遥测采集系统的组成
框图；
[0036] 图2为本发明模拟量遥测采集方法
流程图。
具体实施方式
[0037] 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0038] 本发明的目的是提供一种基于采样地址的模拟量遥测采集方法及采集系统，通过更改模拟量遥测采样地址，可适应不同航天器的采样需求，也可通过注数在轨更改采样地址；通过增加或减少某些模拟量遥测采样地址的频度，实现模拟遥测更新频度调整，具备在轨遥测可编程能力。
[0039] 接下来对本发明做进一步详细的描述。
[0040] 如图1所示，本发明提供一种基于采样地址的模拟量遥测采集系统，包括星务计算机模块、服务舱配电测控单元模块、载荷舱配电测控单元模块，星务计算机模块通过RS422接口分别与服务舱配电测控单元模块、载荷舱配电测控单元模块连接，星务计算机模块通过RS422接口将模拟量遥测采样地址送至服务舱配电测控单元模块和载荷舱配电测控单元模块两台单机，每台单机分别完成256路模拟量遥测采样地址选通，共计512路模拟量遥测采样地址。服务舱配电测控单元模块和载荷舱配电测控单元模块用于整星模拟量遥测采样地址输入的选通控制。
[0041] 星务计算机模块包括嵌入式处理器模块、FPGA模块、AD转换电路模块和多路开关选通电路模块，
[0042] 嵌入式处理器模块，与FPGA模块连接，向FPGA模块的采集地址寄存器写入一组模拟量遥测采样地址和遥测采集启动信号；接收FPGA模块输出的采集中断信号并从FPGA模块的遥测数据缓存寄存器中读出模拟量遥测采样地址对应的模拟量遥测参数；
[0043] FPGA模块，分别与嵌入式处理器模块、AD转换电路模块、多路开关选通电路模块、服务舱配电测控单元模块和载荷舱配电测控单元模块连接，FPGA模块将模拟量遥测采样地址并串转换，输出至多路开关选通电路模块，然后输入至AD转换电路模块，FPGA模块等待T时间后，从AD转换电路模块读取模拟量遥测参数；FPGA模块与服务舱配电测控单元模块和载荷舱配电测控单元模块连接，作用是：卫星较大时，整星模拟遥测较多，会由服务舱配电测控单元和载荷舱配电测控单元模块进行地址选通采集，具有采集通道的扩展性；
[0044] AD转换电路模块，与多路开关选通电路模块连接，将模拟量遥测采样地址转换成模拟量遥测参数；
[0045] 多路开关选通电路模块，分别与AD转换电路模块、FPGA模块、服务舱配电测控单元模块和载荷舱配电测控单元模块连接，用于完成外部输入模拟量遥测采样地址的选通控制。服务舱配电测控单元模块和载荷舱配电测控单元模块与多路开关选通电路模块连接，作用是多级选通模拟下，服务舱配电测控单元和载荷舱配电测控单元模块选通到模拟遥测后，再送到多路开关选通电路模块，根据采样地址进一步选通，最后只有一路模拟量送AD电路。
[0046] 在上述模拟量遥测采集系统中，每个采样地址共计16位，地址定义如表1所示，模拟量遥测采用双端采集方式(模拟量的正线和负线均需选通，对应的是单端采集，只选通正线)，AD测量取遥测信号线和回线(地线)之间的电位差，遥测采样地址包括信号线地址和回线地址。B0位为高位，先传；B15位为低位，后传。
[0047] 表1、遥测采样地址定义
[0048]
[0049]
[0050] 按照表1的规则，表2给出4个模拟量采样地址的示例：
[0051] 表2、模拟量遥测参数和相应的采样地址(示例)
[0052] 序号 参数代号 遥测参数名称 采样地址1 TMC207 扩频应答机发射功率遥测 C69C
2 TMC208 扩频应答机AGC电平 C69E
3 TMC211 一体化应答机对地AGC电平 D898
4 TMC212 一体化应答机对地发射功率 D89A
[0053] 。
[0054] 如图2所示，本发明提供的一种基于采样地址的模拟量遥测采集方法，包括以下步骤：
[0055] S1、嵌入式处理器模块正常运行后，向FPGA模块的采集地址寄存器写入一组N个模拟量遥测采样地址；
[0056] S2、嵌入式处理器模块向FPGA模块的采集控制寄存器写入遥测采集启动信号；(采集控制寄存器与采集地址寄存器是两个独立的寄存器，采集控制寄存器是命令控制，采集地址寄存器是缓存AD地址的。)
[0057] S3、FPGA模块收到遥测采集启动信号后，从步骤S1中的采集地址寄存器中读出第一个采样地址；
[0058] S4、FPGA模块将步骤S3读出的采样地址并串转换，输出至多路开关选通电路模块，使遥测信号通过多路开关选通电路模块输入至AD转换电路模块；遥测信号是所要采集的模拟电压，采样地址表征该模拟电压在哪个通道输入进来。
[0059] S5、FPGA模块等待T时间后，从AD转换电路模块读取模拟量遥测参数，存储至遥测数据缓存寄存器；
[0060] S6、从FPGA模块的采集地址寄存器中，读出下一个采样地址，重复步骤S4、S5，直至N个模拟量遥测采样地址均完成采集；
[0061] S7、FPGA模块向嵌入式处理器模块输出采集中断信号；
[0062] S8、嵌入式处理器模块收到采集中断信号后，从步骤S5中的遥测数据缓存寄存器中读出N个模拟量遥测采样地址对应的模拟量遥测参数；
[0063] S9、向FPGA模块的采集地址寄存器中写入下一组N个模拟量遥测采样地址，重复步骤S2至步骤S8，更新模拟量遥测，实现模拟量遥测循环批量采集。
[0064] 将所有需要采集的模拟量遥测采样地址定义为一个数组，每批采集N个模拟量遥测采样地址，按照数组排序循环采集；通过更改数组中的采样地址可调整要采集的模拟量遥测；通过增加或减少数组中某些遥测采样地址出现的频度，实现模拟遥测更新频度调整；在上述过程中，N取32，即每次采集32个地址的数据，T取800us，星务计算机FPGA收到遥测采集启动信号后，从采集地址寄存器中读取第一路16位地址，进行并串转换，通过四线制RS422接口输出至配电测控单元，等待800us后，打开模拟
门开关进行AD转换，并将转换后的数字量(模拟量遥测参数经过AD量化后的数据)存储至遥测数据缓存寄存器中。
[0065] 嵌入式处理器和FPGA之间的控制接口如表3所示，其中采集中断信号采用处理器外部中断方式。
[0066] 表3 FPGA模拟量遥测采集相关地址
[0067]
[0068] 由于嵌入式处理器和FPGA在模拟量遥测采集过程中采用类似“握手机制”，当任何一方没有响应时，会使双方处于“等待”状态，导致遥测采集失败，所以，在上电初始化、热初始化、复位、切权等操作时，以及相邻周期的遥测采集计数没有变化时，运行于嵌入式处理器的
软件均需要进行遥测初始化工作，确保遥测采集过程顺畅。
[0069] 在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“
水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或
位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
[0070] 本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以
逻辑门、开关、
专用集成电路、可编程逻辑
控制器以及嵌入式
微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种
硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。
[0071] 以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在
权利要求的范围内做出各种变化或
修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
