小衛星數據與電源綜合管理架構 A Combined Data and Power Management Infrastructure: For Small Satellites

本書介紹了德國斯圖加大學空間系統研究所提出的數據與電源綜合管理架構，
以此建立了高可靠、低成本的計算機和電源管理與配電單元技術方案，並形成了具有代表性的120kg級平台“FLP”。
本書主要內容括系統總體設計、計算機處理器板、I/O板、CCSDS解碼器/編碼器板、計算機電源板、
計算機內線束、計算機結構和熱設計、電源管理與配電單元、CDPI系統測試、FLP設計，以及設備附件和數據表。

本書適合從事器研製工作的工程技術人員和管理人員閱讀和參考，也可作為航空業、
電氣工程業和計算機業高年級本科生和研究生的參考資料。

本書作者Jens Eickhoff教授原為德國斯圖亞特大學空間系統研究所的教授，
與德國航空航天研究中心、德國Astrium有限公司和麻省理工學院航空航天電子工程系合作，共同開展FLP的研製工作。
現工作於空客集團防務與航天裝備公司，擔任腓特烈港航天技術創新中心主任。
Jens Eickhoff教授在數據與電源管理領域具有很高的聲望。

序
譯者序
原書序
原書前言
原書致謝
1章系統總體設計
1.1引言
1.2OBC的設計基線
1.3作為模擬遠程接口單元的PCDU
1.4通用系統重新配置控制器
1.4.1故障處理期間的組件功能
1.4.2創新：針對所有FDIR功能的組合控制器
1.4.3組合控制器的故障處理
1.4.4組合控制器方式的優點
1.5系統架構的完整性
1.6組件選擇
1.6.1處理器板
1.6.2CCSDS解碼器/編碼器
1.6.3I/O板和CCSDS板
1.6.4OBC電源板
1.6.5增強功能的PCDU
1.7在集成環境中測試CDPI
1.8飛行件組件
1.9對未來任務的概念性展望
2章星載計算機處理器板
2.1作為ITAR項目的處理器板
2.2處理器板：SBC
2.3技術概況
2.3.1OBC微處理器
2.3.2OBC存儲器配置
2.3.3用於多項功能的OBC FPGA
2.4OBC處理器板功能簡介
2.5OBC處理器板存儲器接口
2.6OBC處理器板SpaceWire接口
2.7其他功能
2.7.1NVMEM芯片使能
2.7.2SRAM芯片使能
2.7.3秒脈衝接口
2.7.4看門狗信號和LEON3FT復位
2.7.5RS422接口
2.7.6復位
2.7.7時鐘接口
2.7.8DSU/以太網接口卡
2.8電源規格
2.9機械設計和尺寸
3章I/O板
3.1I/O板和CCSDS板的通用設計方案
3.2作為遠程接口單元的I/O板
3.3作為OBC大容量存儲器單元的I/O板
3.4I/O板熱備份作方式
3.5I/O板RMAP接口
3.5.1I/O板的板標識
3.5.2I/O板接口RMAP地址
3.5.3RMAP返回狀態值
3.6I/O接口電路、接地和端
3.7I/O板接口訪問協議
3.8I/O板連接器和引腳分配
3.8.1連接器A和C（OBC內部）
3.8.2連接器B（OBC內部）
3.8.3連接器D和E（OBC外部）
3.9I/O板和CCSDS板抗輻射能力
3.10I/O板和CCSDS板溫度容限
3.114Links合作開發商
4章CCSDS解碼器/編碼器板
4.1引言
4.2架構概述
4.2.1接口
4.2.2命令鏈路控製字耦合
4.2.3時鐘和復位
4.2.4性能
4.2.5遙測編碼器
4.2.6遙控解碼器
4.2.7SpaceWire鏈路接口
4.2.8片上存儲器
4.2.9信號概述
4.3遙測編碼器
4.3.1概述
4.3.2數據鏈路子層
4.3.3數據鏈路協議子層
4.3.4同步和通道編碼子層
4.3.5物理層
4.3.6連接性
4.3.7 作
4.3.8寄存器
4.3.9信號定義和復位值
4.3.10遙測編碼器：虛擬通道生成
4.3.11遙測編碼器：描述符
4.3.12遙測編碼器：虛擬通道生成功能輸入接口
4.4遙控解碼器：軟件命令
4.4.1概述
4.4.2數據格式
4.4.3編碼層
4.4.4傳輸
4.4.5緩衝區與FIFO的關係
4.4.6命令鏈路控製字接口
4.4.7配置接口（AMBA AHB從站）
4.4.8中斷
4.4.9寄存器
4.4.10信號定義和復位值
4.5遙控解碼器：硬件命令
4.5.1概述
4.5.2 作
4.5.3遙控傳輸幀格式：硬件命令
4.5.4信號定義和復位值
4.6帶有RMAP目標的SpaceWire接口
4.7JTAG調試接口
4.8其他功能
4.9CCSDS處理器航天器特定配置
5章星載計算機電源板
5.1引言
5.2電源變換
5.2.1DC/DC變換器
5.2.2OBC負載的啟動特性
5.2.3電源板的上電特性
5.2.4電源板和OBC負載的連接
5.3時鐘選通脈衝信號
5.4加熱器和熱傳感器
5.5OBC維護接口和JTAG接口
5.6連接器配置
6章星載計算機內部線束
6.1引言
6.1.1要求
6.1.2挑戰
6.1.3實現
6.2線束設計
6.2.1線束工程化
6.2.2SpaceWire線束
6.2.3OBC供電線束
6.3驗證
6.4質量和生產文件
7章星載計算機結構和熱設計
7.1結構和熱設計需求分析
7.2OBC結構設計
7.2.1OBC結構概念
7.2.2機械尺寸標註和概念驗證
7.3OBC熱設計
7.3.1熱模型
7.3.2熱計算結果
7.3.3OBC內部加熱器
7.4OBC外殼材料特性
8章電源管理與配電單元
8.1引言
8.2衛*星典型電源分系統中的PCDU
8.3PCDU設計概述
8.3.1PCDU接口
8.3.2PCDU遙控指令定義
8.4PCDU啟動時序和PCDU運行模式
8.5電源管理與配電控制功能
8.6CDPI架構中的PCDU特定功能
8.6.1模擬數據處理概念
8.6.2OBC的重新配置邏輯
8.6.3航天器的重新配置功能
8.7PCDU其他功能
8.7.1星箭分離檢測
8.7.2太陽帆板展開的控制和監控
8.7.3有效載荷數據傳輸分系統功率控制
8.7.4歷史日誌功能
8.7.5內部控制器之間的時間同步
8.7.6過電壓保護
8.7.7太陽電池在軌測試子串測量
8.8PCDU環境試驗驗證
8.8.1熱真空試驗條件
8.8.2空間輻射承受能力
8.8.3力學試驗條件
8.9連接器列表
8.10PCDU指令概述
9章CDPI系統測試
9.1引言
9.2測試範圍
9.2.1測試條件
9.2.2相關人員
9.2.3測試流程簡化
9.3測試計劃
9.3.1PCDU測試
9.3.2處理器板測試
9.3.3電源板測試
9.3.4CCSDS板和I/O板測試
9.3.5OBC子系統測試
9.3.6CDPI重新配置測試
9.4電性件測試平台
9.5電性件測試執行和結果
9.5.1衛*星測試平台測試階段1：連接OBC處理器板和
航天器仿真器
9.5.2衛*星測試平台測試階段2：連接OBC處理器板和
CCSDS板
9.5.3衛*星測試平台測試階段3：整個指令鏈橋接射頻鏈路
9.5.4衛*星測試平台測試階段4：驗證HPC
9.5.5衛*星測試平台測試階段5：控制設備單元硬件
9.5.6衛*星測試平台測試階段6：使用姿態控制軟件
j行性能測試
9.6飛行件測試執行和結果
10章FLP衛*星設計
10.1引言
10.2運行軌道和工作模式
10.3結構設計和星箭接口
10.4主要技術和有效載荷
10.5衛*星姿態控制系統
10.5.1傳感器和驅動器
10.5.2控制模式
10.6衛*星通信鏈路
10.7衛*星電氣架構與功能框圖
10.8運載火箭和主載荷EMC設計約束
11章設備附件和數據表
11.1處理器板DSU/以太網接口卡
11.2CCSDS標準
11.2.1CCSDS字段定義
11.2.2伽羅瓦域（有限域）
11.2.3遙測傳輸幀格式
11.2.4Reed-Solomon編碼器數據格式
11.2.5附加同步標記
11.2.6遙控傳輸幀格式
11.2.7命令鏈路控製字
11.2.8空間數據包
11.2.9異步位串行數據格式
11.2.10SpaceWire遠程存儲器訪問協議
11.2.11命令鏈路控製字接口
11.2.12波形格式
11.3所選遙測編碼器寄存器
11.4遙測編碼器：虛擬通道生成寄存器
11.5所選遙控解碼器寄存器
11.6OBC單元CAD設計圖紙
11.7OBC單元I/O板連接器引腳定義
11.8OBC單元CCSDS板連接器引腳分配
11.9OBC電源板連接器引腳分配
11.10PCDU單元CAD設計圖紙
11.11PCDU單元連接器引腳分配
11.12PCDU熔斷器和開關在航天器設備上的分配
參考文獻