CN114326473A - 空间光学遥感器在轨运行的程控指令电路 - Google Patents

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Abstract

本发明适用空间光学遥感器控制技术领域，提供了一种空间光学遥感器在轨运行的程控指令电路，所述电路包括主份电路和备份电路，所述主份电路与备份电路结构相同，所述主份电路与备份电路的输入端、输出端均分别连接；所述主份电路包括程控拍摄模块和程控停摄模块，所述程控拍摄模块和程控停摄模块的电路结构相同，所述程控拍摄模块的输入端与所述程控停摄模块的输入端电连接。基于冷备份设计，将主份电路与备份电路连接在一起进行分析，并且在有可能发生潜在通路处进行二极管隔离，从而提高空间光学遥感器的安全可靠性设计。

Description

空间光学遥感器在轨运行的程控指令电路
技术领域
本发明属于空间光学遥感器控制技术领域，尤其涉及一种空间光学遥感器在轨运行的程控指令电路。
背景技术
地面在控制空间在轨运行的空间光学遥感器时，主要通过发送指令，空间光学遥感器接收到地面指令后执行调节焦距、拍摄、停摄、存储等一系列操作。在某型号空间高分辨率相机设计中，通过硬件与软件相结合设计了程控拍摄与程控停摄的程控指令。其中，程控拍摄指令可以执行相机从拍摄到数据存储等一系列动作，程控停摄指令可以执行拍摄结束命令。
在硬件电路设计方面，程控拍摄与程控停摄的指令由CPU发送开关遥控指令至灵敏型继电器执行相应操作。航天电磁继电器是国防武器系统中实现信号传递、负载切换、电路保护与控制、系统隔离等功能的关键机电元件。航天电磁继电器可靠性指标与技术水平要求极高，其具有转换深度高、多路同步转换、灵敏度高、动作速度快、体积小、功耗低、输入输出比大、抗干扰能力强等固态电子器件无法替代的优点，因此广泛应用于航空航天以及国防工业等各个领域。
由于航天电磁继电器的作用重大，只要一支继电器失效就可能造成严重的后果和重大的损失，航天电磁继电器的可靠性直接影响整个航天宇航系统的可靠性。
然而，由于相机在空间运行的环境可能是常温或低温环境，目前的空间光学遥感器中，程控指令电路在常温下指令执行正常，但是在低温下指令经常出现执行异常。严重影响了空间光学遥感器在轨运行时的可靠性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种空间光学遥感器在轨运行的程控指令电路，旨在解决现有技术中空间光学遥感器在轨运行时的可靠性较差的技术问题。
本发明提供了一种空间光学遥感器在轨运行的程控指令电路，所述电路包括主份电路和备份电路，所述主份电路与备份电路结构相同，所述主份电路与备份电路的输入端、输出端均分别连接；所述主份电路包括程控拍摄模块和程控停摄模块，所述程控拍摄模块和程控停摄模块的电路结构相同，所述程控拍摄模块的输入端与所述程控停摄模块的输入端电连接；所述程控拍摄模块包括依次串联连接的输入端、第一二极管、继电器；所述继电器包括第一输入端、第二输入端和继电器输出端，所述第一输入端与所述第一二极管电连接，所述第二输入端用于接收程控拍摄指令，所述继电器输出端与所述程控拍摄模块的输出端电连接。
优选的，所述程控拍摄模块还包括第一电阻，所述第一二极管与所述继电器的第一输入端通过所述第一电阻电连接。
优选的，所述程控拍摄模块还包括第二二极管，所述第二二极管串联于所述继电器的第一输入端与第二输入端之间。
优选的，所述程控拍摄模块还包括第二电阻，所述继电器输出端与所述程控拍摄模块的输出端通过所述第二电阻所述电连接。
优选的，所述程控拍摄模块还包括去耦电容，所述程控拍摄模块的输出端通过所述去耦电容与地电连接。
优选的，所述继电器的型号为2JL0.5-1/IV28A。
本发明基于冷备份设计，将主份电路与备份电路连接在一起进行分析，并且在有可能发生潜在通路处进行二极管隔离，从而提高空间光学遥感器的安全可靠性设计。
附图说明
图1是本发明实施例一示出的空间光学遥感器在轨运行的程控指令电路结构框图示意图；
图2是本发明实施例一示出的空间光学遥感器在轨运行的程控指令电路结构图；
图3是本发明实施例一示出的空间光学遥感器在轨运行的程控指令电路的另一种结构图；
图4是根据一示例性实施例示出的一种程控指令电路简图；
图5是本发明实施例一示出的空间光学遥感器在轨运行的程控指令电路的实验波形图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述：
实施例一：
图1-2示出本实施例提供的空间光学遥感器在轨运行的程控指令电路。如附图1-2所示，本实施例提供的空间光学遥感器在轨运行的程控指令电路X包括主份电路A和备份电路B，所述主份电路A与备份电路B结构相同，所述主份电路A与备份电路B的输入端、输出端均分别连接。
所述主份电路A包括程控拍摄模块A1和程控停摄模块A2，所述程控拍摄模块A1和程控停摄模块A2的电路结构相同，所述程控拍摄模块B1的输入端与所述程控停摄模块B2的输入端电连接。
所述备份电路B包括程控拍摄模块B1和程控停摄模块B2，所述程控拍摄模块B1和程控停摄模块B2的电路结构相同，所述程控拍摄模块B1的输入端与所述程控停摄模块B2的输入端电连接。
以主份电路A中的程控拍摄模块A1为例，程控拍摄模块A1包括依次串联连接的输入端、第一二极管(如图2-3中为V4)、继电器(如图2-3中为K12)；所述继电器包括第一输入端、第二输入端和继电器输出端，所述第一输入端与所述第一二极管电连接，所述第二输入端用于接收程控拍摄指令，所述继电器输出端与所述程控拍摄模块A1的输出端电连接。
由于温度降低影响了降低了继电器的线圈阻抗，所以降低了继电器的动作电位。所以，本发明是基于冷备份设计，将主份电路与备份电路连接在一起进行分析，并且在有可能发生潜在通路处进行二极管隔离，从而提高空间光学遥感器的安全可靠性设计。
具体的，程控拍摄模块A1还包括第一电阻(如图2-3中为并联连接的R175和R130)，所述第一二极管与所述继电器的第一输入端通过所述第一电阻电连接，通过第一电阻，对端口进行限流保护。
程控拍摄模块A1还包括第二二极管(如图2-3中并联连接的V69和V66)，所述第二二极管串联于所述继电器的第一输入端与第二输入端之间，该第二二极管为防瞬变效应的二极管，防止过大的瞬态电压对电路造成损害。
程控拍摄模块A1还包括第二电阻(如图2-3中的R157)，所述继电器输出端与所述程控拍摄模块的输出端通过所述第二电阻所述电连接，通过第二电阻，对端口进行限流保护。
程控拍摄模块A1还包括去耦电容(如图2-3中的C27)，所述程控拍摄模块A1的输出端通过去耦电容与地电连接，以对程控拍摄模块A1输出端的高频信号进行过滤。
可选的，继电器的型号为2JL0.5-1/IV28A。
下面，将结合图2-3示出的空间光学遥感器在轨运行的程控指令电路图进行原理说明。
由于主份电路与备份电路的结构相同，因此以主份电路为例进行说明。主份电路或备份电路只有一侧的继电器参与工作，对于主份电路，外部发送“程控拍摄”指令时，主份电路的继电器工作，而备份电路的继电器是不工作的。图2-3中，V4为预防潜在通路的二极管，R175及R130为限流电阻，V66及V69为防瞬变效应的二极管，K2为继电器。当程控指令信号ZT_UP信号发生变化时，将切换继电器K2产生ZT_UP_IN_Z信号，从而实现主份的拍摄动作。主份的停摄及备份的拍摄停摄指令原理与之相同。
由图2-3可以看出，在外部发送程控拍摄指令时，电流通道仅为：JDQ_29V_Z—>V4—>R175/R130—>继电器K12—>地，并不会存在其他的电流通路，有效提高了空间光学遥感器的安全可靠性。
从而有效由于温度降低影响了降低了继电器的线圈阻抗，所以降低了继电器的动作电位。所以，本发明是基于冷备份设计，将主份电路与备份电路连接在一起进行分析，并且在有可能发生潜在通路处进行二极管隔离，从而提高空间光学遥感器的安全可靠性设计。
图4是根据一示例性示出的程控指令电路简图。程控指令采用灵敏型继电器切换方式响应，当收到某一个遥控指令时，继电器控制线圈负端接地，线圈导通，内部开关从高电平状态切到低电平状态，产生一个脉冲，供内部FPGA识别。
指令开关继电器采用冷备份设计，在主、备份电路中各有两个继电器，分别响应程控拍摄和程控停摄指令，外部的遥控指令输入既作为主份遥控指令的控制，又作为备份程控指令的控制，主备份电路不同时上电。
当外部发送“程控拍摄”指令时，主份电路的继电器D1_Z工作，D2_Z是不工作的，不会产生D1_Z、D2_Z同时有效的情况，电流通道为：+29V_Z—>V1_Z—>R1_Z—>一次地。
但由于备份电路的存在，这个电路实际上存在潜在的其他回路：+29V_Z—>V1_Z—>R2_Z—>V3_B—>R1_B—>一次地，即在主体关继电器D2_Z上有电流通过。
当继电器为2JL0.5-2，额定电压28V时，实验用继电器线圈电阻为(1±10％)2.9KΩ。通过建立电路模型，得到R2_Z的负端电压公式为：
Figure BDA0003382315570000061
线圈电阻范围2.61KΩ～2.19KΩ，二极管压降按0.3V计算，R2_Z的负端电压范围为13V～16V。继电器在额定电压28V供电情况下，室温25°时，动作电压范围为0～16V，而当温度降低，由于继电器的线圈为漆包线，主要材质为铜线，铜线的阻抗随温度的降低而减小，动作电压随铜线阻抗的减小而减小，因此随温度降低，动作电压减小，即越到低温段越容易触发动作。分析图4中的电路简图，该电路中还存在电流通路：+29V_Z—>V1_Z—>R2_Z—>V3_B—>R1_B—>一次地。
而本发明的程控指令电路在接收程控指令时，仅存在电流通路：JDQ_29V_Z—>V4—>R175/R130—>继电器K12—>地，并不会存在其他的电流通路，从而有效提高了空间光学遥感器的安全可靠性。
图5是本发明验证的实验波形图。由上至下：第1根波形线表示程控拍摄继电器输出指令、第2根波形线表示程控停摄继电器输出指令、第3根波形线表示程控拍摄继电器输入指令、第4根波形线表示程控停摄继电器输入指令。由此可见，该程控指令电路能够有效对程控拍摄继电器输入指令进行响应。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种空间光学遥感器在轨运行的程控指令电路，其特征在于，所述电路包括主份电路和备份电路，所述主份电路与备份电路结构相同，所述主份电路与备份电路的输入端、输出端均分别连接；所述主份电路包括程控拍摄模块和程控停摄模块，所述程控拍摄模块和程控停摄模块的电路结构相同，所述程控拍摄模块的输入端与所述程控停摄模块的输入端电连接；
所述程控拍摄模块包括依次串联连接的输入端、第一二极管、继电器；所述继电器包括第一输入端、第二输入端和继电器输出端，所述第一输入端与所述第一二极管电连接，所述第二输入端用于接收程控拍摄指令，所述继电器输出端与所述程控拍摄模块的输出端电连接。
2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述程控拍摄模块还包括第一电阻，所述第一二极管与所述继电器的第一输入端通过所述第一电阻电连接。
3.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述程控拍摄模块还包括第二二极管，所述第二二极管串联于所述继电器的第一输入端与第二输入端之间。
4.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述程控拍摄模块还包括第二电阻，所述继电器输出端与所述程控拍摄模块的输出端通过所述第二电阻所述电连接。
5.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述程控拍摄模块还包括去耦电容，所述程控拍摄模块的输出端通过所述去耦电容与地电连接。
6.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述继电器的型号为2JL0.5-1/IV28A。
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