深空探测自主管理器地面测试系统研制

摘要

自主管理器作为深空探测器的核心系统，主要实现了整个探测器的任务规划、调度和数据管理，其在轨运行的可靠性决定了整个深空探测任务的成败。为保障自主管理器的可靠性，在自主管理器研制过程中需要对其进行全面的测试与验证。本文研制的深空探测自主管理器地面测试系统为实现自主管理器PCM遥控功能、BPSK遥测功能、数传基带数据传输功能和载荷数据管理功能的测试提供了保障。
　　本文首先分析了自主管理器的实际测试需求，并考虑地面测试系统的扩展性，确定了PXI& PXIe的设计架构，根据设计要求中的接口类型和功能，将测试系统划分为遥控和数传模块、BPSK遥测模块和载荷数据模拟模块。其中，遥控和数传模块采用SRAM乒乓缓存技术实现了数传数据的缓存，使用PCI9054接口芯片实现了PXI总线高速数据传输；BPSK遥测模块为FlexRIO可重构仪器模块，通过在LabVIEW软件中实现了基于Costas环的BPSK信号载波同步以及基于Gardner算法的位定时同步，并利用FlexRIO的FPGA重构技术在该模块上实现了上述两种环路，完成了BPSK遥测信号的数字解调和接收；载荷数据模拟模块采用4片8GB容量的CF卡实现了大容量载荷数据的存储，采用基于Avalon总线的PCI接口技术实现了载荷数据的DMA突发加载。然后利用NI VISA为各硬件模块开发了Windows7系统下的PXI驱动。最后在LabVIEW中基于生产者-消费者架构编写了上位机控制软件，同时在软件中实现了符合CCSDS131.0-B-2规范的RS级联卷积解码。
　　测试与验证结果表明地面测试系统能够很好的满足自主管理器 PCM遥控、BPSK遥测、数传基带数据传输和载荷数据管理功能的测试需求，且该地面测试系统具有较好的通用性与扩展性。本文研制的地面测试系统已经成功运用于某深空探测自主管理器的对接调试和测试中。

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第1章 绪论

1.1课题来源及研究的目的和意义

1.2深空探测器概述

1.3自主管理器测试技术概述

1.4主要研究内容及论文结构

第2章 地面测试系统总体方案设计

2.1自主管理器测试原理分析

2.2地面测试系统设计要求

2.3地面测试系统关键设计分析

2.4地面测试系统硬件总体方案设计

2.5地面测试系统软件总体方案设计

2.6本章小结

第3章 地面测试系统硬件详细设计

3.1地面测试系统硬件设计概述

3.2遥控和数传模块设计

3.3 BPSK遥测模块设计

3.4载荷数据模拟模块设计

3.5本章小结

第4章 地面测试系统软件详细设计

4.1地面测试系统软件概要设计

4.2功能模块Windows7驱动设计

4.3地面测试系统软件模块设计

4.4地面测试系统软件界面设计

4.5本章小结

第5章 地面测试系统测试与验证

5.1地面测试系统测试与验证概述

5.2地面测试系统功能模块测试

5.3系统联调

5.4测试与验证结果

5.5本章小结

结论

参考文献

附录

攻读学位期间发表的学术论文

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