微纳卫星导航通信一体化系统设计与实现

现代电子技术

Modern Electronics Technique

2019年1月1日第42卷第1期

Jan.2019Vol.42No.1

随着航天技术的发展，微纳卫星以其高功能密度、微型化、低成本、高性能、高灵活性、可组网应用等多方面优势，逐渐成为卫星领域的主流趋势，对军用民用都具有重要的战略意义[1]。微纳卫星体积质量小、研制成本低、生产周期短，必将是微电子和微机械的高度集成体。卫星平台将不再只是具有独立功能的设备集合体，而是任务、功能、资源统一调度管理的集成系统[2]，如传统卫星设计中测控与数传功能独立、设备分散，测控分系统的主要功能为遥测、遥控与测量，数传分系统的主要功能为载荷数据存储下发。随着微纳卫星应用的不断发展，对微纳卫星体积质量要求不断提高，传统设计

方式已不能满足发展需求[3]。

本文以智能化、低功耗、小体积、高功能密度为目标开展多任务导航通信一体化系统设计与研究。一方面从硬件资源、软件算法、数据协议等方面将卫星遥测、遥控、数传、导航模块进行融合设计；另一方面运用FPGA 、ASIC 等大规模集成电路技术实现高集成、小型化、轻量化和低功耗[4]。

1系统总体方案设计

微纳卫星导航通信一体化系统基于Space VPX 标

准进行设计，满足通用性、可靠性、可复用性的要求。Space VPX 是嵌入式计算行业标准OpenVPX 的升级[5]，主要用于航天、航空及其他高可靠的容错协作式和模块装配式电子系统，并考虑了太空环境的特殊应用需求。Space VPX 标准将背板总线划分为数据层、扩展层、控制层、用户层等[6]，分别用来满足不同层次的应用需求，

微纳卫星导航通信一体化系统设计与实现

陈

夏，黄

佳

（上海微小卫星工程中心，上海

200210）

摘

要：为了提高微纳卫星资源利用率，考虑体积、质量及功耗等多方面限制和要求，提出一种适用于微纳卫星的导航

通信一体化系统实现方案，将卫星遥测遥控、数据传输、导航定位等功能进行融合设计，给出该系统设计方法，并详细阐述硬件平台、软件架构、数据协议的实现方法。最后提出采用FPGA 、ASIC 等集成电路技术的产品实现技术途径，实现高集成、小型化、轻量化和低功耗。目前该设计已经成功应用于多个卫星型号，最长在轨工作时间超过两年，至今状态良好，可以推广至其他微纳卫星应用。

关键词：微纳卫星；卫星导航；卫星通信；数据传输；遥测；一体化设计中图分类号：TN402?34；TN406

文献标识码：A

文章编号：1004?373X （2019）01?0005?04

Design and realization of micro/nano?satellite navigation and

communication integrated system

CHEN Xia ，HUANG Jia

（Shanghai Engineering Center for Microsatellites ，Shanghai 200210，China ）

Abstract ：An implementation scheme of navigation and communication integrated system suitable for micro/nano satellite is proposed to improve the resource utilization of micro /nano satellite ，in which the functions of telemetry ，telecontrol ，data transmission ，navigation and positioning of the satellite are integrated ，and the limits and requirements in volume ，weight and power consumption of micro /nano satellite are considered.The design method of the system is given.The implementation methods of hardware platform ，software architecture and data protocol are elaborated in detail.The technical realization

approaches of products as adopting FPGA ，ASIC and other integration circuit technologies are proposed to realize the high

integration ，miniaturization ，light weight and low power consumption.The designed system has been used in multiple types of micro/nano?satellites ，its longest working time in orbit is more than two years ，and the satellite is still in good condition.The

system can be expanded to other micro/nano?satellites.

Keywords ：micro/nano?satellite ；satellite navigation ；satellite communication ；data transmission ；telemetry ；integrated design

收稿日期：2018?04?09

修回日期：2018?06?12

基金项目：中科院重点部署基金项目（Y723441212）Project Supported by CAS Key Deployment Fund Project

（Y723441212）

DOI ：10.16652/j.issn.1004?373x.2019.01.002

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