卫星惯性姿态敏感器的采集与测控系统设计与实现

来源 :中国科学院大学(中国科学院工程管理与信息技术学院) | 被引量 : 2次 | 上传用户:ymh19900920
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惯性姿态敏感器是卫星姿态控制中主要的测量部件之一,其中陀螺仪作为惯性姿态敏感器的核心部件,用于测量卫星本体相对于惯性空间的运动角速度,应用于卫星所有模式,为卫星提供长期的姿态基准,具有重要的作用。随着航天领域对卫星姿态测量精度需求的不断提高,高精度惯性姿态敏感器的应用已经成为未来惯导领域发展的趋势。同时,由于新型惯性姿态敏感器种类越来越多,功能接口设计越来越复杂,传统的采集与测控系统已经无法满足当今的发展需求。针对惯性姿态敏感器的发展特点与测控需求,设计并研制一套信号采集实时性强、测量精度高、自动化程度高、扩展能力强、长时间稳定可靠的惯性姿态敏感器采集与测控系统便尤为重要。该系统可以实时、精准的获得卫星姿态信息。通过这套惯性姿态敏感器采集与测控系统,可以标定测量惯性姿态敏感器的主要性能指标,多种指令方式控制产品工作状态,采集并记录陀螺仪各项输出数据,长时间可靠性试验的各项数据监测,并实现数据的自动判读。本论文针对上述需求,研究用于卫星惯性测量的惯性姿态敏感器采集与测控系统,通过对陀螺仪工作原理、国内外的发展现状的广泛调研与深度分析,详细设计与实现了惯性姿态敏感器采集与测控系统的硬件模块。包括遥测模拟量采集、差分脉冲单端脉冲采集、陀螺线路指令、继电器控制指令、恒流源测试、迟滞测试以及电源功率采集等功能。根据实际的硬件电路设计,配套详细设计并实现了惯性姿态敏感器采集与测控系统的软件模块。包括数字量脉冲采集、模拟量遥测采集、通信接口配置、性能指标测试、控制信号模式选择、长寿命可靠性试验数据监测、管理、异常报警以及底层驱动程序等功能。惯性姿态敏感器采集与测控系统为惯性姿态敏感器的工作模式选择、性能指标测试、环境试验的长期稳定提供所需的软硬件功能支持与可靠性保障。该系统的设计可行性已得到充分验证。目前该系统已经进入惯性姿态敏感器实际工程研制阶段,广泛部署应用到多种型号卫星惯性姿态敏感器的生产与研制过程中。惯性姿态敏感器采集与测控系统作为惯性测量的一个重要环节,为卫星姿态测量与控制提供强有力的条件保障。具有很大的工程意义与应用价值。
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