[发明专利]一种星敏感器与光学载荷同步曝光的系统

说明书

本发明涉及一种星敏感器与光学载荷同步曝光的系统，属于航天器姿态控制领域；利用GPS秒脉冲信号对星敏感器的曝光时序进行控制，实现星敏感器与光学载荷的同步曝光问题，可以进一步提高卫星定位精度。但GPS秒脉冲信号属于外系统提供的信号，存在偶尔丢失的情况，因而在系统层面下对星敏感器的曝光控制进行设计，可以保证正常情况下星敏与光学载荷的同步曝光，也保证GPS秒脉冲异常情况下卫星控制系统的正常运行。

技术领域

本发明属于航天器姿态控制领域，涉及一种星敏感器与光学载荷同步曝光的系统。

背景技术

星敏感器作为卫星姿态轨道控制系统中的高精度姿态敏感器，是高精度对地观测卫星的必定配置的产品。由于星敏感器具有非常高的惯性空间姿态确定能力，再加上高精度的轨道数据，通过坐标系转换后可以得到对地观测的光学载荷的准确地面指向。

由于成像芯片光学敏感度的限制，面阵式的星敏感器的曝光周期通常在几十毫秒到几百毫秒都有，同样光学载荷也有曝光周期，二者不同步曝光会导致图像数据与星敏的指向数据无法直接匹配，此时通常通过其它敏感器(如陀螺)的输出按二者时间差进行补偿。然而陀螺的输出受限于安装误差以及常值漂移等因素会导致补偿的角速度也存在一定偏差，进而导致角度也会存在少量偏差。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种星敏感器与光学载荷同步曝光的系统，可以保证正常情况下星敏与光学载荷的同步曝光，也保证GPS秒脉冲异常情况下卫星控制系统的正常运行。

本发明解决技术的方案是：

一种星敏感器与光学载荷同步曝光的系统，包括PPS生成模块和星敏感器曝光控制模块；其中，PPS生成模块包括第一内部时钟生成PPS模块、第一PPS信号选择模块、第一移相控制模块、PPS信号选择控制寄存器、相位控制寄存器和PPS发送状态寄存器；星敏感器曝光控制模块包括第二内部时钟生成PPS模块、第二PPS信号选择模块、PPS故障检测模块和第二移相控制模块；

PPS信号选择控制寄存器：生成选择信号，并将选择信号发送至第一PPS信号选择模块；

第一内部时钟生成PPS模块：生成第一时钟PPS信号，并将第一时钟PPS信号发送至第一PPS信号选择模块；

第一PPS信号选择模块：接收PPS信号选择控制寄存器传来的选择信号；接收第一内部时钟生成PPS模块传来的第一时钟PPS信号；接收外部上位机传来的GPS秒脉冲PPS信号；根据选择信号选择第一时钟PPS信号或GPS秒脉冲PPS信号，并将选择的PPS信号发送至第一移相控制模块；

相位控制寄存器：生成相位控制指令，并将相位控制指令发送至第一移相控制模块；

第一移相控制模块：接收相位控制寄存器传来的相位控制指令；接收第一PPS信号选择模块传来的选择的PPS信号；根据相位控制指令对选择的PPS信号进行移相处理，生成移向后PPS信号，并将移相后PPS信号发送至第二PPS信号选择模块；同时将移相后PPS信号发送至PPS发送状态寄存器存储；

第二内部时钟生成PPS模块：生成第二时钟PPS信号，并将第二时钟PPS信号发送至第二PPS信号选择模块；

第二PPS信号选择模块：接收第一移相控制模块传来的移相后PPS信号，并将移相后PPS信号发送至第二移相控制模块；接收第二内部时钟生成PPS模块传来的第二时钟PPS信号；当接收到PPS故障检测模块传来的切换信号后，切换至将第二时钟PPS信号发送至第二移相控制模块；

PPS故障检测模块：实时对第二PPS信号选择模块传输至第二移相控制模块的移相后PPS信号进行检测，当检测到信号故障后，生成切换信号，并将切换信号发送至第二PPS信号选择模块；