摆动式红外地球敏感器电激励源的设计方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电激励源的设计方法，具体地，涉及一种摆动式红外地球敏感器 电激励源的设计方法。
【背景技术】
[0002] 地球敏感器借助于光学手段获取卫星相对于地球的俯仰和滚动姿态信息，是卫星 姿轨控分系统最基本的姿态敏感器之一。摆动扫描式红外地球敏感器是地球静止轨道卫星 目前最常用的地球敏感器，它一般安装在星体+Z面，敏感器件采用4束铅笔型射束组成的 复合视场，对来自地球地平的14~16. 25y波段的入射能量进行调制。随着地球敏感器内 部扫描镜的摆动，这些射束沿南/北炜45°的扫描路径对地球圆盘进行扫描。扫描路径包 括空间段和地平段，产生空/地、地/空穿越信号，然后与内部扫描基准进行相位比较，经逻 辑电路处理后得到卫星当前的俯仰与滚动姿态信息。
[0003] 一般的，在各种试验中使用电激励信号作为此类红外地球敏感器的目标源时，通 常做法是动力学计算得到的卫星俯仰P、滚动r姿态角通过通信接口（网络、串口等）送给 一台以单片机及FPGA芯片为核心设计的电信号源设备，该设备运行嵌入式程序，根据接收 的姿态信息及采集到的基准方波信号，结合预先设定的轨道高度值及扫描幅值0计算输 出电激励信号。此类信号源通常存在如下缺陷：1)单片机及FPGA芯片浮点运算的能力有 限，一般先将公式计算好，做成表格，以输入的P、r为索引量进行查表，因为输入量不含有 轨道高度及扫描幅值信息，所以信号源只适用于地球同步轨道及窄扫模式下，使用范围受 限，不能满足卫星从星箭分离初始入轨至转移段飞行这一区间的测试需求；2)由于通信周 期限制及传输延迟，不可避免的带来激励信号的滞后，难以满足高实时性测试系统的要求。 因此，有必要研宄一种利用实时操作系统在内部对输入数据进行实时运算、处理后直接驱 动接口产生激励源的方法。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种摆动式红外地球敏感器电激励 源的设计方法，其能满足地球静止轨道卫星姿轨控分系统仿真试验需要。
[0005] 根据本发明的一个方面，提供一种摆动式红外地球敏感器电激励源的设计方法， 其特征在于，包括以下步骤：
[0006] 步骤一，运行实时操作系统的动力学目标机通过板卡实时采集地球敏感器探头扫 描方向基准信号并据此获取扫描周期数据，结合地球半径、地球红外辐射层厚度、地球敏感 器扫描幅值及动力学计算出的卫星俯仰/滚动姿态、轨道高度，作为确定四路电激励信号 波形及计算其与扫描方向基准信号相位关系的输入量；
[0007] 步骤二，根据前述步骤一的输入量参数，计算卫星与地球敏感器四个探头扫描范 围的相对关系，划分五类不同的激励源方波形式；以地球敏感器探头扫描方向基准信号的 下降沿为时间起点，确定激励源方波的上升沿、下降沿时刻计算表达式；
[0008] 步骤三，实时操作系统根据确定的激励源方波波形及计算出的扫描周期数据、上 升沿/下降沿跳变时刻数据，以地球敏感器探头扫描方向基准信号的下降沿为起始时刻， 输出与当前滚动、俯仰角相对应的电激励信号。
[0009] 优选地，所述步骤一是获取计算输入量参数步骤。
[0010] 优选地，所述步骤二是划分卫星与地球敏感器探头扫描范围的相对关系并归纳激 励源公式步骤。
[0011] 优选地，所述步骤三是实时操作系统驱动I/O口输出激励方波信号步骤。
[0012] 优选地，所述激励源方波形式包括全低模式、全高模式、先入后出模式、先出后如 模式、穿越模式。
[0013] 优选地，所述激励源方波形式由卫星当前的姿态角、轨道高度确定。
[0014] 优选地，所述步骤三的实时操作系统根据采集到的地球敏感器探头扫描方向基准 信号计算扫描周期值、激励方波模式及上升沿/下降沿跳变时刻，以地球敏感器探头扫描 方向基准信号下降沿为时间起点，驱动I/O接口按跳变时刻改变输出电平，产生激励方波 信号。
[0015] 与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：（1)本发明利用实时系统获取输 入量参数并在同一运算周期内（Ims)确定激励源方波形式及其上升、下降沿时刻，并通过 内总线驱动自带I/O接口输出激励信号，避免了通过外部通信接口传输数据造成响应延迟 的弊端；(2)输入量包含轨道高度及地球敏感器扫描幅度信息（宽扫/窄扫），不仅适用于 同步轨道、窄扫工况，还能满足卫星从星箭分离初始入轨到转移轨道段飞行这一区间的测 试需求。经仿真试验级系统测试使用验证，效果良好。
【附图说明】
[0016] 通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、 目的和优点将会变得更明显：
[0017] 图1为卫星俯仰、滚动角定义示意图。
[0018] 图2为红外地球敏感器扫描探头与地球圆盘相对位置示意图。
[0019] 图3为A路信号逻辑划分示意图。
[0020] 图4为B路信号逻辑划分示意图。
[0021] 图5为C路信号逻辑划分示意图。
[0022] 图6为D路信号逻辑划分示意图。
【具体实施方式】
[0023] 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术 人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术 人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明 的保护范围。
[0024] 本发明摆动式红外地球敏感器电激励源的设计方法包括以下步骤：
[0025] 步骤一，获取计算输入量参数，运行实时操作系统的动力学目标机通过板卡实