CN111381530A - 应用于空间遥感载荷的集成控制系统 - Google Patents

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张达
王小朋
李哲
李巍
高志良
孙振亚
赵越
刘栋斌
刘衍峰
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Abstract

本发明公开了一种应用于空间遥感载荷的集成控制系统，其包括：主动热控测温单元，其与分布至载荷表面的多路热敏电阻连接，每一路热敏电阻用于采集温度信息；主动热控执行单元，其与分布至载荷表面多个加热片连接；外部通信及控制接口单元；内部通信接口单元；FPGA功能扩展单元，其分别与主动热控执行单元、外部通信及控制接口单元、内部通信接口单元连接；DSP处理及控制单元，其分别与主动热控测温单元、FPGA功能扩展单元、外部通信及控制接口单元连接。本发明DSP处理及控制单元、主动热控测温单元和主动热控执行单元集成于集成控制系统，因此，减小了应用该集成控制系统的空间遥感载荷的体积、减轻了重量以及降低了功耗。

Description

应用于空间遥感载荷的集成控制系统
技术领域
本发明涉及空间遥感载荷的的控制技术领域，尤其涉及一种应用于空间遥感载荷的集成控制系统。
背景技术
要保证航天遥感相机、深空探测载荷以及天基天文探测载荷等各类型空间遥感载荷的在轨可靠运行并充分实现各项功能技术指标要求，必须要有一套完善的载荷主控制器系统。同时，由于空间遥感载荷所处外层空间环境的特殊性，需要采用充分的载荷热控措施保证载荷处于一定的工作温度区间，以保证载荷仪器设备的正常工作和满足功能及性能要求。现有的空间遥感载荷主控制器和热控单机系统各部分设计相对独立、导致系统互联复杂、载荷整体体积、重量及功耗难以有效减小。
发明内容
本发明的目的在于提供一种应用于空间遥感载荷的集成控制系统，以解决现有的空间遥感载荷主控制器和热控单机系统各部分设计相对独立，导致系统互联复杂、载荷整体体积、重量及功耗难以有效减小等技术问题。
为了解决上述问题，本发明提供了一种应用于空间遥感载荷的集成控制系统，其包括：
主动热控测温单元，其与分布至载荷表面的多路热敏电阻连接，每一路热敏电阻用于采集温度信息；
主动热控执行单元，其与分布至载荷表面多个加热片连接；
外部通信及控制接口单元；
内部通信接口单元；
FPGA功能扩展单元，其分别与主动热控执行单元、外部通信及控制接口单元、内部通信接口单元连接；
DSP处理及控制单元，其分别与主动热控测温单元、FPGA功能扩展单元、外部通信及控制接口单元连接，主动热控测温单元和DSP处理及控制单元两者之间进行信息交互，用于实现温度模拟量的数字量化实时采集；主动热控执行单元、FPGA功能扩展单元和DSP处理及控制单元三者之间进行信息交互，用于实现多点加热。
作为本发明的进一步改进，其还包括：
供电单元，其包括线性稳压器，供电单元用于接收载荷二次电源系统输出的电信号，并提供电信号至集成控制系统。
作为本发明的进一步改进，主动热控测温单元包括第一电平调理电路和第一模/数转换器，动热控测温单元用于通过多路热敏电阻实现多路温度模拟量的数字量化实时采集。
作为本发明的进一步改进，主动热控执行单元包括功率驱动电路，主动热控执行单元用于通过功率驱动电路实现多个加热片的加热功率可调的多点加热。
作为本发明的进一步改进，外部通信及控制接口单元包括专用通讯协议电路、总线接口匹配电路和控制接口电路，外部通信及控制接口单元用于实现不同空间遥感载荷与载荷平台间的专用协议通讯和控制。
作为本发明的进一步改进，内部通信接口单元包括接口发送电路和接口接收电路，内部通信接口单元用于实现当前空间遥感载荷内部多个电子学系统间通讯协议和时序的同步控制。
作为本发明的进一步改进，FPGA功能扩展单元包括FPGA芯片、第二模/数转换器和第二电平调理电路，FPGA功能扩展单元用于实现对DSP总线接口扩展、DSP外围存储器接口总线功能复用、当前空间遥感载荷内部的电子学系统所需的时序同步、控制信号以及通讯接口扩展。
作为本发明的进一步改进，DSP处理及控制单元包括DSP数字信号处理器、程序存储器、数据存储器和看门狗电路，DSP处理及控制单元用于接收控制信号和数据信息，反馈载荷的工作状态信息、解析数据信息以生成控制命令，控制载荷内部电子学系统的上下电、主备切换、工作模式和工作参数。
与现有技术相比，本发明DSP处理及控制单元、主动热控测温单元和主动热控执行单元集成于同一块集成控制系统，因此，减小了应用该集成控制系统的空间遥感载荷的体积、减轻了该空间遥感载荷的重量以及降低了该空间遥感载荷的功耗。进一步地，本发明在该集成控制系统上集成了外部通信及控制接口单元和内部通信接口单元，降低了电子学系统连接的复杂性。进一步地，在该集成控制系统上集成了FPGA功能扩展单元，提升了该集成控制系统的扩展功能。
附图说明
图1为本发明应用于空间遥感载荷的集成控制系统一个实施例的框架结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，附图中类似的组件标号代表类似的组件。显然，以下将描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1展示了本发明应用于空间遥感载荷的集成控制系统的一个实施例。在本实施例中，如图1所示，该应用于空间遥感载荷的集成控制系统包括主动热控测温单元1、主动热控执行单元2、外部通信及控制接口单元3、内部通信接口单元4、FPGA功能扩展单元5、DSP处理及控制单元6和供电单元7。
其中，主动热控测温单元1与分布至载荷表面的多路热敏电阻连接，每一路热敏电阻用于采集温度信息；主动热控执行单元2与分布至载荷表面多个加热片连接。FPGA功能扩展单元5分别与主动热控执行单元2、外部通信及控制接口单元3、内部通信接口单元4连接；DSP处理及控制单元6分别与主动热控测温单元1、FPGA功能扩展单元5、外部通信及控制接口单元3连接，主动热控测温单元1和DSP处理及控制单元6两者之间进行信息交互，用于实现温度模拟量的数字量化实时采集；主动热控执行单元2、FPGA功能扩展单元5和DSP处理及控制单元6三者之间进行信息交互，用于实现多点加热。
本实施例DSP处理及控制单元、主动热控测温单元和主动热控执行单元集成于同一块集成控制系统，因此，减小了应用该集成控制系统的空间遥感载荷的体积、减轻了该空间遥感载荷的重量以及降低了该空间遥感载荷的功耗。进一步地，本发明在该集成控制系统上集成了外部通信及控制接口单元和内部通信接口单元，降低了电子学系统连接的复杂性。进一步地，在该集成控制系统上集成了FPGA功能扩展单元，提升了该集成控制系统的扩展功能。
在本实施例的基础上，其他实施例中，供电单元7包括线性稳压器，供电单元7用于接收载荷二次电源系统输出的电信号，并提供电信号至集成控制系统。
具体地，供电单元7接收载荷二次电源系统输出的电信号，并提供空间遥感载荷所需的各种电源电压。
在本实施例的基础上，其他实施例中，主动热控测温单元1包括第一电平调理电路和第一模/数转换器，动热控测温单元用于通过多路热敏电阻实现多路温度模拟量的数字量化实时采集。
在本实施例的基础上，其他实施例中，主动热控执行单元2包括功率驱动电路，主动热控执行单元2用于通过功率驱动电路实现多个加热片的加热功率可调的多点加热。
在本实施例的基础上，其他实施例中，外部通信及控制接口单元3包括专用通讯协议电路、总线接口匹配电路和控制接口电路，外部通信及控制接口单元3用于实现不同空间遥感载荷与载荷平台间的专用协议通讯和控制。
在本实施例中，上述实施例中描述的总线包括1553B、CAN总线、SpaceWire总线、光纤总线等的一种或多种。
在本实施例的基础上，其他实施例中，内部通信接口单元4包括接口发送电路和接口接收电路，内部通信接口单元4用于实现当前空间遥感载荷内部多个电子学系统间通讯协议和时序的同步控制。
在本实施例中，上述实施例描述的接口包括RS422接口、RS485接口、并行接口中的一种或多种。
进一步地，内部通信接口单元4与FPGA功能扩展单元5之间的信息交互，实现通信新的交换。
在本实施例的基础上，其他实施例中，FPGA功能扩展单元5包括FPGA芯片、第二模/数转换器和第二电平调理电路，FPGA功能扩展单元5用于实现对DSP总线接口(控制、地址、数据)扩展、DSP外围存储器接口总线功能复用、当前空间遥感载荷内部的电子学系统所需的时序同步、控制信号以及通讯接口扩展。
在本实施例的基础上，其他实施例中，DSP处理及控制单元6包括DSP数字信号处理器、程序存储器、数据存储器和看门狗电路，DSP处理及控制单元6用于接收控制信号和数据信息，反馈载荷的工作状态信息、解析数据信息以生成控制命令，控制载荷内部电子学系统的上下电、主备切换、工作模式和工作参数。
进一步地，该DSP处理及控制单元6还安装有主动热控策略算法程序，该主动热控策略算法程序用于实现根据空间遥感载荷类型不同，实现实时像移补偿功能等。
在本实施例的基础上，其他实施例中，DSP处理及控制单元6与外部通信及控制接口单元3、FPGA功能扩展单元5、主动热控测温单元1互联进行数据、地址和控制信号交互，以实现温控功能。
在本实施例的基础上，其他实施例中，FPGA功能扩展单元5、DSP处理及控制单元6、内部通信接口单元4和主动热控执行单元2互联进行数据、地址和控制信号交互，以实现多点加热功能。
以上对发明的具体实施方式进行了详细说明，但其只作为范例，本发明并不限制与以上描述的具体实施方式。对于本领域的技术人员而言，任何对该发明进行的等同修改或替代也都在本发明的范畴之中，因此，在不脱离本发明的精神和原则范围下所作的均等变换和修改、改进等，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (8)

1.一种应用于空间遥感载荷的集成控制系统，其特征在于，其包括：
主动热控测温单元，其与分布至载荷表面的多路热敏电阻连接，每一路热敏电阻用于采集温度信息；
主动热控执行单元，其与分布至所述载荷表面多个加热片连接；
外部通信及控制接口单元；
内部通信接口单元；
FPGA功能扩展单元，其分别与所述主动热控执行单元、所述外部通信及控制接口单元、所述内部通信接口单元连接；
DSP处理及控制单元，其分别与所述主动热控测温单元、所述FPGA功能扩展单元、所述外部通信及控制接口单元连接，所述主动热控测温单元和所述DSP处理及控制单元两者之间进行信息交互，用于实现温度模拟量的数字量化实时采集；所述主动热控执行单元、所述FPGA功能扩展单元和所述DSP处理及控制单元三者之间进行信息交互，用于实现多点加热。
2.根据权利要求1所述的应用于空间遥感载荷的集成控制系统，其特征在于，其还包括：
供电单元，其包括线性稳压器，所述供电单元用于接收载荷二次电源系统输出的电信号，并提供电信号至所述集成控制系统。
3.根据权利要求1所述的应用于空间遥感载荷的集成控制系统，其特征在于，所述主动热控测温单元包括第一电平调理电路和第一模/数转换器，所述动热控测温单元用于通过多路热敏电阻实现多路温度模拟量的数字量化实时采集。
4.根据权利要求1所述的应用于空间遥感载荷的集成控制系统，其特征在于，所述主动热控执行单元包括功率驱动电路，所述主动热控执行单元用于通过所述功率驱动电路实现多个加热片的加热功率可调的多点加热。
5.根据权利要求1所述的应用于空间遥感载荷的集成控制系统，其特征在于，所述外部通信及控制接口单元包括专用通讯协议电路、总线接口匹配电路和控制接口电路，所述外部通信及控制接口单元用于实现不同空间遥感载荷与载荷平台间的专用协议通讯和控制。
6.根据权利要求1所述的应用于空间遥感载荷的集成控制系统，其特征在于，所述内部通信接口单元包括接口发送电路和接口接收电路，所述内部通信接口单元用于实现当前空间遥感载荷内部多个电子学系统间通讯协议和时序的同步控制。
7.根据权利要求1所述的应用于空间遥感载荷的集成控制系统，其特征在于，所述FPGA功能扩展单元包括FPGA芯片、第二模/数转换器和第二电平调理电路，所述FPGA功能扩展单元用于实现对DSP总线接口扩展、DSP外围存储器接口总线功能复用、当前空间遥感载荷内部的电子学系统所需的时序同步、控制信号以及通讯接口扩展。
8.根据权利要求1所述的应用于空间遥感载荷的集成控制系统，其特征在于，所述DSP处理及控制单元包括DSP数字信号处理器、程序存储器、数据存储器和看门狗电路，所述DSP处理及控制单元用于接收控制信号和数据信息，反馈载荷的工作状态信息、解析所述数据信息以生成控制命令，控制载荷内部电子学系统的上下电、主备切换、工作模式和工作参数。
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