[发明专利]一种可重构红外地球敏感器模拟器在线校准装置

说明书

本发明涉及一种可重构红外地球敏感器模拟器在线校准装置，其特征在于：包括单片机，单片机可通过CAN总线重置轨道参数，单片机控制FPGA，其中，FPGA输出SD和Ref时基脉冲信号给红外地球敏感器模拟器，模拟器输出反应卫星姿态信息的弦宽脉冲信号给FPGA，单片机从FPGA读取弦宽脉冲边沿时间后，根据算法解算出模拟姿态值，给出模拟器误差。本发明所支持的校准设备能够实现对一类红外地敏模拟器的动态、在线校准，同时提升效率和质量，该装置替代了目前由多台通用仪器组成的复杂校准系统，有效降低成本提高使用的灵活性。

技术领域

本发明属于仪器仪表领域，具体涉及一种可重构红外地球敏感器模拟器在线校准装置。

背景技术

卫星姿态控制系统中广泛使用的光电姿态敏感器主要包括太阳敏感器、星敏感器和红外地球敏感器。太阳敏感器在进入地球阴影区时无法使用，而星敏感器虽然精度 较高。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扰，并且，造价 较高，使用寿命也没有地球敏感器长。因此，红外地球敏感器是星上不可缺少的光电 姿态敏感器。

红外地球敏感器用于测量卫星在空间的姿态相对于地球的位置变化。地球敏感器所测量的角度包含：卫星俯仰角和滚动角。红外地球敏感器利用运动机械部件带动一 个或少量几个探测元的瞬时视场扫过地平圆，从而将地球/太空边界空间分布的辐射图 像变换为时间分布的近似方波，通过电子学手段检测地球的宽度或相位计算出地平圆 的位置，从而确定两轴姿态。

在卫星的地面环境实验中包含地球敏感器的模拟测试，这就需要地球敏感器模拟器(地敏模拟器)在地面模拟太空环境下地球敏感器的作用和状态。对于地敏模拟器 输出的俯仰角和滚动角的校准和比测就显得尤为重要。

红外地敏模拟器是将卫星相对地球的姿态信息转换为弦宽信号的半物理仿真装置，即接收动力学发出的姿态信息(滚动角、俯仰角)，以时基信号为基准，输出多 路具有复杂逻辑关系、边沿时刻不断变换的脉冲信号。目前其校准方式采用设定3-5 种特定工作状态，同时采用信号源、数字表、计时器、示波器等多种仪器组合，对边 沿时间、脉冲幅值等常规参量进行校准，再根据给定值(滚动角、俯仰角)对应的特 定弦宽信息，对弦宽信号进行校准。其中，信号源作为信号的发生装置发生SD信号 和Ref信号，计时器进行上升沿和下降沿的触发计时，数字表进行信号幅值和频率的 监测，示波器对地敏模拟器的输出CH信号(CH1～CH4)进行波形的采集，与设定的 SD和Ref信号进行比对进行校准。如图1所示。

然而，上述现有技术存在如下的缺点：

1)整个校准系统同时采用信号源、数字表、计时器、示波器等多种仪器组合，所需设备种类、数量多；

2)目前其校准方式采用设定3-5种特定工作状态，对地球敏感器模拟器的全过程参 数测量点无法达到全覆盖，对动态特性无法验证；

3)通过计数器和数字表及其他仪器设备对时基(SD信号)信号和示波器回读信号进 行比对校准，不能实现自动化测量，需要由专业技术人员事先计算出特定点对应的理论数 值，可操作性较差。

发明内容

本发明鉴于上述的情况，提供一种能解决上述问题的在线校准装置，具体而言，本发明提供一种可重构红外地球敏感器模拟器在线校准装置，其特征在于：包括单片 机，由单片机控制的FPGA，其中，FPGA输出SD和Ref脉冲信号给红外地球敏感器 模拟器，模拟器反馈卫星姿态信号给FPGA。

进一步地，其特征在于：还包括磁耦隔离电路和数字调理电路，所述FPGA输出 的SD和Ref脉冲信号依次经过磁耦隔离电路和数字调理电路后传输到红外地球敏感 器模拟器。

进一步地，其特征在于：还包括光耦电路，所述模拟器反馈卫星姿态信号通过光耦电路后进入FPGA。