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小衛(wèi)星綜合測試中的接口安全控制

文檔作者：王建軍陳逢田文檔來源：航天東方紅衛(wèi)星有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年07月12日
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第28卷第4期航天器環(huán)境工程
20 1 1年8月SPACECRAFT ENVIRONMENT ENGINEERING 367
小衛(wèi)星綜合測試中的接口安全控制
王建軍，陳逢田
(航天東方紅衛(wèi)星有限公司，北京100094)
摘要：安全控制是小衛(wèi)星綜合測試的重要任務(wù)之一，主要包括衛(wèi)星與地面接口及衛(wèi)星本身設(shè)備間接口邏輯
安全控制。文章詳細介紹了測試中的安全控制措施，包括供電和接地、電纜檢查、功率標定、入口電平控制、
關(guān)鍵工序制定等措施。這些安全控制措施有效可行，可靠地保證了人員、衛(wèi)星和地面設(shè)備安全，確保了綜合測
試質(zhì)量。
關(guān)鍵詞：小衛(wèi)星；綜合測試；接口；安全控制
中圖分類號：TN957 文獻標識碼：B 文章編號：1673—1379(2011)04-0367-05
DoI：10．3969a．issn．1673-1379．2011．04．012
0引言
安全控制是綜合測試的重要任務(wù)，應(yīng)該特別
注意測試設(shè)備和被測試衛(wèi)星的接地、動力供電的
正確性、衛(wèi)星電測接口的規(guī)范化、火工裝置的測試、
指令的安全保護等[1】。衛(wèi)星綜合測試過程中的安全
控制內(nèi)容包括測試設(shè)備及測試軟件的設(shè)計和驗收、
測試系統(tǒng)集成、接口控制、測試操作管理等，其中
接口安全控制尤為重要，涉及到地面設(shè)備與衛(wèi)星、
衛(wèi)星本身內(nèi)部接口邏輯，接口操作考慮不周有可
能使測量數(shù)據(jù)偏差很大，甚至會危及衛(wèi)星設(shè)備的安
全，研究接口安全的控制具有很重要的意義。接口
安全控制措施主要包括測試設(shè)備自檢、電纜導(dǎo)通絕
緣檢查、高頻電纜插損標定、電纜入口對衛(wèi)星電氣
結(jié)構(gòu)的交流和直流電壓檢查、上行電平功率控制、
設(shè)備開啟順序控制、關(guān)鍵工序控制等，以下將詳
細介紹小衛(wèi)星綜合測試過程中的接口安全控制措
施。
1綜合測試中的接口
為了對衛(wèi)星綜合測試中的安全進行有效控制，
必須清楚衛(wèi)星綜合測試的狀態(tài)，理清衛(wèi)星與地面之
間的接口關(guān)系。
1．1地面綜合測試系統(tǒng)
圖l所示為綜合測試系統(tǒng)構(gòu)成框圖，主要由總
控設(shè)備(OCOE)和各分系統(tǒng)專用測試設(shè)備(SCOE)
兩大部分組成。可以看出，測試設(shè)備多，接口關(guān)系
復(fù)雜，實施難度大。零‘
圖l 小衛(wèi)星綜合測試系統(tǒng)組成不意圖
Fig．1 Structure of overall checkout system
1．2相關(guān)接口
測試設(shè)備分為通用測試設(shè)備和專用測試設(shè)備。
通用測試設(shè)備需檢定合格并在有效期內(nèi)使用；專用
測試設(shè)備由具有生產(chǎn)資質(zhì)的單位按相關(guān)要求生產(chǎn)，
通過驗收和檢定并由質(zhì)量部門認定和設(shè)計師系統(tǒng)
批準方可使用【2J。衛(wèi)星綜合測試系統(tǒng)中接口很多，
要特別注意衛(wèi)星與地面的接口，另外還需要在操作
過程中注意衛(wèi)星本身內(nèi)部設(shè)備的接口，針對內(nèi)部設(shè)
備接口要求制訂關(guān)鍵工序進行安全控制。
1)衛(wèi)星與地面測試設(shè)備之間的接口。包括各
個分系統(tǒng)地面測試設(shè)備與衛(wèi)星之間的接口，如姿
收稿日期：2010．09．15：修回日期：2011-04．21
作者簡介：王建軍(1982～)，男，碩士學位，主要研究方向為衛(wèi)星研制與綜合測試。聯(lián)系電話：(010)68745046．23。
陳逢田(1946一)，男，研究員，主要研究方向為衛(wèi)星研制和綜合測試。
萬方數(shù)據(jù)
航天器環(huán)境工程第28卷
控、供配電、星務(wù)、測控、數(shù)傳、載荷等分系統(tǒng)。
接口形式有低頻脫落電連接器、低頻星表電連接
器、總線、高頻上行功率輸入／高頻下行信號輸出
的同軸電纜等。
2)衛(wèi)星本身內(nèi)部設(shè)備的邏輯接口。包括設(shè)備
間的接口以及一些互為制約因素的接口。
針對這些接口及其安全危險因素，應(yīng)采取合理
的安全控制措施，設(shè)置安全控制的關(guān)鍵工序。
2衛(wèi)星與地面設(shè)備接口的安全控制
2．1供電和接地接口
綜合測試中對供電和接地的要求和技術(shù)實現(xiàn)
方式，是衛(wèi)星綜合測試安全保證的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，
是衛(wèi)星綜合測試順利進行的首要條件。
2．1．1供電和接地安全檢查
測試前，組織技術(shù)安全小組對測試現(xiàn)場(工廠、
環(huán)境試驗現(xiàn)場或發(fā)射場)進行技安檢查。供電和接
地檢查是其中的重要內(nèi)容，包括供電方式、容量、
接口類型、電氣線路、電源開關(guān)、配電柜、插座、
接地裝置，特別是地線的配置、各測試儀器設(shè)備的
接地狀態(tài)、機殼帶電情況和電源接線板的極性和負
荷掣¨】。供電和接地的安全按其要求進行檢查，
要求如下：
單相交流電源電壓為220±22 V，頻率為
50±1 Hz，采用單相三線制；三相交流電源電壓為
380___38 V，頻率為50±1 Hz，采用三相五線制：動
力電源供電能力應(yīng)大于最大用電負荷能力的1．5倍；
交流電源穩(wěn)壓器的電壓輸出穩(wěn)定度應(yīng)優(yōu)于±l％；
應(yīng)備有一定數(shù)量的不問斷電源(UPS)，備用UPS
的不間斷供電能力不小于15 min；廠房內(nèi)有良好的
接地線，用三樁法測定接地電阻不大于1 Q；禁止
保護地線、信號地線與動力電源零線連接；防靜電
設(shè)施(消靜電棒)接地良好。
配電盤使用的插座應(yīng)符合GB 2099．1—1996
標準并滿足以下要求：單相交流電源插座為左零、
右火、中(上)地；三相交流電源插座相序一致；
明確標識各電源插座的相序，測試設(shè)備進行功率分
配，做到用電三相均衡；特別要注意Agilent公司的
太陽方陣模擬器，其供電方式為3火l零的三相
四爪(380V×25A)方式，并要求機殼接保護地；各
接地點牢固可靠，不存在虛接現(xiàn)象。
2．1．2危險電壓
不正確的接地和供電會給衛(wèi)星帶來干擾，甚
至將引入危險電壓，致使設(shè)備燒毀。圖2為高頻
測量儀器設(shè)備內(nèi)部電源變換原理示意圖。綜合測試
中UPS將220 V交流電提供至測試場地墻體插座
上，再輸入到高頻測量儀器上并經(jīng)過內(nèi)部的變壓器
等l：1隔離變換濾波后作為一次電源用于測試設(shè)備
的供電，其電平基準信號的GND與插座中的保護
接地E相連接后并可靠接地；衛(wèi)星電氣結(jié)構(gòu)均要求
可靠接地。如果衛(wèi)星電氣結(jié)構(gòu)的接地端子沒有可靠
接地，則儀器設(shè)備的信號接地與衛(wèi)星電氣結(jié)構(gòu)接地端
子之間會存在一個危險的交流電壓(通常為110V)，
此電壓會對衛(wèi)星的安全構(gòu)成極大的危脅。
圖2高頻測量儀器設(shè)備內(nèi)部電源變換原理示意圖
Fig．2 Schematic diagram ofpower system for
high-frequency instruments
2．1．3供電和接地安全保證措施
在衛(wèi)星以及各類測試儀器設(shè)備接地過程中，我
們應(yīng)遵循兩個基本原則【5】：1)安全第一；2)降低
電氣噪聲，提高綜合測試系統(tǒng)的電磁兼容水平。
為了確保供電和接地的安全，須采取以下保證
措施：
1)檢查衛(wèi)星自身的各種接地
與衛(wèi)星研制有關(guān)的各類標準均規(guī)定：在衛(wèi)星總
裝、綜合測試、各類大型地面試驗、貯存、轉(zhuǎn)運、
加注、起吊時，要求衛(wèi)星結(jié)構(gòu)與其接地端子可靠連
接，確保連接電阻小于l Q；在同一測試場地有多
個衛(wèi)星試驗時，要求各衛(wèi)星的接地線彼此分開：衛(wèi)
星綜合測試場地還設(shè)置有消除靜電接地棒，確保接
地棒與保護接地連接，用來消除人體靜電【2弓'6j。
2)檢查衛(wèi)星與測試儀器設(shè)備接地，包括信號
地、保護地以及衛(wèi)星電氣結(jié)構(gòu)接地
對于直接給衛(wèi)星加電的設(shè)備，如太陽方陣模擬
萬方數(shù)據(jù)
第4期王建軍等：小衛(wèi)星綜合測試中的接口安全控制369
器、地面穩(wěn)壓電源等低頻測試設(shè)備在設(shè)計時一般采
取了嚴格的信號隔離(如電路與機殼之間的隔離，
輸入電路與輸出電路之問的隔離)。它們在向衛(wèi)星
供電時，一般采取將供電輸出直接施加到衛(wèi)星母線
上，在設(shè)計上實現(xiàn)了設(shè)備輸出端的地線與衛(wèi)星電氣
結(jié)構(gòu)接地共地。因此，低頻供電設(shè)備的保護接地(外
殼)與衛(wèi)星電氣結(jié)構(gòu)接地隔離，并要求設(shè)備外殼接
保護地。
大多數(shù)高頻測試儀器設(shè)備(如示波器等)的信
號接地與其供電輸入的零線N絕緣、與設(shè)備機殼
及供電輸入保護地線相連。由于無線測試不直接連
接，故不需要考慮相關(guān)問題。衛(wèi)星在進行有線測試
時采用電池供電，或者將該設(shè)備電源插頭插在帶有
工藝接地的特制接線板(見圖3)上，斷開保護地，
使信號接地不通過電源插座接入大地，而是讓設(shè)備
與測試場地的工藝接地共地。在使用該類接線板
時，一定要特別注意接地線的處理，將其A端可
靠接入工藝接地，不準虛接或空開不接。否則將存
在危險電壓，危及設(shè)備安全。
3)檢查所有地面測試儀器設(shè)備的接地
測試儀器設(shè)備自身應(yīng)與地線接好。在檢查接地
情況時，應(yīng)與衛(wèi)星斷開，在開機狀態(tài)下，測量供電
輸出及其設(shè)備外殼、測試探頭(針)對衛(wèi)星電氣結(jié)
構(gòu)接地的交流和直流電壓，進行電纜入口對衛(wèi)星電
氣結(jié)構(gòu)接地的交流和直流電壓檢查。
若以上條件有一個不滿足，就要仔細分析，加
以排除，采取必要的措施來保證安全。
圖3特制接線板結(jié)構(gòu)圖
Fig．3 Structure of specially made socket
2．2衛(wèi)星與地面測試設(shè)備接口安全控制
采取的安全控制措施主要包含幾個方面：低頻
電纜的導(dǎo)通絕緣檢查；高頻電纜的導(dǎo)通絕緣檢查、
插損測量；測試儀器設(shè)備自檢；接地和供電安全檢
查；高頻設(shè)備上行功率電平標定，在衛(wèi)星加電前將
地面衰減器調(diào)節(jié)至較大值，確保上行功率電平在安
全許可范圍內(nèi)；靜態(tài)阻抗測量，在衛(wèi)星狀態(tài)變化后
衛(wèi)星加電之前，通過地面脫落電連接器測量衛(wèi)星電
源系統(tǒng)各太陽電池分陣的阻抗、整星供電母線的阻
抗，在星表應(yīng)急斷電保護插頭處測量整星供電母線
的阻抗；測試火工品發(fā)火管電阻值時一定要確保測
量電流小于火工品安全電流；在進行衛(wèi)星電纜與設(shè)
備連接、串入或取下轉(zhuǎn)接器、工藝件、測試電纜以
及更換設(shè)備時，都應(yīng)符合不帶電操作的原則；空閑
不用的插頭或插座要及時蓋上保護蓋。衛(wèi)星與地面
測試設(shè)備接口安全控制方法如表1所示。
表l衛(wèi)星與地面測試設(shè)備接口安全控制表
Table 1 Safety control of interfaces between the satellite and various ground testing instruments
接口名稱安令控制方法
地面電纜絕緣導(dǎo)通檢查；
脫落電連接器接口分陣供電接點對衛(wèi)星電氣結(jié)構(gòu)地直流和交流電壓檢查；
對衛(wèi)星供電回路進行靜態(tài)阻抗檢查。
專用DC／DC切換設(shè)備及電纜檢查；
DC／DC切換及靜態(tài)阻抗測量接口專用靜態(tài)阻抗測試電纜絕緣導(dǎo)通檢查；
按要求調(diào)節(jié)測試設(shè)備輸出控制電壓。
姿控星表插頭接口地面電纜絕緣導(dǎo)通檢查；與衛(wèi)星采用專用遠置單元隔離接口。
專用測試電纜絕緣導(dǎo)通檢杳確認：
BSADA測試接口
功率環(huán)連接后整星供電回路靜態(tài)阻抗檢查。
專用測試電纜絕緣導(dǎo)通檢查確認；
星務(wù)總線監(jiān)視器接口
電纜入口對衛(wèi)星電氣結(jié)構(gòu)地交流和直流電壓檢查。
數(shù)傳有線測試接L] 高頻電纜絕緣導(dǎo)通檢查、插損測量：
GPS仿真器自．線測試接口電纜入口對衛(wèi)星電氣結(jié)構(gòu)地交流和直流電雎檢查；
測控有線測試接口上行功率電平控制；
載荷有線測試接口空端口采用匹配負載封堵。
萬方數(shù)據(jù)
370 航天器環(huán)境工程第28卷
3真空熱試驗中的接口安全控制
衛(wèi)星真空熱試驗時是放置于真空容器內(nèi)，其與
地面機械支持設(shè)備及電氣測試設(shè)備的連接情況如
圖4所示[7】o
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圖4 衛(wèi)星真空熱試驗設(shè)備連接示意圖
Fig．4 Connections in vacuum thermal test
對衛(wèi)星進行測試的各種電纜穿過紅外加熱籠，
通過真空容器上的法蘭盤引出到電測間測試設(shè)備
上，實現(xiàn)罐內(nèi)罐外的信號傳輸。高頻法蘭插座要求
與罐體絕緣，即高頻信號接地與真空容器罐體絕
緣；所使用的低頻穿艙插座等接插件的外殼與信號
本身就是絕緣的，外殼本身不傳遞信號，因此低頻
信號與真空容器罐體絕緣。衛(wèi)星結(jié)構(gòu)接地與支架車
和罐體絕緣，并采用專用地線通過法蘭盤連接到罐
外衛(wèi)星接地的接地樁，要求接地電阻不大于l Q。
除此之外，還有一些環(huán)境試驗的大功率動力設(shè)
備在運行，如真空抽氣系統(tǒng)、液氮制冷系統(tǒng)等設(shè)備，
該些設(shè)備與建筑的保護接地系統(tǒng)連接。真空容器、
試件支架車、熱沉、紅外籠等同樣要實現(xiàn)與保護接
地的可靠連接瞵J。
為了保證衛(wèi)星安全，提高星體的電磁兼容性【9J，
將強電設(shè)備和弱電設(shè)備的接地系統(tǒng)分開，在合罐之
前要確保連接方式和電纜的正確性。
4星上設(shè)備接口安全控制的關(guān)鍵工序
衛(wèi)星綜合測試過程中，應(yīng)保障衛(wèi)星的供電安全
以及參與測試的人員安全，針對測試內(nèi)容識別危險
源，需要考慮衛(wèi)星自身內(nèi)部的接口關(guān)系，尤其是有
一些互為制約因素的接口，制定詳細的關(guān)鍵工序和
控制措施，這些相互制約的接口有?：
1)順序制約。如對于LVDS接口的設(shè)備，往
往要求數(shù)據(jù)接收設(shè)備先加電，數(shù)據(jù)發(fā)送設(shè)備后加電。
2)執(zhí)行時間制約。如行波管放大器加電，通
常要求先低壓加電，等待4min后，才能發(fā)送高壓
加電命令。
3)蓄電池和推力器加熱回路的管理制約?？紤]
在軌環(huán)境和地面環(huán)境的差異，例如蓄電池不希望溫度
過高，要嚴格控制其控溫回路加熱狀態(tài)；為防止推力
器催化床溫度過高而氧化，地面應(yīng)控制其加熱狀態(tài)。
4)設(shè)備配置準則制約。例如某些發(fā)射機要求
其功率輸出通道開關(guān)設(shè)置正確，有些設(shè)備不允許主
備份同時開機。
5)絕對禁止制約。例如在帆板或天線等機構(gòu)
壓緊之后，絕對不允許發(fā)送使其轉(zhuǎn)動的相關(guān)指令。
6)事件制約。例如銣鐘等設(shè)備對開機溫度有
明確要求，一定要等待其溫度達到開機要求才能發(fā)
送銣鐘加電指令。
7)定時制約。某些衛(wèi)星為減少能源消耗保證
設(shè)備安全，往往規(guī)定載荷設(shè)備的最大開機時間，系
統(tǒng)設(shè)計中，加入定時自動關(guān)機功能。對這些定時事
件，一定要根據(jù)衛(wèi)星測試情況將其定時功能屏蔽或
者重新開機。
衛(wèi)星綜合測試過程中，必須對這些互為制約因
素的接口和其危險源進行考慮及安全控制。
5結(jié)束語
衛(wèi)星綜合測試中，測試項目和測試狀態(tài)變化
大，地面測試設(shè)備數(shù)量多，衛(wèi)星與地面接口關(guān)系比
較復(fù)雜多變。要充分識別危險源，嚴格控制設(shè)備供
電和接地狀態(tài)，采取有效的接口安全控制措施，加
強關(guān)鍵工序的制定和實施，確保人員、衛(wèi)星和測試
設(shè)備的安全，以保障衛(wèi)星綜合測試順利進行。
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萬方數(shù)據(jù)
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Interface safety control in satellite overall checkout
Wang Jianjun，Chen Fengtian
(DFH Satellite Co．，Ltd．，Beijing 1 00094，China)
Abstract：In the overall control of a small satellite，including the interface logic control between the satellite and the ground or
between different units of the satellite，the safety control is all important issue．This paper discusses the related safety control
measures，such as through power supply and grounding，cable examination，power scaling，input signal leveling，as well as key
process establishment and implementation．It is shown that these measures Can effectively ensure the safety of personnel，satellite
products and MGSE，which helps to improve the checkout test quality．
Key words：small satellite；overall checkout；interface；safety control
為什么要對標準進行剪裁
各類標準成千上萬，有的和特定型號產(chǎn)品無關(guān)，有的則是相關(guān)或部分相關(guān)。有時同一問題還可能存
在幾個標準，它們的要求和內(nèi)容或相互補充，或相互交叉，甚至矛盾。因此，在特定型號產(chǎn)品研制和生
產(chǎn)時，首先必須明確在繁多標準中應(yīng)貫徹執(zhí)行哪些標準。
其次，被選用標準的具體條款和要求之適用的場合、要求執(zhí)行的程度也不一樣。而對一個特定型號
產(chǎn)品，總是針對特定的使用要求、使用條件，在一定的經(jīng)費和研制、生產(chǎn)周期等約束條件下研制、生產(chǎn)
的。因此，在選用和實施通用標準時，必須結(jié)合這些具體要求和條件，對選用的標準進行剪裁，進一步
明確其中必須執(zhí)行的要求、條款或指標等具體事項，并將其納入型號各種專用文件，才可作為研制、生
產(chǎn)、驗收的惟一確定依據(jù)，使標準貫徹實施要求更符合具體情況，更有針對性，有更好的技術(shù)經(jīng)濟效果。
這樣做，既協(xié)調(diào)了標準的共性和特定型號產(chǎn)品個性之間的不一致，又體現(xiàn)了標準在普遍意義上的嚴肅性
和具體使用時的靈活性的結(jié)合，是符合以辯證唯物主義的觀點來認識和處理事物的基本原則的。
標準作為一種質(zhì)量的目標和推動技術(shù)進步的手段，總是要求具有先進性。但是實際上，不同使用場
合對標準的要求并不一樣，實際條件也不一樣。所以標準規(guī)定的要求或指標，往往是分級或可調(diào)節(jié)的，
這就有必要和可能在標準為武器裝備研制依據(jù)和支持的同時，還能辦}生能、經(jīng)費、周期的綜合權(quán)衡提供
一種回旋的空間和余地。
(摘編自《國防科技工業(yè)標準化基礎(chǔ)知識問答》)
萬方數(shù)據(jù)

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