CN102519437A - 航天光学遥感相机模拟在轨飞行专用测试设备 - Google Patents

航天光学遥感相机模拟在轨飞行专用测试设备 Download PDF

Info

Publication number
CN102519437A
CN102519437A CN2011104090412A CN201110409041A CN102519437A CN 102519437 A CN102519437 A CN 102519437A CN 2011104090412 A CN2011104090412 A CN 2011104090412A CN 201110409041 A CN201110409041 A CN 201110409041A CN 102519437 A CN102519437 A CN 102519437A
Authority
CN
China
Prior art keywords
platform
remote sensing
camera
simulator
controlling terminal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2011104090412A
Other languages
English (en)
Inventor
徐伟
王绍举
徐拓奇
朴永杰
张刘
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Original Assignee
Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS filed Critical Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Priority to CN2011104090412A priority Critical patent/CN102519437A/zh
Publication of CN102519437A publication Critical patent/CN102519437A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Studio Devices (AREA)

Abstract

本发明航天光学遥感相机模拟在轨飞行专用测试设备属于航天光学遥感相机电子学系统地面测试领域，该装置包括平台星务计算机模拟器，平台GPS模拟器和地面站遥感遥控终端模拟器；所述平台星务计算机模拟器与平台GPS模拟器采用一体化共用机壳结构，自带CAN总线接口与地面站遥测遥控终端模拟器和航天相机电子学分系统进行数据传输，该装置可完成航天相机在轨运行的全过程模拟，完善了航天相机电子学的测试手段和测试项目，同时在航天相机电子学软件测评过程中也能够发挥重要作用；该装置可模拟实时卫星姿态及轨道数据，能够覆盖航天相机在轨运行过程中的偏流角调整全部过程，还可通过地面站遥测遥控终端模拟器发送故障模拟指令。

Description

航天光学遥感相机模拟在轨飞行专用测试设备
技术领域
本发明属于航天光学遥感相机电子学系统地面测试领域，涉及航天光学遥感相机模拟在轨飞行专用测试设备。
背景技术
航天光学遥感相机(以下简称“航天相机”)是卫星和飞船上的关键有效载荷，为保证航天相机电子学系统能够在轨依照各项功能需求圆满完成拍照任务，需在地面对相机的模拟在轨飞行进行详细测试，包括指令调焦、指令拍照、依照实时姿态及轨道参数进行闭环偏流角调整和在轨软件重注等测试，同时实时显示航天相机运行状态，进行遥测参数解析。
航天光学遥感相机模拟在轨飞行专用测试设备(以下简称“航天相机模飞专检”)是用来模拟卫星平台电子学与航天相机电子学系统间在轨飞行时的“真实”数据流。可在地面为航天相机电子学系统提供所需的姿态及轨道数据，用于偏流角和相移补偿计算和实时偏流角的调整。
一个比较相近的技术是王栋和胡君在2010年第36卷9期《计算机工程》发表的“空间光学遥感器控制系统的实时仿真测试”P10～P13，该文章设计基于Windows系统的精确定时与多任务协调处理相结合的实时仿真测试系统。采用FPGA控制的PCI设备出发计算机外部中断的方法实现系统精确定时。按照由高到低的执行优先级，重新排列指令的发出、解析、存储等任务的顺序执行。其思想是为被测试航天相机控制系统提供精确的指令序列。
上述测试方法仅能针对航天相机控制指令进行测试，无法提供并模拟相机在轨运行全过程中卫星平台的姿态及轨道参数，无法满足需要实时进行像移补偿和偏流角调整的现代高分辨航天相机测试需求，本发明可解决此问题。
发明内容
本发明以提高空间相机地面功能测试的真实性为目的，特设计一种能够模拟平台中心计算机及GPS在轨工作状态的航天光学遥感相机模拟在轨飞行专用测试设备，以使在整星综合联试之前模拟整星飞行状态，并能提供硬件接口功能失效的模拟环境以考验航天相机电子学系统硬件及软件设计的合理性及可靠性，提早暴露航天相机电子学系统硬件设计及软件设计相关问题。
航天光学遥感相机模拟在轨飞行专用测试设备，该设备包括平台星务计算机模拟器、平台GPS模拟器和地面站遥测遥控终端模拟器；平台星务计算机模拟器与平台GPS模拟器采用一体化共用机壳结构组成模飞专检电箱，所述模飞专检电箱通过双CAN总线接收地面站遥测遥控终端发送的参数和控制指令，通过双CAN总线发送至航天相机电子学分系统；所述模飞专检电箱通过双CAN总线接收航天相机电子学分系统的遥感参数，并通过双CAN总线发送至地面站遥测遥控终端模拟器；
所述平台星务计算机模拟器接收地面站遥测遥控终端模拟器发送的卫星数据源信息及控制指令信息，将信息转换为星上数据格式后完成数据同步广播帧的模拟，并实现模拟平台星务计算机将双CAN总线数据指令帧发送至航天相机电子学分系统，同时平台星务计算机模拟器接收航天相机电子学分系统遥测参数转发至地面站遥测遥控终端模拟器，由地面站遥测遥控终端模拟器进行解析并显示；
所述平台GPS模拟器接收地面站遥测遥控终端模拟器发送的轨道数据源信息，将该轨道数据源转换为星上轨道数据格式后完成GPS的双CAN总线轨道数据广播帧的模拟，并将秒脉冲信号发送至航天相机电子学分系统；
所述地面站遥测遥控终端模拟器向平台星务计算机模拟器提供姿态及姿态角速度数据源，向平台GPS模拟器提供STK轨道数据源，接收、解析并显示平台星务计算机模拟器转发的航天相机电子学分系统遥测参数，同时向测试人员提供人机交互界面。
航天光学遥感相机模拟在轨飞行专用测试设备除完成原有航天相机电子学系统各硬件接口功能及性能指标检测之外，可完成航天相机在轨运行的全过程模拟，完善了航天相机电子学的测试手段和测试项目，同时在航天相机电子学软件测评过程中也能够发挥重要作用；该装置可模拟实时卫星姿态及轨道数据，能够覆盖航天相机在轨运行过程中的偏流角调整全部过程，还可通过地面站遥测遥控终端模拟器发送故障模拟指令。
附图说明
图1本发明航天光学遥感相机模拟在轨飞行专用测试设备装置图。
图2本发明航天光学遥感相机模拟在轨飞行专用测试设备软件流程图。
具体实施方式
由图1所示，航天光学遥感相机模拟在轨飞行专用测试设备，该设备包括平台星务计算机模拟器、平台GPS模拟器和地面站遥测遥控终端模拟器；所述平台星务计算机模拟器接收地面站遥测遥控终端模拟器发送的卫星数据源信息及控制指令信息，将信息转换为星上数据格式后完成数据同步广播帧的模拟，并实现模拟平台星务计算机将双CAN总线数据指令帧发送至航天相机电子学分系统，同时平台星务计算机模拟器接收航天相机电子学分系统遥测参数转发至地面站遥测遥控终端模拟器，由地面站遥测遥控终端模拟器进行解析并显示；所述平台GPS模拟器接收地面站遥测遥控终端模拟器发送的轨道数据源信息，将该轨道数据源转换为星上轨道数据格式后完成GPS的双CAN总线轨道数据广播帧的模拟，并将定时产生OC(Open Collector，集电极开路)形式的秒脉冲信号发送至航天相机电子学分系统；所述地面站遥测遥控终端模拟器向平台星务计算机模拟器提供姿态及姿态角速度数据源，向平台GPS模拟器提供STK轨道数据源，接收、解析并显示平台星务计算机模拟器转发的航天相机电子学分系统遥测参数，同时向测试人员提供人机交互界面。
平台星务计算机模拟器与平台GPS模拟器采用一体化共用机壳结构，通过双CAN总线接收地面站遥测遥控终端发送的每秒一次的姿态及卫星轨道参数以及各种航天相机控制指令，通过双CAN总线发送至航天相机电子学分系统；所述模飞专检电箱通过双CAN总线接收航天相机电子学分系统的遥感参数，并通过双CAN总线发送至地面站遥测遥控终端模拟器。
平台星务计算机模拟器采用DSP TMS320F2812作为主控制器，该控制器经过PLL(Phase Locked Loop，锁相环路)倍频后可工作在150MHz下，高速指令执行速度可使CAN总线工作至最短帧间隔状态，同时，TMS320F2812芯片本身集成了一个完整的增强型CAN控制器，称之为eCAN，支持CAN总线硬件链路层协议和数据链路层协议，即CAN2.0A和CAN2.0B协议。
平台星务计算机采用处理器自带CAN总线接口与地面站遥测遥控终端进行数据传输，CAN总线接口芯片采用外扩SJA1000的方式外扩2路CAN总线与相机下位机进行数据传输以模拟星上双CAN总线数据传输。由于SJA1000为5V逻辑器件，而TMS320F2812的外围端口均为3.3V逻辑，故需要进行电平转换。这里选用了双8位电平转换器件UT54ACS164245。处理器与SJA1000的接口控制逻辑通过Xilinx(赛灵思，全球领先的可编程逻辑完整解决方案的供应商)的FPGA实现。
平台GPS模拟器硬件组成与平台星务计算机模拟器组成基本一致，在平台星务计算机模拟器的基础上增加了OC形式的秒脉冲接口。
地面站遥测遥控终端模拟器由PC机外接CAN分析仪作为主体，采用VC语言开发遥控指令发送界面及遥测指令解析界面。地面站遥测遥控终端模拟器向平台星务计算机模拟器提供姿态及姿态角速度数据源，向平台GPS模拟器提供STK轨道数据源，接收、解析并显示平台星务计算机模拟器转发的航天相机电子学分系统遥测参数，同时向测试人员提供人机交互界面。
卫星轨道数据的提取采用STK软件。根据不同卫星的应用需求，可获得不同的轨道参数，其中包括轨道根数、轨道半长轴、轨道高度(平均)、轨道倾角、轨道偏心率、降交点地方时、交点周期、每天运行的圈数、回归周期和相邻轨迹间距(赤道)。此外，利用Matlab引擎和STK联立，从STK中提取WGS84(World Geodetic System 1984，为GPS全球定位系统使用而建立的坐标系统)坐标系下的速度矢量和位置矢量，星下点经纬度以及惯性坐标系下的速度矢量和位置矢量。
卫星姿态数据生成是采用模型仿真和离线数据读入的方式，利用Matlab软件Simulink模块搭建姿态仿真系统，构建卫星姿态动力学和运动学模型，选择控制敏感器及执行机构并建立其传递函数关系。按照卫星的姿态控制算法对该卫星姿态进行控制，Matlab的仿真结果中所获得存储三轴姿态角和姿态角速度数据。
所获取的姿态及轨道参数以文件的形式供地面站遥测遥控终端模拟器的VC程序读取并转发到平台星务计算机模拟器后依照CAN总线通信协议双CAN总线发送至航天相机电子学系统，供相机控制器进行像移速度矢量的计算，以调整CCD成像的行转移时间及偏流角。
由图2所示，航天光学遥感相机模拟在轨飞行专用测试设备软件由平台星务计算机模拟器DSP程序、平台GPS模拟器DSP程序和地面站遥测遥控终端控制显示VC程序三部分组成。进入程序，由地面站遥测遥控终端模拟器启动姿态和轨道的数据发送线程、控制指令转发线程和遥测参数解析并显示线程，数据库存储线程；当发送时间在发送周期内时，打开并读取轨道和姿态数据文件后，将轨道数据文件和姿态数据文件打包并发送至相机电子学分系统并显示在外部界面；当界面有按钮事件时，判读时间标号，匹配指令内容并生成执行指令数据格式，控制并发送指令；当接收到遥测参数时，界面显示参数解析，打开记录文件，在内容末端写入遥测数据后关闭文件，程序结束。

Claims (7)

1.航天光学遥感相机模拟在轨飞行专用测试设备，其特征在于，该设备包括平台星务计算机模拟器、平台GPS模拟器和地面站遥测遥控终端模拟器；平台星务计算机模拟器与平台GPS模拟器采用一体化共用机壳结构组成模飞专检电箱，所述模飞专检电箱通过CAN总线接收地面站遥测遥控终端发送的参数和控制指令，通过CAN总线发送至航天相机电子学分系统；所述模飞专检电箱通过CAN总线接收航天相机电子学分系统的遥感参数，并通过CAN总线发送至地面站遥测遥控终端模拟器；
所述平台星务计算机模拟器接收地面站遥测遥控终端模拟器发送的卫星数据源信息及控制指令信息，将信息转换为星上数据格式后完成数据同步广播帧的模拟，并实现模拟平台星务计算机将CAN总线数据指令帧发送至航天相机电子学分系统，同时平台星务计算机模拟器接收航天相机电子学分系统遥测参数转发至地面站遥测遥控终端模拟器，由地面站遥测遥控终端模拟器进行解析并显示；
所述平台GPS模拟器接收地面站遥测遥控终端模拟器发送的轨道数据源信息，将该轨道数据源转换为星上轨道数据格式后完成GPS的CAN总线轨道数据广播帧的模拟，并将秒脉冲信号发送至航天相机电子学分系统；
所述地面站遥测遥控终端模拟器向平台星务计算机模拟器提供姿态及姿态角速度数据源，向平台GPS模拟器提供STK轨道数据源，接收、解析并显示平台星务计算机模拟器转发的航天相机电子学分系统遥测参数，同时向测试人员提供人机交互界面。
2.根据权利要求1所述的航天光学遥感相机模拟在轨飞行专用测试设备，其特征在于，所述平台星务计算机模拟器采用DSP TMS320F2812作为主控制器。
3.根据权利要求2所述的航天光学遥感相机模拟在轨飞行专用测试设备，其特征在于，所述TMS320F2812芯片本身集成了一个完整的增强型CAN控制器，支持CAN2.0A和CAN2.0B协议。
4.根据权利要求1所述的航天光学遥感相机模拟在轨飞行专用测试设备，其特征在于，所述CAN总线接口采用电压为5V的SJA1000逻辑器件。
5.根据权利要求1所述的航天光学遥感相机模拟在轨飞行专用测试设备，其特征在于，所述平台GPS模拟器采用集电极开路形式的秒脉冲接口，定时产生集电极开路形式的秒脉冲信号。
6.根据权利要求1所述的航天光学遥感相机模拟在轨飞行专用测试设备，其特征在于，所述地面站遥测遥控终端模拟器由PC机外接CAN分析仪作为主体，采用VC语言开发遥控指令发送界面及遥测指令解析界面。
7.根据权利要求1所述的航天光学遥感相机模拟在轨飞行专用测试设备，其特征在于，所述航天光学遥感相机模拟在轨飞行专用测试设备采用STK软件提取飞行器轨道数据，利用Matlab软件按照飞行器的姿态控制算法对该飞行器姿态进行控制获得飞行器三轴姿态角和姿态角速度数据。
CN2011104090412A 2011-12-09 2011-12-09 航天光学遥感相机模拟在轨飞行专用测试设备 Pending CN102519437A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011104090412A CN102519437A (zh) 2011-12-09 2011-12-09 航天光学遥感相机模拟在轨飞行专用测试设备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011104090412A CN102519437A (zh) 2011-12-09 2011-12-09 航天光学遥感相机模拟在轨飞行专用测试设备

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102519437A true CN102519437A (zh) 2012-06-27

Family

ID=46290440

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011104090412A Pending CN102519437A (zh) 2011-12-09 2011-12-09 航天光学遥感相机模拟在轨飞行专用测试设备

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102519437A (zh)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103115631A (zh) * 2013-01-25 2013-05-22 西安电子科技大学 遥感相机成像参数误差校正系统及方法
CN104697549A (zh) * 2013-12-09 2015-06-10 中国科学院声学研究所 一种用于mems-mimu的标定系统及方法
CN108225739A (zh) * 2017-12-28 2018-06-29 北京空间机电研究所 一种基于总线的航天相机自动寻优系统
CN108282631A (zh) * 2017-01-06 2018-07-13 北京比兴科技有限公司 一体化的空间相机自动化测试系统
CN110844049A (zh) * 2019-11-28 2020-02-28 湖南库里斯智能科技有限公司 一种固定翼无人机控制系统及其控制方法
CN110986886A (zh) * 2019-12-18 2020-04-10 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种双相机动态旋转扫描立体成像的模拟装置
CN111538497A (zh) * 2020-03-26 2020-08-14 航天恒星科技有限公司 一种适用于多星测控管理的配置方法及装置
CN112857399A (zh) * 2021-01-22 2021-05-28 上海机电工程研究所 用于武控系统的便携式舰船综合导航模拟系统、方法及介质
CN113473001A (zh) * 2021-04-07 2021-10-01 北京控制工程研究所 一种基于数字伴随的硬件在回路系统验证系统及方法
CN113610424A (zh) * 2021-08-18 2021-11-05 北京微纳星空科技有限公司 卫星全功能模块化的模拟系统、模拟处理方法及电子设备
CN114090432A (zh) * 2021-11-10 2022-02-25 北京微纳星空科技有限公司 仿真测试的方法、系统、装置、电子设备和存储介质

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060018642A1 (en) * 2004-07-20 2006-01-26 Chaplin David V Mobile laser designated infrared multimedia mapping system
CN101478697A (zh) * 2009-01-20 2009-07-08 中国测绘科学研究院 影像有损压缩质量评价方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060018642A1 (en) * 2004-07-20 2006-01-26 Chaplin David V Mobile laser designated infrared multimedia mapping system
CN101478697A (zh) * 2009-01-20 2009-07-08 中国测绘科学研究院 影像有损压缩质量评价方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
徐伟等: "航天光学相机模拟在轨飞行测试平台设计", 《光电工程》, vol. 38, no. 10, 31 October 2011 (2011-10-31) *

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103115631A (zh) * 2013-01-25 2013-05-22 西安电子科技大学 遥感相机成像参数误差校正系统及方法
CN103115631B (zh) * 2013-01-25 2015-04-08 西安电子科技大学 遥感相机成像参数误差校正系统及方法
CN104697549A (zh) * 2013-12-09 2015-06-10 中国科学院声学研究所 一种用于mems-mimu的标定系统及方法
CN108282631A (zh) * 2017-01-06 2018-07-13 北京比兴科技有限公司 一体化的空间相机自动化测试系统
CN108225739A (zh) * 2017-12-28 2018-06-29 北京空间机电研究所 一种基于总线的航天相机自动寻优系统
CN110844049A (zh) * 2019-11-28 2020-02-28 湖南库里斯智能科技有限公司 一种固定翼无人机控制系统及其控制方法
CN110986886A (zh) * 2019-12-18 2020-04-10 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种双相机动态旋转扫描立体成像的模拟装置
CN111538497A (zh) * 2020-03-26 2020-08-14 航天恒星科技有限公司 一种适用于多星测控管理的配置方法及装置
CN112857399A (zh) * 2021-01-22 2021-05-28 上海机电工程研究所 用于武控系统的便携式舰船综合导航模拟系统、方法及介质
CN113473001A (zh) * 2021-04-07 2021-10-01 北京控制工程研究所 一种基于数字伴随的硬件在回路系统验证系统及方法
CN113473001B (zh) * 2021-04-07 2022-11-11 北京控制工程研究所 一种基于数字伴随的硬件在回路系统验证系统及方法
CN113610424A (zh) * 2021-08-18 2021-11-05 北京微纳星空科技有限公司 卫星全功能模块化的模拟系统、模拟处理方法及电子设备
CN114090432A (zh) * 2021-11-10 2022-02-25 北京微纳星空科技有限公司 仿真测试的方法、系统、装置、电子设备和存储介质

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102519437A (zh) 航天光学遥感相机模拟在轨飞行专用测试设备
CN107544467B (zh) 整星条件下的双星编队控制闭环测试系统及方法
CN111474532B (zh) 车载移动激光雷达测量系统时间同步方法及装置
CN105259787B (zh) 一种组合导航半物理仿真测试同步控制方法
CN103245364B (zh) 一种星敏感器动态性能测试方法
CN103592533A (zh) 一种基于小卫星信息系统的数传天线整星测试方法
CN1869589A (zh) 一种捷联惯性/天文组合导航半实物仿真系统
CN102928846A (zh) 小型无人直升机超低空激光雷达数字地形测绘系统及方法
CN104698486A (zh) 一种分布式pos用数据处理计算机系统实时导航方法
Ye et al. Design and development of a real-time multi-DSPs and FPGA-based DPOS for InSAR applications
CN102168989B (zh) 一种pos方位精度和姿态精度的地面测试方法
Hansen et al. Nonlinear observer design for GNSS-aided inertial navigation systems with time-delayed GNSS measurements
CN113359510B (zh) 北斗卫星导航系统信号模拟器数据实时仿真系统
CN116227112A (zh) 面向遥感卫星星座体系协同的半物理仿真系统与仿真方法
CN109031349B (zh) 一种geo卫星的智能自主运行系统
CN112945242B (zh) 一种卫星在轨自主规划任务最佳时间与姿态的方法
CN103823209A (zh) 用于轻小型合成孔径雷达系统中低成本运动误差测量装置
CN101413801A (zh) 一种无人机实时目标信息解算器和解算的方法
CN103245332A (zh) 大视场空间相机行周期实时调整系统和方法
Kang et al. Software design for mini-type ground control station of UAV
Liu et al. An embedded high-precision gnss-visual-inertial multi-sensor fusion suite
CN205582036U (zh) 无人直升机双天线测姿测向和飞行数据采集记录系统
Chen et al. SINS/BDS tightly coupled integrated navigation algorithm for hypersonic vehicle
Capuano et al. A highly integrated navigation unit for on-orbit servicing missions
Chen et al. SINS/BDS integrated navigation for hypersonic boost-glide vehicles in the launch-centered inertial frame

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20120627