用于火星小型着陆器的综合电子管理系统

摘要

本发明公开了一种用于火星小型着陆器的综合电子管理系统，其功能组成包括：内外电转换模块，用于实现着陆器外部供电回路与内部供电回路的切换控制；火工品引爆模块，用于实现着陆器进入、下降和着陆过程中的机构展开、反推制动等解锁控制；供电控制模块，用于实现着陆器内部传感器、通信单元、加热器等的供电控制；中央管理模块，用于实现着陆器着陆过程程序控制、内总线通信、遥测信号采集、科学数据收集、数据非易失存储等功能;接插件模块，用于实现管理系统与着陆器内其他电子设备的电气连接。本发明具有低重量、低功耗、高空间利用率的特点，解决了火星小型着陆器电子系统的小型化、集成化设计问题。

说明书

技术领域

本发明涉及着陆器管理器技术领域，具体是一种用于火星小型着陆器的综合电子管理 系统。

背景技术

我国计划于2015年发射自主火星探测器，实现火星环绕，开展火星全球遥感探测， 同时开展火星着陆验证任务，验证火星进入减速着陆相关技术。由于发射窗口和现有运载 能力的约束，火星全球遥感探测器相对于以往卫星型号，具有更苛刻的重量、功耗等约束 条件。探测器总重量不能超过2340kg。其中，着陆探测器整器的重量不能超过60kg，不 到美国最轻火星着陆器重量的十分之一。而着陆器中的电子设备管理系统的重量、体积、 功耗限制更加苛刻。为了满足火星小型着陆器的低重量、低功耗、高空间利用率的设计需 求，开展火星小型着陆器的综合电子管理器设计。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种用于火星小型着陆器的综合电子 管理系统，本发明适用于安装空间约束范围在Φ300mm以内，可实现着陆过程程序控制、 内外电转换、火工品引爆、供配电控制等多任务功能。

本发明是通过以下技术方案实现的。

一种用于火星小型着陆器的综合电子管理系统，包括中央管理模块、内外电转换模块、 火工品引爆模块、供电控制模块以及接插件模块，其中:

-中央管理模块，分别与内外电转换模块、火工品引爆模块以及供电控制模块信号连 接，通过与着陆器的探测器平台系统交换的着陆器状态传感数据，对着陆器的行为实施程 序控制，并向火工品引爆模块和供电控制模块发出开关指令信号，同时，将着陆器的行为 数据以及管理系统自身运行状态数据传送至着陆器的中继通信单元和探测器平台系统;

-内外电转换模块，分别与供电控制模块和火工品引爆模块相连接，用于提供着陆器 外部5V供电母线输入接口和内部一次性电池供电母线输入接口，并根据着陆器的探测器 平台系统传入的内外电切换指令进行内外电切换;

-火工品引爆模块，用于接收内外电转换模块输出的母线电源，同时根据中央管理模 块发出的引爆开关指令脉冲信号，启动引爆驱动电路，并反馈引爆状态;

-供电控制模块，用于接收内外电转换模块输出的母线电源，同时根据中央管理模块 发出的设备供电开关指令信号，启动相应供电回路，并反馈供电状态;

-接插件模块，用于实现管理系统与着陆器电子设备之间的电气连接。

优选地，所述内外电切换指令特性为集电极开路门(OC门)。

优选地，所述火工品引爆模块的引爆电流为2～3A，所述引爆时间为100ms。

优选地，所述供电控制模块的供电电流为0.5～2.5A。

优选地，所述用于火星小型着陆器的综合电子管理系统还包括印制板，所述中央管理 模块、内外电转换模块、火工品引爆模块、供电控制模块以及接插件模块均设置在所述印 制板上。

优选地，所述印制板为半圆形结构，其中，接插件模块设置于印制板的上部，接插件 模块的下方从左至右依次设置内外电转换模块、火工品引爆模块、中央管理模块以及供电 控制模块。

优选地，所述半圆形印制板的直径为300mm。

本发明安装于空间约束范围在Φ300mm的着陆舱舱体内，将大型卫星平台的主要电子 系统管理功能进行合理划分、高度集成在一个直径300mm的半圆形印制板上，其中，中 央管理模块分别与着陆器的探测器平台系统、科学探测仪器以及中继通信单元通信连接; 所述内外电转换模块分别与着陆器的探测器平台系统外部供电母线相连接;所述火工品引 爆模块与着陆器内部的反推/制动发动机以及火工品连接;所述供电控制模块与着陆器内部 的科学探测仪器、中继通信单元、高度表、加热器、加速度传感器连接。内外电转换模块， 用于实现着陆器外部供电回路与内部供电回路的切换控制;火工品引爆模块，用于实现着 陆器进入、下降和着陆过程中的机构展开、反推制动等解锁控制;供电控制模块，用于实 现着陆器内部传感器、通信单元、加热器等的供电控制;中央管理模块，用于实现着陆器 着陆过程程序控制、内总线通信、遥测信号采集、科学数据收集、数据非易失存储等功能; 接插件模块，用于实现管理系统与着陆器内其他电子设备的电气连接。

本发明具有低重量、低功耗、高空间利用率的特点，解决了火星小型着陆器电子系统 的小型化、集成化设计问题。

附图说明

图1为本发明布局图;

图2为本发明电气连接原理图;

图中，1为内外电转换模块，2为火工品引爆模块，3为中央管理模块，4为供电控制 模块，5为接插件模块。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明:本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实 施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本实施例提供了一种用于火星小型着陆器的综合电子管理系统，包括中 央管理模块3、内外电转换模块1、火工品引爆模块2、供电控制模块4以及接插件模块5， 其中:

-中央管理模块3，分别与内外电转换模块1、火工品引爆模块2以及供电控制模块4 信号连接，通过与着陆器的探测器平台系统交换的着陆器状态传感数据，对着陆器的行为 实施程序控制，并向火工品引爆模块2和供电控制模块4发出开关指令信号，同时，将着 陆器的行为数据以及管理系统自身运行状态数据传送至着陆器的中继通信单元和探测器 平台系统;

-内外电转换模块1，分别与供电控制模块4和火工品引爆模块2相连接，用于提供 着陆器外部5V供电母线输入接口和内部一次性电池供电母线输入接口，并根据着陆器的 探测器平台系统传入的内外电切换指令进行内外电切换;

-火工品引爆模块2，用于接收内外电转换模块1输出的母线电源，同时根据中央管 理模块3发出的引爆开关指令脉冲信号，启动引爆驱动电路，并反馈引爆状态;

-供电控制模块4，用于接收内外电转换模块1输出的母线电源，同时根据中央管理 模块3发出的设备供电开关指令信号，启动相应供电回路，并反馈供电状态;

-接插件模块5，用于实现管理系统与着陆器电子设备之间的电气连接。

进一步地，所述内外电切换指令特性为OC门(OpenCollectof，集电极开路门)。

进一步地，所述火工品引爆模块2的引爆电流为2～3A，所述引爆时间为100ms。

进一步地，所述供电控制模块4的供电电流为0.5～2.5A。

进一步地，所述用于火星小型着陆器的综合电子管理系统还包括印制板，所述中央管 理模块3、内外电转换模块1、火工品引爆模块2、供电控制模块4以及接插件模块5均设 置在所述印制板上。

进一步地，所述印制板为半圆形结构，其中，接插件模块5设置于印制板的上部，接 插件模块5的下方从左至右依次设置内外电转换模块1、火工品引爆模块2、中央管理模 块3以及供电控制模块4。

进一步地，所述半圆形印制板的直径为300mm。

本实施例具体为:

中央管理模块、内外电转换模块、火工品引爆模块、供电控制模块以及接插件模块均 设置在印制板上，内外电转换模块位于印制板左部，火工品引爆模块位于印制板中间偏左， 中央管理模块位于印制板中间偏右，供电控制模块位于印制板右部，接插件模块位于印制 板上部;其中，中央管理模块分别与着陆器的探测器平台系统、科学探测仪器以及中继通 信单元通信连接;所述内外电转换模块分别与着陆器的探测器平台系统外部供电母线相连 接;所述火工品引爆模块与着陆器内部的反推/制动发动机以及火工品连接;所述供电控制 模块与着陆器内部的科学探测仪器、中继通信单元、高度表、加热器、加速度传感器连接。

中央管理模块与探测器平台系统的RS422通信接口连接，与着陆器内部的科学探测仪 器、中继通信单元的I²C通信接口连接;

内外电转换模块与探测器平台系统的外部5V供电母线、内外电切换指令连接，与着 陆器内部的一次性电池母线连接;

火工品引爆模块与着陆器内部的反推/制动发动机、降落伞开伞装置等火工品链接;

供电控制模块与着陆器内部的科学探测仪器、中继通信单元、高度表、加热器、加速 度传感器等连接。

所述中央管理模块，其功能实现如下:根据着陆器进入、下降及着陆过程的过程控制 需求，采集着陆器高度、器外压力和温度等传感数据，对着陆器的反推/制动发动机、降落 伞开伞机构等实施程序控制。在着陆器停留于火星表面期间，通过内总线与中继通信单元、 科学仪器等进行数据交换，并将科学数据和管理系统自身运行状态数据存储于非易失存储 器中。

所述内外电转换模块，其功能实现如下:同时提供着陆器外部5V供电母线输入接口和 内部一次性电池供电母线输入接口，接收着陆器外部内外电切换指令，指令特性为OC门。 当切外电指令脉冲产生时，内外电转换模块选择使用外部5V供电母线为综合电子管理系统 供电;当切内电指令脉冲产生时，内外电转换模块选择使用内部一次性电池供电母线为综 合电子管理系统供电。

所述火工品引爆模块，其功能实现如下:接收内外电转换模块输出的母线电源，当中 央管理模块发出某解锁回路的引爆指令脉冲信号时，启动相应引爆驱动电路，并反馈引爆 状态。引爆电流2～3A，引爆时间100ms。

所述供电控制模块，其功能实现如下:接收内外电转换模块输出的母线电源，当中央 管理模块发出某设备供电开指令信号时，启动相应供电回路，并反馈供电状态。供电电流 0.5A～2.5A。

所述接插件模块，其功能实现如下:通过高密度印版直插式插座，实现管理系统与着 陆器电子设备之间的电气连接，为着陆器提供对外的供电、通信节点的电气连接功能。

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形或修改，这并不影响本 发明的实质内容。