[發(fā)明專利]一種可重構(gòu)紅外地球敏感器模擬器在線校準裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811248153.2
• 申請日: 2018-10-25
• 公開（公告）號: CN109855650B
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 佟雷;王凱;張若琳;張明志;張宏;劉民;李崢
• 申請（專利權(quán)）人: 北京東方計量測試研究所
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 北京市振邦律師事務(wù)所 11389
• 代理人: 李朝輝

本發(fā)明涉及一種可重構(gòu)紅外地球敏感器模擬器在線校準裝置，其特征在于：包括單片機，單片機可通過CAN總線重置軌道參數(shù)，單片機控制FPGA，其中，F(xiàn)PGA輸出SD和Ref時基脈沖信號給紅外地球敏感器模擬器，模擬器輸出反應(yīng)衛(wèi)星姿態(tài)信息的弦寬脈沖信號給FPGA，單片機從FPGA讀取弦寬脈沖邊沿時間后，根據(jù)算法解算出模擬姿態(tài)值，給出模擬器誤差。本發(fā)明所支持的校準設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)對一類紅外地敏模擬器的動態(tài)、在線校準，同時提升效率和質(zhì)量，該裝置替代了目前由多臺通用儀器組成的復(fù)雜校準系統(tǒng)，有效降低成本提高使用的靈活性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于儀器儀表領(lǐng)域，具體涉及一種可重構(gòu)紅外地球敏感器模擬器在線校準裝置。

背景技術(shù)

衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)中廣泛使用的光電姿態(tài)敏感器主要包括太陽敏感器、星敏感器和紅外地球敏感器。太陽敏感器在進入地球陰影區(qū)時無法使用，而星敏感器雖然精度 較高。但是，由于器件本身的特性等因素使其容易受到其他光源的干擾，并且，造價 較高，使用壽命也沒有地球敏感器長。因此，紅外地球敏感器是星上不可缺少的光電 姿態(tài)敏感器。

紅外地球敏感器用于測量衛(wèi)星在空間的姿態(tài)相對于地球的位置變化。地球敏感器所測量的角度包含：衛(wèi)星俯仰角和滾動角。紅外地球敏感器利用運動機械部件帶動一 個或少量幾個探測元的瞬時視場掃過地平圓，從而將地球/太空邊界空間分布的輻射圖 像變換為時間分布的近似方波，通過電子學(xué)手段檢測地球的寬度或相位計算出地平圓 的位置，從而確定兩軸姿態(tài)。

在衛(wèi)星的地面環(huán)境實驗中包含地球敏感器的模擬測試，這就需要地球敏感器模擬器(地敏模擬器)在地面模擬太空環(huán)境下地球敏感器的作用和狀態(tài)。對于地敏模擬器 輸出的俯仰角和滾動角的校準和比測就顯得尤為重要。

紅外地敏模擬器是將衛(wèi)星相對地球的姿態(tài)信息轉(zhuǎn)換為弦寬信號的半物理仿真裝置，即接收動力學(xué)發(fā)出的姿態(tài)信息(滾動角、俯仰角)，以時基信號為基準，輸出多 路具有復(fù)雜邏輯關(guān)系、邊沿時刻不斷變換的脈沖信號。目前其校準方式采用設(shè)定3-5 種特定工作狀態(tài)，同時采用信號源、數(shù)字表、計時器、示波器等多種儀器組合，對邊 沿時間、脈沖幅值等常規(guī)參量進行校準，再根據(jù)給定值(滾動角、俯仰角)對應(yīng)的特 定弦寬信息，對弦寬信號進行校準。其中，信號源作為信號的發(fā)生裝置發(fā)生SD信號 和Ref信號，計時器進行上升沿和下降沿的觸發(fā)計時，數(shù)字表進行信號幅值和頻率的 監(jiān)測，示波器對地敏模擬器的輸出CH信號(CH1～CH4)進行波形的采集，與設(shè)定的 SD和Ref信號進行比對進行校準。如圖1所示。

然而，上述現(xiàn)有技術(shù)存在如下的缺點：

1)整個校準系統(tǒng)同時采用信號源、數(shù)字表、計時器、示波器等多種儀器組合，所需設(shè)備種類、數(shù)量多；

2)目前其校準方式采用設(shè)定3-5種特定工作狀態(tài)，對地球敏感器模擬器的全過程參 數(shù)測量點無法達到全覆蓋，對動態(tài)特性無法驗證；

3)通過計數(shù)器和數(shù)字表及其他儀器設(shè)備對時基(SD信號)信號和示波器回讀信號進 行比對校準，不能實現(xiàn)自動化測量，需要由專業(yè)技術(shù)人員事先計算出特定點對應(yīng)的理論數(shù) 值，可操作性較差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明鑒于上述的情況，提供一種能解決上述問題的在線校準裝置，具體而言，本發(fā)明提供一種可重構(gòu)紅外地球敏感器模擬器在線校準裝置，其特征在于：包括單片 機，由單片機控制的FPGA，其中，F(xiàn)PGA輸出SD和Ref脈沖信號給紅外地球敏感器 模擬器，模擬器反饋衛(wèi)星姿態(tài)信號給FPGA。

進一步地，其特征在于：還包括磁耦隔離電路和數(shù)字調(diào)理電路，所述FPGA輸出 的SD和Ref脈沖信號依次經(jīng)過磁耦隔離電路和數(shù)字調(diào)理電路后傳輸?shù)郊t外地球敏感 器模擬器。

進一步地，其特征在于：還包括光耦電路，所述模擬器反饋衛(wèi)星姿態(tài)信號通過光耦電路后進入FPGA。