一種數(shù)據(jù)傳輸方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于衛(wèi)星姿態(tài)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種數(shù)據(jù)傳輸方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著小衛(wèi)星技術(shù)發(fā)展，10千克W內(nèi)的微納衛(wèi)星技術(shù)研究成為國(guó)際衛(wèi)星技術(shù)研究的 熱點(diǎn)之一。各國(guó)大力開展微納衛(wèi)星技術(shù)的研究，使其在軍事、通信、地質(zhì)勘探、環(huán)境與災(zāi)害監(jiān) 巧。、氣象服務(wù)、科學(xué)實(shí)驗(yàn)、深空探測(cè)等方面能有更具體的應(yīng)用。
[0003]其中，微納衛(wèi)星是W微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)（MEMS,MicroelectromechanicalSystems) 和精密制造技術(shù)為基礎(chǔ)，將電源控制、姿態(tài)確定與控制等基本功能部件集成在單塊電路板 上的微型衛(wèi)星。在微納衛(wèi)星各功能子系統(tǒng)中，姿態(tài)確定與控制系統(tǒng)（ADCS，theAtti化de DitermineandControlSystem)是性能、實(shí)時(shí)性等要求最高的嵌入式系統(tǒng)，其主要任務(wù)是 保證衛(wèi)星的通信導(dǎo)向和有效載荷任務(wù)的順利完成，其控制效率和控制精度對(duì)衛(wèi)星成功完成 飛行任務(wù)起著關(guān)鍵的作用，是衛(wèi)星在軌可靠工作的保障。
[0004] 微納衛(wèi)星姿態(tài)確定與控制系統(tǒng)的研發(fā)設(shè)及到姿態(tài)確定與控制算法、姿態(tài)傳感器與 控制執(zhí)行器系統(tǒng)、數(shù)據(jù)交互等各個(gè)方面。在ADCS中通常集成有多個(gè)傳感器（如磁強(qiáng)計(jì)、巧 螺儀、衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)、加速度計(jì)等），通過(guò)對(duì)該些傳感器數(shù)據(jù)的采集與融合來(lái)實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星的 姿態(tài)確定和控制。該些傳感器多數(shù)情況下包含有多種通信接口，如I2C(Inter-Integrated Circuit)接口、單線接口和串行接口等，其是一個(gè)多種通信協(xié)議并存的系統(tǒng)。
[0005] 通常在微納衛(wèi)星研制完成后需要對(duì)其各個(gè)部件及性能進(jìn)行地面測(cè)試，現(xiàn)有技術(shù)對(duì) ADCS性能的測(cè)試通常是將ADCS中的串口類傳感器經(jīng)過(guò)下位機(jī)電平轉(zhuǎn)換直接轉(zhuǎn)給上位機(jī)， 上位機(jī)獨(dú)立接收；而I2C傳感器、單線接口傳感器和其他類型傳感器通過(guò)下位機(jī)微控制單 元（MCU，MicroControl化it)轉(zhuǎn)為串口送給上位機(jī)，最后在上位機(jī)完成數(shù)據(jù)融合。該方法 中每個(gè)傳感器數(shù)據(jù)需要通過(guò)下位機(jī)傳輸給對(duì)應(yīng)的上位機(jī)接口從而保證通信的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn) 確性，在ADCS中存在較多傳感器的情況下，需要占用較多的上位機(jī)接口。而實(shí)際中由于微 納衛(wèi)星體積、功耗的限制、MCU接口數(shù)目限制W及測(cè)試可靠性限制，需要盡可能減少上位機(jī) 接口。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種數(shù)據(jù)傳輸方法及系統(tǒng)能夠減少上位機(jī)通信串口數(shù)量，從 而減小微納衛(wèi)星測(cè)試系統(tǒng)的復(fù)雜度，提高微納衛(wèi)星地面測(cè)試的可操作性。
[0007] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種數(shù)據(jù)傳輸方法，包括：
[0008] 下位機(jī)根據(jù)微納衛(wèi)星ADCS數(shù)據(jù)發(fā)送類型接收數(shù)據(jù)；
[0009] 下位機(jī)將所述數(shù)據(jù)打包成數(shù)據(jù)包；
[0010] 下位機(jī)將所述數(shù)據(jù)包W預(yù)設(shè)周期發(fā)送給上位機(jī)。
[0011] 所述方法還包括：上位機(jī)接收并解析所述數(shù)據(jù)包，并W循環(huán)隊(duì)列的方式實(shí)時(shí)更新 所述數(shù)據(jù)包中的遙測(cè)數(shù)據(jù)。
[0012] 所述數(shù)據(jù)包包括；包頭、遙感測(cè)量值和校驗(yàn)碼，所述遙感測(cè)量值包含ADCS中各個(gè) 傳感器的測(cè)量值。
[0013] 所述數(shù)據(jù)發(fā)送類型是指發(fā)送所述數(shù)據(jù)的ADCS傳感器類型，所述根據(jù)微納衛(wèi)星 ADCS數(shù)據(jù)發(fā)送類型接收數(shù)據(jù)包括：
[0014] 當(dāng)所述數(shù)據(jù)發(fā)送類型是串口類傳感器時(shí)，下位機(jī)通過(guò)中斷狀態(tài)機(jī)實(shí)時(shí)接收數(shù)據(jù)， 當(dāng)所述數(shù)據(jù)發(fā)送類型是I2C類傳感器或單線接口傳感器時(shí)，下位機(jī)通過(guò)定時(shí)器采集數(shù)據(jù)。
[0015] 所述預(yù)設(shè)周期是ADCS各傳感器中最快采樣率。
[0016] 本發(fā)明還提供另外一種數(shù)據(jù)傳輸方法，包括：
[0017] 上位機(jī)向下位機(jī)發(fā)送打包后的數(shù)據(jù)包；
[0018] 下位機(jī)接收并解析所述數(shù)據(jù)包，并W循環(huán)隊(duì)列的方式實(shí)時(shí)更新所述數(shù)據(jù)包中的遙 控指令。
[0019] 所述數(shù)據(jù)包包括；包頭，使能控制端、控制指令和校驗(yàn)碼；所述使能控制端用于標(biāo) 識(shí)上位機(jī)下發(fā)控制指令的類型；所述控制指令是根據(jù)所述使能控制端確定的控制信息。
[0020] 本發(fā)明還提供一種數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，包括多個(gè)傳感器、上位機(jī)和下位機(jī)，其特征在 于；所述下位機(jī)與所述多個(gè)傳感器相連，并通過(guò)單串口與所述上位機(jī)相連；
[0021] 所述下位機(jī)，用于接收所述多個(gè)傳感器的遙測(cè)數(shù)據(jù)，并將所述遙測(cè)數(shù)據(jù)打包成數(shù) 據(jù)包，W預(yù)設(shè)周期通過(guò)單串口發(fā)送給所述上位機(jī)；
[0022] 所述上位機(jī)，用于將遙控指令打包成數(shù)據(jù)包，并W預(yù)設(shè)周期通過(guò)單串口發(fā)送給所 述下位機(jī)。
[0023] 優(yōu)選的，所述下位機(jī)是單片機(jī)。
[0024] 本發(fā)明提供的數(shù)據(jù)傳輸方法；下位機(jī)根據(jù)傳感器的類型接收數(shù)據(jù)，保證了數(shù)據(jù)的 實(shí)時(shí)性接收，并將其進(jìn)行統(tǒng)一的打包處理，從而實(shí)現(xiàn)將ADCS中各個(gè)傳感器遙測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò) 單串口發(fā)送給上位機(jī)，完成對(duì)微納衛(wèi)星ADCS遙測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的測(cè)試。上位機(jī)將需要發(fā)送 給ADCS各個(gè)模塊的模擬遙控指令統(tǒng)一打包處理，通過(guò)單串口發(fā)送給下位機(jī)，完成微納衛(wèi)星 ADCS對(duì)遙控指令響應(yīng)能力的測(cè)試。相較于現(xiàn)有技術(shù)，在保證數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性傳輸?shù)那疤嵯?，極大 減少了上位機(jī)串口數(shù)量，從而減小了微納衛(wèi)星ADCS地面測(cè)試系統(tǒng)的復(fù)雜度，提高了微納衛(wèi) 星地面測(cè)試的可操作性。
【附圖說(shuō)明】
[00巧]圖1是本發(fā)明提供的一種數(shù)據(jù)傳輸方法的流程圖；
[0026] 圖2是本發(fā)明打包數(shù)據(jù)包的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027] 圖3是本發(fā)明提供的另一種數(shù)據(jù)傳輸方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0029] 本發(fā)明提供的數(shù)據(jù)傳輸方法，適用于微納衛(wèi)星ADCS性能測(cè)試過(guò)程及星務(wù)軟件應(yīng) 用過(guò)程中的數(shù)據(jù)傳輸。該數(shù)據(jù)傳輸包括上位機(jī)向下位機(jī)發(fā)送遙控指令進(jìn)而控制ADCSW及 ADCS中傳感器通過(guò)下位機(jī)向上位機(jī)發(fā)送遙測(cè)數(shù)據(jù)兩個(gè)獨(dú)立的傳輸過(guò)程。
[0030] 圖1所示的數(shù)據(jù)傳輸方法屬于ADCS中傳感器通過(guò)下位機(jī)向上位機(jī)發(fā)送遙測(cè)數(shù)據(jù) 的過(guò)程，該數(shù)據(jù)傳輸方法包括：
[0031] 101、下位機(jī)根據(jù)微納衛(wèi)星ADCS數(shù)據(jù)發(fā)送類型接收數(shù)據(jù)；
[0032] 其中，所述數(shù)據(jù)發(fā)送類型是指發(fā)送所述數(shù)據(jù)的ADCS傳感器類型。在本發(fā)明中傳感 器類型可W是如巧螺儀傳感器、全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS,GlobalP^JavigationSatellite System)接收機(jī)傳感器等的串口類傳感器，可W是如磁強(qiáng)計(jì)傳感器、電流傳感器等的I2C類 傳感器，也可W是如溫度傳感器的單線接口類傳感器。當(dāng)所述數(shù)據(jù)發(fā)送類型是串口類傳感 器時(shí)，下位機(jī)通過(guò)中斷狀態(tài)機(jī)實(shí)時(shí)接收數(shù)據(jù)，當(dāng)所述數(shù)據(jù)發(fā)送類型是I2C類傳感器或單線 接口類傳感器時(shí)，下位機(jī)通過(guò)定時(shí)器采集數(shù)據(jù)，從而保證采集數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性。
[0033] 102、下位機(jī)將所述數(shù)據(jù)打包成數(shù)據(jù)包；
[0034] 其中，所述數(shù)據(jù)包包括；包頭，遙感測(cè)量值，W及校驗(yàn)碼。
[00巧]所述包頭用于標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)包的起始位置，采用一個(gè)字節(jié)進(jìn)行存儲(chǔ)。所述遙感測(cè)量值 包括依次排列的各個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)測(cè)量值。其中，各個(gè)傳感器的測(cè)量值根據(jù)傳感器的類型 確定，例如，磁強(qiáng)計(jì)傳感器的測(cè)量值分別用2個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)磁強(qiáng)計(jì)傳感器在X、Y、Z軸的測(cè)量 值，共計(jì)6個(gè)字節(jié)。GNSS傳感器的測(cè)量值采用51個(gè)字節(jié)進(jìn)行存儲(chǔ)。所述校驗(yàn)碼包含所述包 頭和數(shù)據(jù)測(cè)量值的驗(yàn)證信息，用于防止數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中出現(xiàn)丟包或者誤碼等問(wèn)題，具體可 W采用1個(gè)字節(jié)進(jìn)行存儲(chǔ)。
[0036] 圖2是本發(fā)明上位機(jī)打包數(shù)據(jù)包的一個(gè)具體結(jié)構(gòu)示意圖。該數(shù)據(jù)包包括包頭20、 遙感測(cè)量值21和校驗(yàn)碼22。包頭20占用1個(gè)字節(jié)。遙感測(cè)量值21根據(jù)ADCS中傳感器類 型和數(shù)量確定。本例中ADCS包括磁強(qiáng)計(jì)傳感器、巧螺儀傳感器、溫度傳感器、電流傳感器和 GNSS接收機(jī)傳感器，則遙感測(cè)量值21包含磁強(qiáng)計(jì)傳感器X、Y、Z軸的測(cè)量值211，占用6個(gè) 字節(jié)、巧螺儀傳感器X、Y、Z軸的測(cè)量值212,占用6個(gè)字節(jié)、溫度傳感器的測(cè)量值213,占用 2個(gè)字節(jié)、電流傳感器X、Y、Z軸的測(cè)量值214,占用6個(gè)字節(jié)、GNSS接收機(jī)傳感器的測(cè)量值 215,占用51個(gè)字節(jié)。其中，GNSS接收機(jī)傳感器的測(cè)量值215具體可通過(guò)如下方式存儲(chǔ)：
[0037]
[0038]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于，包括： 下位機(jī)根據(jù)微納衛(wèi)星ADCS數(shù)據(jù)發(fā)送類型接收數(shù)據(jù)； 下位機(jī)將所述數(shù)據(jù)打包成數(shù)據(jù)包； 下位機(jī)將所述數(shù)據(jù)包以預(yù)設(shè)周期發(fā)送給上位機(jī)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于，所述方法還包括：上位機(jī)接收并 解析所述數(shù)據(jù)包，并以循環(huán)隊(duì)列的方式實(shí)時(shí)更新所述數(shù)據(jù)包中的遙測(cè)數(shù)據(jù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于： 所述數(shù)據(jù)包包括：包頭、遙感測(cè)量值和校驗(yàn)碼，所述遙感測(cè)量值包含ADCS中各個(gè)傳感 器的測(cè)量值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于： 所述數(shù)據(jù)發(fā)送類型是指發(fā)送所述數(shù)據(jù)的ADCS傳感器類型，所述根據(jù)微納衛(wèi)星ADCS數(shù) 據(jù)發(fā)送類型接收數(shù)據(jù)包括： 當(dāng)所述數(shù)據(jù)發(fā)送類型是串口類傳感器時(shí)，上位機(jī)通過(guò)中斷狀態(tài)機(jī)實(shí)時(shí)接收數(shù)據(jù)，當(dāng)所 述數(shù)據(jù)發(fā)送類型是I2C類傳感器或單線接口傳感器時(shí)，上位機(jī)通過(guò)定時(shí)器采集數(shù)據(jù)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于： 所述預(yù)設(shè)周期是ADCS各傳感器中最快采樣率。
6. -種數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于，包括： 上位機(jī)向下位機(jī)發(fā)送打包后的數(shù)據(jù)包； 下位機(jī)接收并解析所述數(shù)據(jù)包，并以循環(huán)隊(duì)列的方式實(shí)時(shí)更新所述數(shù)據(jù)包中的遙控指 令。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于： 所述數(shù)據(jù)包包括：包頭，使能控制端、控制指令和校驗(yàn)碼；所述使能控制端用于標(biāo)識(shí)上 位機(jī)下發(fā)控制指令的類型；所述控制指令是根據(jù)所述使能控制端確定的控制信息。
8. -種數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，包括多個(gè)傳感器、上位機(jī)和下位機(jī)，其特征在于： 所述下位機(jī)與所述多個(gè)傳感器相連，并通過(guò)單串口與所述上位機(jī)相連； 所述下位機(jī)，用于接收所述多個(gè)傳感器的遙測(cè)數(shù)據(jù)，并將所述遙測(cè)數(shù)據(jù)打包成數(shù)據(jù)包， 以預(yù)設(shè)周期通過(guò)單串口發(fā)送給所述上位機(jī)； 所述上位機(jī)，用于將遙控指令打包成數(shù)據(jù)包，并以預(yù)設(shè)周期通過(guò)單串口發(fā)送給所述下 位機(jī)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于： 所述下位機(jī)是單片機(jī)。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種數(shù)據(jù)傳輸方法及系統(tǒng)，屬于衛(wèi)星姿態(tài)制技術(shù)領(lǐng)域。能夠減少上位機(jī)串口數(shù)量，從而減小微納衛(wèi)星ADCS地面測(cè)試系統(tǒng)的復(fù)雜度，提高微納衛(wèi)星地面測(cè)試的可操作性。所述方法包括下位機(jī)根據(jù)微納衛(wèi)星ADCS數(shù)據(jù)發(fā)送類型接收數(shù)據(jù)；下位機(jī)將所述數(shù)據(jù)打包成數(shù)據(jù)包；下位機(jī)將所述數(shù)據(jù)包以預(yù)設(shè)周期發(fā)送給上位機(jī)。本發(fā)明適用于微納衛(wèi)星制造領(lǐng)域。
【IPC分類】G08C17-02, G05B23-02, H04L1-00
【公開號(hào)】CN104753642
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510127698
【發(fā)明人】楊家男, 馮乾, 劉勇, 蘇笑宇, 張一瑋, 李毅蘭, 潘泉
【申請(qǐng)人】西北工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年7月1日
【申請(qǐng)日】2015年3月23日