[发明专利]嵌入式卫星激光测距控制系统

摘要

嵌入式卫星激光测距控制系统，涉及一种嵌入式卫星激光测距控制系统，解决卫星激光测距控制技术通过主控计算机实现，存在测距方法复杂，响应速度慢，造成丢失数据等问题，望远镜跟踪控制器读取当前的观测时刻，依据测站的轨道预报插值计算当前时刻的方位和高度位置输出到电机的伺服系统；距离门控制器依据测距频率输出激光器的点火信号，锁存主波信号并根据预报计算出主波对应的距离门信号产生的时刻，由距离门控制器输出门控信号。激光束指向控制器识别光束图像，得到光尖位置并计算光尖点与接收视场中心的偏差量，采用控制算法修正激光束指向偏差。本发明采用FPGA+DSP异构处理器架构能够适应更高重复频率激光测距的需要，便于整个测距系统升级。

主权项

1.嵌入式卫星激光测距控制系统，包括望远镜跟踪控制器、距离门控制器和激光束指向控制器，其特征是；所述望远镜跟踪控制器、距离门控制器和激光束指向控制器均由DSP与FPGA组成，所述DSP与FPGA通过SRIO协议进行数据通信；所述望远镜跟踪控制器中的DSP包括预报数据接收模块、内插值计算模块、规避太阳计算模块和状态量输出模块；所述望远镜跟踪控制器中的FPGA包括时间基准模块、当前时刻锁存模块和电控快门控制模块；所述预报数据接收模块通过UDP协议将计算机发送的测站轨道预报中的方位和高度状态变量存储到DSP的RAM中；所述内插值计算模块采用的是九阶Lagrange内插算法将测站轨道预报中的方位和高度状态变量进行内插值计算生成实时跟踪预报；所述规避太阳计算模块根据卫星的运行时刻获得太阳的位置，并根据内插值计算模块生成实时跟踪预报计算出卫星与太阳的球面角距离，将所述球面角距离通过SRIO协议传送至电控快门控制模块；所述电控快门控制模块根据接收的球面角距离控制电控快门的开启或关闭；所述状态量输出模块内的定时器设置连续计数模式，当定时器累计到某一阈值时，进入中断服务程序，所述状态量输出模块将内插值计算模块计算的观测目标当前时刻的方位和高度位置输出到伺服系统，所述伺服系统控制望远镜的运转，使望远镜精确的指向目标；所述时间基准模块用于提供基准的时间信号，外部10MHz时钟信号通过FPGA的PLL锁相环产生100MHz的时频信号，然后经过计数器形成的时间基准信号，并用于跟踪预报的插值计算；所述当前时刻锁存模块用于当DSP内定时器产生周期性中断时，向FPGA发起请求锁存当前的时刻，根据时间基准信号进行当前时刻锁存，并将当前时刻通过SRIO协议传送至主波时刻缓存区；距离门控制器中的DSP包括预报数据输入模块、距离内插值计算模块和距离门产生时刻计算模块，距离门控制器中的FPGA包括基准时钟模块、激光器点火控制模块、主波时刻锁存模块和距离门信号控制模块；所述预报数据输入模块通过UDP协议将计算机发送的测站轨道预报中的距离状态量存储到DSP的RAM中；所述距离内插值计算模块采用九阶Lagrange内插公式计算主波时刻对应距离状态量，然后传送至距离门产生时刻计算模块；所述距离门产生时刻计算模块根据距离内插值计算模块计算出主波时刻对应距离状态量，加上主波时刻锁存模块获得的主波时刻，再加上一个可调整的提前量，获得距离门产生时刻，并将所述距离门产生时刻通过SRIO协议传送至距离门信号控制模块；所述的激光器点火控制模块用于根据测距频率，设定点火时刻，控制激光器发射激光；所述基准时钟模块用于提供基准的时间信号，外部10M时钟信号通过FPGA的PLL锁相环产生100MHz的时频信号，然后经过内部计数器形成时间基准信号，用于作为数据历元的时间依据；所述主波时刻锁存模块用于将主波时刻的变量作为敏感变量，当所述主波时刻发生变化时，则将基准时钟模块锁存的当前时刻作为主波时刻，并将所述主波时刻通过SRIO协议传送至距离门产生时刻计算模块；所述距离门信号控制模块用于比较实时时钟和距离门信号产生时刻，如果两者匹配，则输出门控信号，并且取下一个距离门控数据；如果不匹配，则等待下一个实时时钟继续比较；所述激光束指向控制器中FPGA包括图像处理模块，DSP包括激光光尖位置计算模块和电动调整架控制模块；所述图像处理模块对CCD采集的光束图像进行处理后通过SRIO协议传送至激光光尖位置计算模块；所述激光光尖位置计算模块用于计算光尖位置；并将所述光尖位置传送至电动调整镜架控制模块；所述电动调整镜架控制模块计算光尖点与接收视场中心的偏差量，调整光尖位置到视场中心。