星务分系统（OBC）需求文档

1. 引言

1.1 文档目的

本文档用于规定风信子一号卫星星务分系统（On-Board Computer, OBC）的系统级与分系统级需求，作为硬件开发、嵌入式软件编写及系统集成测试的依据。

1.2 适用范围

本规范覆盖星务分系统在地面调试、在轨运行、任务调度及应急处置全过程的功能与性能要求。

1.3 术语与缩写

• OBC：On-Board Computer，星务分系统
• EPS：Electrical Power Subsystem，电源分系统
• TT&C：Telemetry, Tracking and Command，测控分系统
• AOCS：Attitude and Orbit Control Subsystem，姿轨控分系统

2. 分系统概述

星务分系统是卫星的管理与数据交换中心。其主要职责包括：

• 协调各分系统协同工作，执行整星任务序列。
• 接收、解析并执行地面遥控指令。
• 采集全星遥测数据并组织下传。
• 解算 AOCS 分系统参数并进行控制。
• 自主进行初级故障诊断与恢复，维持卫星运行安全。

2.1 星务架构简述

风信子一号卫星的 OBC 与 AOCS 在软硬件功能上部分耦合实现。
星务分系统采用异构双冗余架构，设有两台星务计算机：

• 星务计算机A（MSP430）
• 星务计算机B（STM32L476）

星务计算机A为主计算机，其空间适应性较好但性能一般，故由其负责常规情况下的星务管理工作。
星务计算机B为辅计算机，其性能较好但空间适应性一般，故由其负责常规情况下的姿轨控工作。

当A/B任意计算机出现故障时，未发生故障的计算机接管另一计算机部分任务，并进入降级模式。

3. 工作模式需求

3.1 核心状态

星务软件应具备以下基本逻辑状态：

• 初始化模式：自检及外设初始化。
• 任务模式：执行载荷工作、姿态调整及高速数传。
• 安全模式：维持最小功耗，等待地面站进行处置。

4. 功能需求

4.1 指令与任务管理

OBC-FR-001｜指令接收与解析
OBC 应当能够实时接收来自 TT&C 分系统的解调数据包，并按协议进行 CRC 校验与指令解析。

OBC-FR-002｜延时指令存储
OBC 应当支持不少于 50 条 延时指令（Time-Tagged Commands）的存储与按时触发执行。

4.2 数据管理与存储

OBC-FR-003｜遥测数据汇聚
OBC 应当周期性通过总线轮询 EPS、TT&C、AOCS 及热控组件的状态数据。

OBC-FR-004｜大容量非易失性存储
OBC 应当提供不少于 64 MB 的非易失性存储空间，用于记录历史遥测数据。

4.3 故障保护与可靠性

OBC-FR-005｜多级看门狗保护
OBC 应当具备硬件看门狗与软件看门狗机制。当主程序运行挂死超过 5 秒 时，应能触发处理器硬复位。

OBC-FR-006｜单粒子应对
应针对关键硬件部分设置屏蔽保护装置，以应对空间辐射环境。

4.4 接口控制

OBC-FR-007｜制定文档
OBC 分系统相关成员应调研星上需求，制定接口控制等相关文档。

OBC-FR-008｜总线仲裁能力
OBC 应当作为系统主节点，管理整星数据总线，确保各从站节点通信不冲突。

4.5 启动逻辑

OBC-FR-009｜上电顺序管理
在 EPS 完成运载商要求的延时上电后，OBC 应当首先进入初始化模式对关键系统进行检查，并在自检结束后，控制 EPS分系统 使能载荷等非关键设施。

OBC-FR-010｜首次开机自主策略
在星箭分离后的首次开机流程中，OBC 应当优先控制卫星进行天线部署，并控制 AOCS 进行三轴稳定。

4.6 AOCS 相关

OBC-FR-011｜姿态解算
OBC 应当能够根据 AOCS 和 EPS 所给出的原始数据解算出卫星的姿态数据。

OBC-FR-012｜姿态控制
OBC 应当能够根据相关数据，驱动 AOCS 的磁力矩器等装置，实施对卫星姿态的三轴控制。

5. 性能与约束需求

• 功耗约束：OBC 静态工作功耗应小于 500 mW，峰值功耗小于 2.5 W。

6. 验证与确认

OBC 各项需求应通过以下一种或多种方式进行验证：

• 分析（Analysis）
• 地面测试（Test）
• 检查（Inspection）

具体验证方法与验收准则将在验证矩阵中给出。