2. 星务系统接口梳理
星务系统(OBDH,星上数据管理与控制)是整星的“中枢神经”,它本身不产生姿态、不产生电能、不产生推力,却必须与星上几乎所有分系统交换信息与能量。因此地面联调的第一件事不是急着上电跑流程,而是把接口梳理清楚:谁和谁连、走什么物理介质、传什么内容、时序上谁先谁后、异常时如何判读。接口梳理不到位,联调阶段就会出现“数据能收到但含义不对”“指令发出但执行机构不动”“遥测跳变却找不到源头”这类典型问题。
从联调视角看,星务系统的接口可以归为五类:遥测遥控接口、总线通信接口、供配电接口、热控接口、有效载荷接口。这五类接口在物理层、协议层和联调关注点上差异很大,下面逐类展开。
一、遥测遥控接口:信息流的“出入口”
遥测遥控接口是星务与地面测控站之间的直接通道,也是星务与星内各分系统之间信息汇聚的起点。它通常包含两大部分:下行遥测(PCM 遥测帧、副载波调制)和上行遥控(遥控指令、数据注入)。在星内,遥测接口表现为星务对各类模拟量、开关量、温度量的采集;遥控接口表现为星务向分系统发出的指令脉冲或串行指令。
联调时最需要盯住的是三件事。第一是帧格式与采样率:遥测帧的同步字、帧长、字长、校验方式必须与地面解析软件完全一致,采样率决定了遥测参数的时间分辨率,例如某温度量以 1 Hz 采样,而某电压量以 0.2 Hz 采样,若地面按错误周期解析,就会出现“数据在跳但趋势不对”。第二是指令校验与回令:遥控指令通常带校验和或 CRC,星务收到后应回送“指令已执行”或“指令拒绝”的回令,联调时要验证错误指令被正确拒绝、正确指令被正确执行。第三是量纲与标定:遥测原始码值到工程量的转换系数(如 0x1F 对应 4.8 V)必须在 ICD 中明确,联调时用标准源注入已知值,核对解析结果是否落在允许误差内。
二、总线通信接口:星内数据的主干道
星内总线是星务与各分系统交换数据的主干道,常见的有 1553B、CAN、RS-422/RS-485 等。1553B 采用命令/响应机制,星务作为总线控制器(BC)发起传输,各终端(RT)响应;CAN 采用多主竞争与报文标识符优先级;RS-422 则多为点对点或主从轮询。不同总线的联调关注点不同,但核心都是“地址、周期、超时、重传”四要素。
以 1553B 为例,联调时要逐一核对每个 RT 的终端地址是否与 ICD 一致,子地址与数据字映射是否正确,消息周期是否满足分系统要求(如姿控周期 50 ms、热控周期 1 s)。若某 RT 在指定时间内未响应,BC 应记录超时并触发重传或降级处理,联调时要人为制造“终端不响应”场景,观察星务是否正确记录故障字并切换到备份路径。CAN 总线则要关注波特率、报文 ID 分配、总线负载率,负载率过高会导致报文延迟甚至丢失,联调时可用总线分析仪抓取实际流量,核对是否与设计预算相符。
三、供配电接口:能量与安全的边界
供配电接口是星务与电源分系统之间的能量与开关控制接口,通常包括母线电压/电流遥测、分系统加断电控制、火工品起爆控制、加热器开关控制等。这类接口的特点是“强电与弱电共存、时序与安全强相关”。联调时首先要确认星务输出的开关控制信号(如继电器驱动、MOS 管栅极信号)电平与极性正确,避免出现“指令发出但继电器不动作”或“误触发”的情况。
其次是加断电时序:某些分系统要求先加低压再加大功率,或断电时先断大功率再断低压,星务的指令序列必须与分系统要求一致。联调时可用示波器或时序记录仪抓取各路开关的先后顺序,核对时间间隔是否在允许范围内。第三是浪涌与隔离:大功率负载上电瞬间可能拉低母线电压,联调时要观察母线电压跌落是否在允许范围内,必要时调整上电斜率或增加软启动。火工品接口则必须单独做安全隔离测试,确保任何误指令都不会导致意外起爆。
四、热控接口:闭环控制的“感知—执行”链
热控接口连接星务与热控分系统,主要包括测温电阻(如 PT1000、热敏电阻)的采集通道和加热器回路的开关控制。热控是一个典型的闭环:星务采集温度 → 与门限比较 → 控制加热器通断 → 温度变化 → 再次采集。联调时要关注测温通道的精度与一致性,用标准电阻箱模拟不同温度点,核对星务解析出的温度值与标准值偏差是否在 ±0.5 ℃ 以内。
加热器控制则要关注控温门限、回差与占空比。例如某加热器设定下限 5 ℃、上限 15 ℃,回差 2 ℃,星务应在温度低于 5 ℃ 时开加热,高于 15 ℃ 时关加热,回差用于防止频繁通断。联调时可人为改变模拟温度,观察加热器开关状态是否按门限正确翻转,并记录从开加热到温度回升的响应时间。此外还要验证超温保护:当温度超过安全上限时,星务应能强制切断加热器并发出告警,联调时用模拟超温信号触发该逻辑,确认保护动作可靠。
五、有效载荷接口:数据率与工作模式的匹配
有效载荷接口是星务与载荷之间的数据与控制通道,通常包括载荷数据注入、载荷工作模式控制、载荷科学数据回传。这类接口的特点是数据量大、模式多、缓存与速率匹配要求高。联调时要重点关注:载荷数据率是否与星务的存储和下行能力匹配,例如某相机单帧 2 MB、每秒 1 帧,则数据率达 16 Mbps,若星务存储写入速率不足,就会出现丢帧。
其次是工作模式切换:载荷可能有待机、成像、定标、回放等多种模式,星务发出的模式指令必须与载荷状态机一致,联调时要逐一验证每种模式的进入与退出条件,以及模式切换时的数据流是否连续。第三是缓存与流控:当载荷数据产生速率高于下行速率时,星务应能正确缓存并在下行窗口内按优先级回放,联调时可用模拟数据源注入高数据率,观察星务的缓存深度和回放顺序是否符合设计。
把五类接口梳理清楚之后,地面联调就有了明确的“检查清单”:遥测遥控看帧格式与量纲,总线看地址与周期,供配电看时序与安全,热控看门限与闭环,载荷看数据率与模式。每一类接口的联调结果都应记录在案,形成可追溯的测试报告,为后续任务演练和故障排查提供依据。