一種空間無線即插即用系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及空間即插即用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種空間無線即插即用系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，空間快速響應(yīng)技術(shù)得到了世界各國的普遍重視，其技術(shù)在軍事領(lǐng)域首先得到了初步應(yīng)用，鑒于空間快速響應(yīng)技術(shù)所蘊(yùn)藏的巨大空間潛在優(yōu)勢，可以預(yù)見空間快速響應(yīng)技術(shù)在未來空間探索、空間開發(fā)和空間應(yīng)用等方面必將發(fā)揮越來越重要的作用。即插即用技術(shù)是美國“作戰(zhàn)響應(yīng)空間”計劃下提出的空間飛行器設(shè)計研制概念，主要是為了降低空間飛行器研制成本、縮短研制周期。
[0003]現(xiàn)有的即插即用技術(shù)都采用電纜連接有線手段，這種空間有線即插即用技術(shù)電氣系統(tǒng)連接關(guān)系復(fù)雜，增加了系統(tǒng)研制和測試的復(fù)雜性，而且不利于模塊在軌維修和在軌更換等空間操作。如果采用無線方式實現(xiàn)信息流傳輸，不僅可以提高空間飛行器響應(yīng)速度，還可以減少空間飛行器干重，從而降低空間飛行器發(fā)射成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種空間無線即插即用系統(tǒng)，本系統(tǒng)采用即插即用技術(shù)和無線通信技術(shù)，星載電子設(shè)備可以通過無線通信的方式快速接入星載通信網(wǎng)絡(luò)，不僅能夠減少空間飛行器干重，降低空間飛行器發(fā)射成本，還能夠完成衛(wèi)星快速集成、快速測試和快速發(fā)射等快速響應(yīng)任務(wù)。
[0005]本發(fā)明的一種空間無線即插即用系統(tǒng)，包括:無線接入點AP、路由節(jié)點、無線接口模塊W頂、星載電子設(shè)備和星載計算機(jī)；
[0006]根據(jù)航天器上星載電子設(shè)備的分布，對航天器進(jìn)行區(qū)域劃分，使互相靠近的星載電子設(shè)備處在同一個區(qū)域，并在每個區(qū)域配置一個路由節(jié)點；所述星載計算機(jī)所在區(qū)域配置有無線接入點AP ;
[0007]當(dāng)所述星載電子設(shè)備為高速存儲設(shè)備時，不配置無線接口模塊W頂；除高速存儲設(shè)備外的其他星載電子設(shè)備均配置一個無線接口模塊W頂；
[0008]各區(qū)域內(nèi)的無線接口模塊WIM和路由節(jié)點構(gòu)成子網(wǎng)；無線接入點AP和各個區(qū)域的路由節(jié)點構(gòu)成主網(wǎng)；
[0009]高速存儲設(shè)備直接通過所在子網(wǎng)的路由節(jié)點與主網(wǎng)通信；其他星載電子設(shè)備通過無線接口模塊W頂與所在區(qū)域內(nèi)的路由節(jié)點相連，再通過路由節(jié)點與主網(wǎng)通信；
[0010]所述星載電子設(shè)備及其所在子網(wǎng)構(gòu)成設(shè)備層；所述星載計算機(jī)設(shè)置有應(yīng)用層和管理層；
[0011]所述應(yīng)用層包括用于實現(xiàn)不同任務(wù)的應(yīng)用程序；
[0012]所述管理層包含:主網(wǎng)數(shù)據(jù)管理模塊M-DM，主網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)管理模塊M-NM，任務(wù)管理模塊TM，進(jìn)程管理模塊PM，與子網(wǎng)分別一一對應(yīng)的子網(wǎng)數(shù)據(jù)管理模塊S-DM和子網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)管理模塊S-NM，以及與星載電子設(shè)備一一對應(yīng)的傳感器管理模塊SM ;
[0013]星載電子設(shè)備經(jīng)由所在子網(wǎng)的路由節(jié)點以及主網(wǎng)的無線接入點AP與相應(yīng)的傳感器管理模塊SM相連；
[0014]當(dāng)星載電子設(shè)備接入主網(wǎng)時，星載電子設(shè)備自動生成電子數(shù)據(jù)表單，相應(yīng)的傳感器管理模塊SM接收該電子數(shù)據(jù)表單后，并將其存儲到相應(yīng)的子網(wǎng)數(shù)據(jù)管理模塊S-DM上；接入成功后，相應(yīng)的傳感器管理模塊SM通過任務(wù)管理模塊TM將電子數(shù)據(jù)表單注冊到主網(wǎng)數(shù)據(jù)管理模塊M-DM上；
[0015]星載電子設(shè)備采集的數(shù)據(jù)和信息，依次通過相應(yīng)的傳感器管理模塊SM和子網(wǎng)數(shù)據(jù)管理模塊S-DM上發(fā)送到主網(wǎng)數(shù)據(jù)管理模塊M-DM并存儲；
[0016]子網(wǎng)中的路由節(jié)點查詢星載電子設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，得到星載電子設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息，并將其通過相應(yīng)的傳感器管理模塊SM發(fā)送給相應(yīng)的子網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)管理模塊S-NM ;子網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)管理模塊S-NM根據(jù)星載電子設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息保存和更新所在子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；
[0017]主網(wǎng)中的無線接入點AP查詢各子網(wǎng)中路由節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，得到主網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息，并將其發(fā)送給主網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)管理模塊M-NM上，主網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)管理模塊M-NM根據(jù)主網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息保存和更新主網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；
[0018]進(jìn)程管理模塊PM管理星載計算機(jī)上的CPU資源和內(nèi)存資源，并向主網(wǎng)數(shù)據(jù)管理模塊M-DM、主網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)管理模塊M-NM、任務(wù)管理模塊TM以及各個傳感器管理模塊SM分配CPU資源和內(nèi)存資源；
[0019]所述應(yīng)用層經(jīng)由任務(wù)管理模塊TM調(diào)用主網(wǎng)數(shù)據(jù)管理模塊M-DM存儲的所述數(shù)據(jù)和信息；根據(jù)當(dāng)前的任務(wù)狀態(tài)，調(diào)用相應(yīng)的應(yīng)用程序并運行并產(chǎn)生要執(zhí)行的任務(wù)；最后將要執(zhí)行的任務(wù)送給任務(wù)管理模塊TM ;
[0020]所述任務(wù)管理模塊TM根據(jù)任務(wù)的類型，將信息類任務(wù)發(fā)送給主網(wǎng)數(shù)據(jù)管理模塊M-DM,將網(wǎng)絡(luò)類任務(wù)發(fā)送給主網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)管理模塊M-DM ；
[0021]主網(wǎng)數(shù)據(jù)管理模塊M-DM接收到要執(zhí)行的任務(wù)后，對所述電子數(shù)據(jù)表單進(jìn)行解析，得到所述要執(zhí)行任務(wù)對應(yīng)的星載電子設(shè)備；然后再將該要執(zhí)行任務(wù)通過子網(wǎng)數(shù)據(jù)管理模塊S-DM和相應(yīng)的傳感器管理模塊分配給相應(yīng)的星載電子設(shè)備；
[0022]主網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)管理模塊N-DM接收到要執(zhí)行的任務(wù)后，通過子網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)管理模塊S-NM和相應(yīng)的傳感器管理模塊SM將任務(wù)分配給相應(yīng)的星載電子設(shè)備。
[0023]較佳的，所述星載電子設(shè)備通過三次無線握手方式接入到主網(wǎng)中。
[0024]本發(fā)明具有如下有益效果:
[0025](I)空間無線即插即用系統(tǒng)采用無線通信方式，替代傳統(tǒng)的星上總線通信，淘汰了傳統(tǒng)星載電子設(shè)備之間的通信電纜，實現(xiàn)了衛(wèi)星內(nèi)部電子設(shè)備之間的互聯(lián)，應(yīng)用在衛(wèi)星艙內(nèi)電子設(shè)備即插即用接入衛(wèi)星系統(tǒng)進(jìn)行信息交互，可避免傳統(tǒng)電纜連接的復(fù)雜性，提高衛(wèi)星響應(yīng)速度，有效的減輕衛(wèi)星的重量，簡化衛(wèi)星AIT過程；并且在衛(wèi)星的最初研制試驗階段，只需把每個帶有無線即插即用接口的分系統(tǒng)或部件放在射頻影響范圍內(nèi)就能夠進(jìn)行組網(wǎng)測試，避免了使用連接線纜和接口硬件，簡化了試驗步驟，縮短研發(fā)時間。
[0026](2)空間無線即插即用系統(tǒng)的星載電子設(shè)備一接入主網(wǎng)就會自動請求握手，這種啟發(fā)式、通過電子數(shù)據(jù)表單自查詢的方法，能夠?qū)崿F(xiàn)星載電子設(shè)備的快速接入，更迅速的進(jìn)行常規(guī)的星務(wù)管理活動，而且為初始資源配置的采集和檢測以及特殊任務(wù)行動提供了一個更高程度的系統(tǒng)自治能力，能夠?qū)崿F(xiàn)多任務(wù)兼容，長生命周期，快速征召和現(xiàn)場發(fā)射集成，在軌智能初始化配置以及批量制造能力；在本發(fā)明空間無線即插即用系統(tǒng)中采用無線通信方式實現(xiàn)設(shè)備間的信息的互聯(lián)傳輸中，在管理層增加了網(wǎng)絡(luò)管理模塊，能夠?qū)崟r獲得無線網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、通信質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò)阻塞等信息，保證信息的可靠傳輸。
【附圖說明】
[0027]圖1為空間無線即插即用硬件系統(tǒng)。
[0028]圖2為無線接入點構(gòu)成框圖。
[0029]圖3為路由節(jié)點構(gòu)成框圖。
[0030]圖4為無線接口模塊構(gòu)成框圖。
[0031]圖5為空間無線即插即用軟件系統(tǒng)。
【具體實施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖并舉實施例，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0033]本發(fā)明提供了一種空間無線即插即用系統(tǒng)，包括:硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。
[0034]如圖1所示為空間無線即插即用的硬件系統(tǒng)，包括:無線接入點AP、路由節(jié)點、無線接口模塊WIM、星載計算機(jī)、高速設(shè)備、大量存儲設(shè)備以及低速設(shè)備；高速設(shè)備、大容量存儲設(shè)備以及低速設(shè)備通常稱為星載電子設(shè)備。
[0035]根據(jù)航天器上星載電子設(shè)備的分布，對航天器進(jìn)行區(qū)域劃分，使互相靠近的星載電子設(shè)備處在同一個區(qū)域，并在每個區(qū)域配置一個路由節(jié)點；星載計算機(jī)所在區(qū)域配置有無線接入點AP ；
[0036]當(dāng)所述星載電子設(shè)備為高速存儲設(shè)備時，不配置無線接口模塊W頂；除高速存儲設(shè)備外的其他星載電子設(shè)備均配置一個無線接口模塊W頂；
[0037]各區(qū)域內(nèi)的無線接口模塊WIM和路由節(jié)點構(gòu)成子網(wǎng)；無線接入點AP和各個區(qū)域的路由節(jié)點構(gòu)成主網(wǎng)；
[0038]高速存儲設(shè)備直接通過所在子網(wǎng)的路由節(jié)點與主網(wǎng)通信；其他星載電子設(shè)備通過無線接口模塊W頂與所在區(qū)域內(nèi)的路由節(jié)點相連，再通過路由節(jié)點與主網(wǎng)通信；
[0039]其中，空間無線即插即用主網(wǎng)采用無線局域網(wǎng)WiFi的通信方式；高速子網(wǎng)采用UffB的通信方式；低速子網(wǎng)采用WiFi和Zigbee的通信方式。路由節(jié)點的主要作用就是無線即插即用主網(wǎng)和空間無線即插即用子網(wǎng)之間通信數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換，能夠運行所有的無線通信接口模塊能夠接入空間無線即插即用網(wǎng)絡(luò)。
[0040]星載電子設(shè)備及其所在子網(wǎng)構(gòu)成設(shè)備層。
[0041]如圖2所示，無線接入點AP主要包括WiFi模塊、MCU模塊、有線接口模塊、FLASH模塊、時鐘模塊和電源模塊等。其中，WiFi模塊作為無線接口與路由節(jié)點構(gòu)成無線通信網(wǎng)絡(luò)；MCU模塊主要對WiFi模塊和有線接口模塊進(jìn)行配置和管理；有線接口可用于連接沒有無線通信功能的星載計算機(jī)，完成數(shù)據(jù)信息和控制指令的傳輸；FLASH模塊用于存儲網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息和設(shè)備的電子信息表單；時鐘模塊主要為MCU模塊提供時鐘信號；電源模塊主要功能是為無線接入點正常工作提供所需的電源。
[0042]如圖3所示，路由節(jié)點主要包括WiFi模塊、無線通信模塊1、有線接口模塊、MCU模塊、FLASH模塊、時鐘模塊和電源模塊等。其中，WiFi模塊主要作用是接入無線接入點AP創(chuàng)建的無線接插即用主網(wǎng)；無線通信模塊I主要作用是創(chuàng)建無線即插即用子網(wǎng)；有線接口可用于連接沒有無線通信功能的星載電子設(shè)備，完成數(shù)據(jù)信息和控制指令的傳輸；FLASH模塊主要是存儲無線即插即用子網(wǎng)內(nèi)所有星載電子設(shè)備的電子數(shù)據(jù)表單和無線即插即用子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)；MCU模、時鐘模塊和電源模塊與無線接入點具有相同的功能。
[0043]如圖4所示，無線接口模塊主要包括無線通信模塊2、有線接口模塊、MCU模塊、FLASH模塊、時鐘模塊和電源模塊等。其中，無線通信模塊2主要作用接入路由節(jié)點創(chuàng)建的無線即插即用子網(wǎng)；有線接口可用于連接沒有無線通信功能的星載電子設(shè)備，完成數(shù)據(jù)信息和控制指令的傳輸；FLASH模塊主要是存儲與有線接口相連的星載電子設(shè)備的電子數(shù)據(jù)表單；MCU模塊、時鐘模塊和電源模塊與無線接入點具有相同的功能。
[0044]如圖5所示，所述星載計算機(jī)設(shè)置有應(yīng)用層和管理層；其中，設(shè)備層