[發明專利]X射線脈沖星導航地面試驗信號控制系統

無效

• 申請號: 201210591267.3
• 申請日: 2012-12-29
• 公開（公告）號: CN103105811A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 吳耀軍;徐立宏;帥平;貝曉敏
• 申請（專利權）人: 中國空間技術研究院
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 楊志兵

技術領域

本發明屬于航天器自主導航技術領域，涉及一種X射線脈沖星導航地面試驗信號控制系統。

背景技術

X射線脈沖星導航為航天器長時間高精度自主導航提供了一種可行途徑。在開展X射線脈沖星導航空間試驗之前，需要在地面對X射線脈沖星導航相關關鍵技術進行驗證，然而脈沖星輻射的X射線難于穿過地球稠密大氣層，因而需要建立X射線脈沖星模擬源系統，實現對脈沖星X射線的模擬輸出。

目前，關于X射線脈沖星導航地面試驗系統研究，“X射線脈沖星導航半實物仿真系統”（201010022035.7）發明專利只是簡略介紹了一種實現X射線脈沖星導航半實物仿真的系統組成，并未詳細說明各組成部分的具體實施方式；“一種用于X射線脈沖星導航的地面模擬方法及裝置”（201010140837.8）發明專利所述的X射線脈沖星導航地面模擬裝置利用機械調制的方法來產生一定輪廓的脈沖信號，由于需要頻繁更換調制盤來模擬不同的脈沖星，該方法操作繁瑣而且產生的脈沖輪廓穩定度較差，可調制頻率不高，難以實現任意波形的脈沖輪廓；“一種任意波形X射線發生裝置及產生方法”（201210087972.X）發明專利，并未說明任意波形脈沖輪廓產生方式的具體實施方式和步驟。

X射線脈沖星導航地面試驗信號控制方法，是利用FPGA基于直接數字頻率合成（DDS）方法來實現高穩定度任意脈沖輪廓信號的輸出。由于是采用直接數字頻率合成（DDS）的方法，因而可以輸出任意脈沖輪廓的X射線信號，避免了機械調制方法更換模擬源時操作繁瑣和重復性差的缺點。由于該方法采用高穩定時間頻率系統作為驅動時鐘信號，因而能實現高穩定度X射線脈沖信號的輸出，避免了機械調制方法穩定度差的缺點。X射線脈沖星導航地面試驗信號控制裝置及方法適用于X射線脈沖星導航地面試驗驗證系統，為X射線脈沖星導航相關關鍵技術的地面半物理閉環驗證提供高穩定的X射線脈沖星模擬源系統，從而實現空間X射線探測器的標定、脈沖輪廓的提取、脈沖相位的測量、脈沖到達時間的確定、大尺度時空基準和導航算法等關鍵技術的驗證。

發明內容

本發明的目的就在于：克服傳統的X射線脈沖星脈沖輪廓生成方式存在的問題和缺陷，提供一種利用FPGA基于直接數字頻率合成（DDS）方法實現高穩定任意脈沖輪廓信號輸出的控制方法，為X射線脈沖星導航相關關鍵技術的地面半物理閉環驗證提供高穩定的X射線脈沖星導航地面試驗信號控制系統，從而實現空間X射線探測器的標定、脈沖輪廓的提取、脈沖相位的測量、脈沖到達時間的確定、大尺度時空基準和導航算法等關鍵技術的驗證。

本發明的技術解決方案：

X射線脈沖星導航地面試驗信號控制系統，主要包括：數據庫模塊、時間延遲模塊、脈沖星編號模塊、周期控制模塊、高穩時鐘模塊、通信模塊、SRAM數據暫存模塊、FLASH數據存儲模塊、數模轉換模塊、地址編碼模塊、低通濾波模塊和功率放大模塊，相位增量寄存模塊、加法模塊和相位累加模塊，外圍設備X射線源；

數據庫模塊、時間延遲模塊、脈沖星編號模塊、周期控制模塊分別與通信模塊相連，通信模塊又與SRAM數據暫存模塊相連，SRAM數據暫存模塊分別與FLASH數據存儲模塊、地址編碼模塊、相位增量寄存模塊、數模轉換模塊以及相位累加寄存模塊相連，FLASH數據存儲模塊還與地址編碼模塊相連，地址編碼模塊與相位累加模塊相連，相位增量寄存模塊與加法模塊相連，加法模塊和相位累加模塊相連，數模轉換模塊、低通濾波模塊功率放大模塊和X射線源串聯，高穩時鐘模塊與加法模塊相連；

步驟一：數據庫模塊將脈沖星參數數據通過通信模塊存儲到SRAM數據暫存模塊中；

步驟二：SRAM數據暫存模塊將脈沖星參數數據發給FLASH數據存儲模塊，同時，地址編碼模塊通過FLASH數據存儲模塊內數據占用空間地址的情況，自動進行地址編碼，接步驟七；

步驟三：從脈沖星編號模塊、周期控制模塊、時間延遲模塊分別發出脈沖星編號、脈沖星周期參數以及時間延遲量通過通信模塊發給SRAM數據暫存模塊中，分別發給步驟四、五、六；

步驟四：其中，SRAM數據暫存模塊中的脈沖星周期參數發給相位增量寄存模塊，用來控制輸出X射線信號的周期；

步驟五：SRAM數據暫存模塊發出脈沖星編號給地址編碼模塊，為了標記出每一個脈沖星的起始地址；

步驟六：SRAM數據暫存模塊發出時間延遲量給相位累加模塊，設置相位偏移地址量，該相位偏移地址量又發給地址編碼模塊；

根據脈沖輪廓信號時間延遲td設置相位累加模塊中存儲的脈沖輪廓相位值的公式為：