空间用无线相机及其工作方法
【专利说明】空间用无线相机及其工作方法
[0001]
技术领域
[0002]本发明涉及空间无线监视成像技术，具体涉及一种空间用微小型无线相机及其工作方法。
【背景技术】
[0003]在卫星各主要任务段，需要对卫星本身状态及周围环境进行监视拍照，方便地面对卫星各主要任务段工作状态进行直观了解。与其它传统载荷相比，微型卫星对空间监视相机的功耗、体积、质量等都有着更为苛刻的要求。微型卫星指的是质量在50公斤以内的卫星。
目前体积小、重量轻、功耗低的微型卫星市场繁荣，但由于空间环境复杂，地面产品通常不能直接用于太空，因此需要技术人员提供一种空间用微小型的监视产品，满足微型卫星空间应用需求。
【发明内容】
[0004]本发明解决的问题是现有相机无法满足微型卫星的要求；为解决所述问题，本发明提供一种空间用无线相机及其工作方法。本发明提供的空间用无线相机能够对空间环境及航天器本体进行监视拍摄，并能够通过W1-Fi将拍摄到的图片通过无线网络传输给相应主机，同时包含电源充放电管理，对系统自身的锂聚合物电池进行充放电控制，支持断电自主工作。
[0005]本发明提供的空间用无线相机包括:自动对焦相机模块，内嵌协议栈的W1-Fi模块，电源充放电管理模块，控制处理模块；
所述的电源充放电管理模块连接外部电池，为相机其他模块提供电能；
所述的自动对焦相机模块，通过I2C接口和DCMI接口与控制处理模块相连；
所述内嵌协议栈W1-Fi模块通过SPI接口与控制处理模块相连；
所述的控制处理模块包括一个32位ARM内核处理器、一个2MByte SRAM。
[0006]进一步，SRAM为ARM内核处理器的外部数据存储空间，程序存储空间为单片机内部FLASH ； ARM内核处理器用于自动对焦相机模块、W1-Fi模块、电源充放电管理模块的初始化配置；ARM内核处理器获取W1-Fi模块数据信息，请求自动对焦相机模块对周围环境进行拍照，获取自动对焦相机模块拍摄图像信息，并将图像传输给W1-Fi模块，并由W1-Fi模块通过无线通道传输给外部无线网络；ARM内核处理器同时监视电源充放电管理模块的状态，对不同状态进行相应操作。
[0007]进一步，W1-Fi模块通过802.llb/g/n无线协议与外部网络相连。
[0008]进一步，所述电源充放电管理模块和外部电池构成系统供电单元，电源充放电管理模块根据环境温度、电池状态自主对外部电池中的锂聚合物进行充放电管理，同时向控制处理模块反馈状态信息，供上层软件进行判读与操作。
[0009]进一步，所述自动对焦相机模块内嵌自动对焦算法与音圈电机，所述自动对焦相机模块对视场内景物进行分析，驱动电机进动，实现视场内自动对焦。
[0010]进一步，所述自动对焦相机模块，内嵌协议栈的W1-Fi模块，电源充放电管理模块，控制处理模块集成在BGA印制板；所述BGA印制板有一矩形缺口，相机的镜头固定于所述缺口，并通过联接器与BGA印制板电连接。
[0011]进一步，还包括:外壳；所述外壳包括前壳、中壳、后壳；所述前壳和中壳围成芯片空间；所述BGA印制板置于芯片空间，前壳上开有拍摄孔；所述中壳和后壳围成电池空间，外部电池置于所述电池空间；所述中壳上开有引线孔，连接外部电池和电源充放电管理模块的导线穿过所述引线孔。
[0012]进一步，所述后壳上有第一连接螺栓；所述第一连接螺栓与航天器上的第二连接螺栓通过拔销器连接；所述中壳相对的两个侧壁分别安装有第一分离开关和第二分离开关，中壳通过所述第一分离开关和第二分离开关与主星压紧；通过W1-Fi模块接收到分离指令后，控制处理模块控制拔销器内的火工品点火，第一连接螺栓与第二连接螺栓断开连接，第一分离开关和第二分离开关依靠压紧的弹力将无线相机分离。
[0013]进一步，所述前壳上贴有加热片，所述无线相机内部集成有测温模块；所述测温模块通过W1-Fi模块将相机温度通知到主星；主星根据相机温度与预设安全温度范围产生加热指令或者停止加热指令；所述加热指令或者停止加热指令通过W1-Fi模块反馈至控制处理模块，控制处理模块控制加热片执行对应操作。
[0014]本发明还提供所述的空间用无线相机的工作方法，包含:
步骤一、控制处理模块对W1-Fi模块、电源充放电管理模块、自动对焦模块进行初始化配置；
步骤二、通过W1-Fi模块接收主星发送命令，当为拍摄命令时，控制处理模块请求自动对焦模块进行拍照，并通过DCMI接口接收图片信息；
步骤三、控制处理模块通过SPI接口将图片信息发送给W1-Fi模块，再由W1-Fi模块通过无线协议发送给网络中的主机。
[0015]本发明的空间用无线相机与现有技术相比，其优点和有益效果是:体积小，重量轻，功耗低，采用W1-Fi模块与电源充放电模块，省略传统连接线缆；同时采用自动对焦相机模块，可对视场内场景进行自动对焦成像；同时对相机进行了热控设计，使其能够适用于空间环境。本发明实施例所提供的空间用无线相机已在空间环境中试验成功，实现了1.5w/100g的低功耗；并且相机的重量小于100g。
[0016]
【附图说明】
[0017]图1是本发明空间用微小型无线相机框图。
【具体实施方式】
[0018]下文中，结合附图和实施例，对本发明作进一步阐述。
[0019]如图1所示，本发明提供的空间用无线相机，包括:自动对焦相机模块44，内嵌协议栈的W1-Fi模块22，电源充放电管理模块55，控制处理模块11。电源充放电管理模块55为系统其他模块提供电能，并负责对外部电池66的充放电管理；自动对焦相机模块44通过I2C接口和DCMI接口与控制处理模块相连；内嵌协议栈W1-Fi模块通过SPI接口与控制处理模块相连，通过802.llb/g/n无线协议与外部无线网络33相连。所述空间用无线相机还包括数据接口、供电接口、电池接口，用于与外部设备连接。
[0020]所述控制处理模块包括一个ARM内核处理器、一个SRAM。本实施例中，所述ARM内核处理器采用32位ARM内核处理器，所述SRAM采用2MByte SRAM。SRAM作为单片机的外部数据存储空间，程序存储空间为单片机内部FLASH。ARM内核处理器用于自动对焦相机模块、W1-Fi模块、电源充放电管理模块的初始化配置；获取W1-Fi模块数据信息，请求自动对焦相机模块对周围环境进行拍照，获取自动对焦相机模块拍摄图像信息，并将图像传输给W1-Fi模块，并由W1-Fi模块通过无线通道传输给外部无线网络。同时监视电源充放电管理模块的状态，对不同状态进行相应操作。W1-Fi模块内部集成协议栈，可以兼容802.llb/g/η协议，既可以用作服务器模式，又可以用于客户端模式。即空间用微小相机即可以联入到已有网络中，也可以作为无线网络的热点，用于支持外部数据的联入。电源充放电管理模块和外部锂聚合物电池一起构成了系统供电单元，电源充放电管理模块依据预设程序根据环境温度、电池状态自主对锂聚合物进行充放电管理，同时可向控制处理模块反馈状态信息，供上层软件进行判读与操作。自动对焦相机模块，内嵌自动对焦算法与音圈电机，可对视场内景物进行分析，驱动电机进动，实现视场内自动对焦。
[0021]通过使用ARM内核处理器及上述其它配置，极大地减小了本发明所提供的无线相机的功耗，在一个实施例中，所述无线相机的功耗为1.5W/100g，远低于现有无线相机的功耗。
[0022]电源充放电管理模块采用开关稳压电源，避免了线性稳压电源较大的集电极损耗，只有在开关状态转换过程中，发生较小的管耗。且开关稳压电源的电源效率高，本产品选择的芯片转换效率可达90%~95%，体积小重量轻，符合微型卫星任务需求。
[0023]为了减小本发明所提供的无