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北京北信科遠儀器有限責(zé)任公司
主營產(chǎn)品： 搖擺式脫色搖床,實驗室電子分析天平,一體涂層測厚儀 |
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2016-6-17 閱讀(679)
3.1國外應(yīng)用情況綜合電子技術(shù)zui早是NASA為滿足其火星探測器任務(wù)需求提出并實現(xiàn)的,。NASAzui早在其火星探測器Soouner和地面原理樣機Pathfinder中使用了綜合電子技術(shù)。Soouner中僅用兩塊板實現(xiàn)了探測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)合為一個系統(tǒng)，并集成了遙測,、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“機遇”號和“勇氣”號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,、路徑規(guī)劃,、自主導(dǎo)航、電機控制,、圖像采集,、載荷管理等任務(wù)。綜合電子技術(shù)在“機遇”號和“勇氣”號火星車上的成功應(yīng)用及其巨大優(yōu)勢使得NASA大受鼓舞,，NASA后續(xù)準(zhǔn)備發(fā)射的火星采樣返回探測器MSRP,，火星生物試驗室巡視器AFL都無一例外的采用了綜合電子技術(shù)。
除了深空探測器外,，NASA還在其它多顆衛(wèi)星平臺中推廣應(yīng)用綜合電子技術(shù),。新千年計劃的*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、遙測數(shù)據(jù)下傳等任務(wù),。
ESA近年來發(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,、展開機構(gòu)、太陽帆板驅(qū)動機構(gòu)等任務(wù)和設(shè)備的管理,；2005年發(fā)射的ESA探月*星SMART-1由中心計算機實現(xiàn)星務(wù)管理,、姿軌控、載荷管理,，設(shè)置遙測遙控等遠置單元實現(xiàn)遙控接收與指令,、遙測下行以及接口數(shù)據(jù)采集；2006年發(fā)射的大氣變化觀測衛(wèi)星Aeolus采用由SaabEricsson開發(fā)的衛(wèi)星管理單元,，集中實現(xiàn)星務(wù),、姿軌控、遙測遙控,、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)上通過采用ESA下一代空間處理器AT697近一步實現(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國內(nèi)應(yīng)用情況國內(nèi)綜合電子技術(shù)起步較晚,，2006年為滿足我國月球探測工程二期中月面巡視器的需要,，中國空間技術(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)用于月面巡視探測器中,，各項指標(biāo)滿足型號任務(wù)需求。
借鑒月面巡視器的成功經(jīng)驗,，我國研制的試驗衛(wèi)星和新平臺衛(wèi)星也開始論證綜合電子技術(shù)應(yīng)用的可行性,，有些已開始進入工程實施階段。
4綜合電子主要技術(shù)難點綜合電子技術(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載荷比,。綜合電子技術(shù)在研究和應(yīng)用的過程中需要解決的難題主要包括如下幾個部分：高性能,、高可靠空間計算機研制；空間實時多任務(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,、測試技術(shù),。
4.1高可靠、高性能空間計算機研制硬件資源和軟件功能的綜合集成,，要求深空探測航天器必要具有*的運行及數(shù)據(jù)處理能力,。傳統(tǒng)航天器中各分系統(tǒng)都有各自的計算機,，整星采用分布式計算架構(gòu),，對單個計算機的運算處理能力要求不高。綜合電子技術(shù)采用統(tǒng)一的計算機對航天器的平臺或載荷的數(shù)據(jù)進行集中處理,，從而對計算機的運行處理能力和可靠性都提出了更高的要求,。
高可靠、高性能空間計算機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),；大容量存儲器技術(shù),；高速總線技術(shù)；空間計算機體系結(jié)構(gòu)研究,。
目前NASA空間項目中使用的高性能空間計算機主要是基于6000C35MIPS）和RAD750禁運和技術(shù)限制等因素,，國內(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）但都還沒有得到實際應(yīng)用,，目前高性能處理器及存儲器主要是從歐洲進口,。目前國內(nèi)已開發(fā)并成功應(yīng)用的高性能空間計算機是基于AT697進行研制的，zui高運行頻率為100MHz,，zui小系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲器容量為20MB,，程序存儲包括32KB的PROM和2M的EEPROM，另外自帶16Gb的大容量存儲功能,。
空間實時多任務(wù)操作系統(tǒng)開發(fā)軟件的綜合導(dǎo)致深空探測航天器軟件必然是一個實時多任務(wù)軟件,，軟件的復(fù)雜度和任務(wù)的實時性要求都將提高。為滿足任務(wù)需求必須研制實時多任務(wù)操作系統(tǒng)對硬件資源進行動態(tài)調(diào)度,，zui大限度地利用有限的硬件資源,。一個真正意義上的實時多任務(wù)操作系統(tǒng)需要解決如下幾個技術(shù)難點：內(nèi)存動態(tài)管理技術(shù)；基于多優(yōu)先級隊列的時間片輪轉(zhuǎn)任務(wù)調(diào)度技術(shù),；快速中斷響應(yīng)技術(shù),；信號量與消息隊列動態(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：各模塊功能獨立,，便于分解；各模塊接口盡量簡單,、可靠,。
功能模塊的重新劃分必須考慮到實現(xiàn)中的技術(shù)壁壘,、利益劃分等非技術(shù)因素，必須制定切實可行的產(chǎn)品保證要求,，以保證技術(shù)的順利實現(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)計在滿足力學(xué)強度要求的前提下必須zui大限度的實現(xiàn)減重,，可以從結(jié)構(gòu)和材料兩方面采取措施,，如采用新型無線纜設(shè)計，采用鎂鋁合金等,。
電子線路的集成,，必然帶來散熱和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)計面臨的一大挑戰(zhàn),。
4.5綜合電子集成測試技術(shù)綜合電子實現(xiàn)了多個分系統(tǒng)的綜合和集成,，系統(tǒng)的復(fù)雜度將會巨增，如何保證集成測試的全面性和有效性是綜合電子技術(shù)又一難題,。集成測試中出現(xiàn)問題的分析,、定位難度變大，需要測試人員對多個系統(tǒng)的專業(yè)知識都有一定程度的掌握,，對測試人員的技術(shù)水平要求提高,。
5月面巡視器綜合電子技術(shù)簡介由于體積、質(zhì)量和功耗約束嚴(yán)酷,，我國*月面巡視器中采用綜合電子技術(shù),，對平臺和有效載荷電子設(shè)備硬件進行集成，提高硬件復(fù)用程度,，同時優(yōu)化電子系統(tǒng)結(jié)構(gòu),，合理劃分軟硬件功能，以達到以較低的硬件代價滿足系統(tǒng)功能,、性能的目標(biāo),。新設(shè)計的綜合電子單元實現(xiàn)了原衛(wèi)星平臺的控制計算機（AOCC）、數(shù)管中心計算機（CTU）,、中心遙控,、中心遙測等4臺單機設(shè)備，以及電源控制器的部分功能,，承擔(dān)對應(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算機主備份模塊,、容錯管理模塊,、二次電源模塊、移動/機構(gòu)控制與驅(qū)動模塊,、遙控處理模塊,、遙測處理模塊、供配電處理模塊,，火工品與熱控處理模塊,，這些模塊被設(shè)計集成安置在同一機箱內(nèi)，整個機箱被劃分為上下兩個艙,，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)計插裝在總線板上,，安置在頂艙；各功能模塊在機箱內(nèi)部通過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)新點包括：基于AT697高性能空間計算機的研制；SpaceOS-多任務(wù)實時操作系統(tǒng)的開發(fā),；兩艙式無線纜機箱設(shè)計,。
6結(jié)論綜合電子技術(shù)通過對平臺和有效載荷電子設(shè)備硬件進行集成，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,、體積和功耗的同時也提高了系統(tǒng)的可靠性,，有效解決了深空探測任務(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可顯著提高載荷平臺比,，延長航天器的使用壽命。北京富瑞恒創(chuàng)科技有限公司,。
