CN116558785B - 控制电路、控制方法和光学遥感卫星点源定标系统 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种控制电路、控制方法和光学遥感卫星点源定标系统。控制电路包括：定位模块，用于获取并输出光学遥感卫星点源定标系统的地理位置信息；微控制器，连接定位模块，用于接收地理位置信息，并根据地理位置信息以及点源定标系统对应的卫星时间，得到太阳俯仰角与太阳方位角；根据目标卫星的卫星俯仰角与卫星方位角，以及太阳俯仰角与太阳方位角，得到第一位置矢量，以及第二位置矢量形成的矢量角的矢量角平分线，并基于矢量角平分线输出控制信号；姿态调控模组，连接微控制器，用于接收控制信号，基于控制信号调整点源定标系统的反射镜面，使镜面法线与位置矢量角平分线重合。本控制电路可以提高光学遥感卫星点源定标系统的自动化程度。
Description
技术领域
本申请涉及航天遥感技术领域，特别是涉及一种控制电路、控制方法和光学遥感卫星点源定标系统。
背景技术
辐射定标与调制传递函数（MTF，Modulation Transfer Function）是评价光学卫星传感器图像质量等性能的重要指标，在自然资源监测、目标识别与判读、信息提取等高分辨卫星遥感数据的应用上具有重要价值。虽然星载遥感器发射前在实验室都进行了严格的性能检测，但是受卫星发射过程中强烈的震动及加速度、发射后由于热聚焦或在太空环境中遥感器的排气过程、运行过程中元器件老化等因素影响，使得光学遥感卫星性能不可避免地会发生衰变，需要在卫星运行期间对其跟踪监测。
目前，在卫星运行期间通常通过对卫星进行在轨定标与质评方法来实现跟踪监测，该方法通常需要选取特定的参照目标，其中点源定标系统具有小型化、轻量化与自动化的特点，相较于其他参照目标，能提高在轨检测的频度与效率。
传统技术中，点源定标系统通常采用反射镜与高精度经纬仪相结合的方式，通过高精度经纬仪的信息控制反射镜角度，来实现光学遥感卫星资源系列与高分系列对其观测成像，进而对遥感器进行在轨定标与质评，但是该点源定标系统通常需要过多的人工干预，自动化程度相对较低。
发明内容
基于此，有必要提供一种可以自动化控制反射镜角度的控制电路、控制方法和光学遥感卫星点源定标系统。
一种控制电路，应用于光学遥感卫星点源定标系统，所述控制电路包括：
定位模块，用于获取并输出所述光学遥感卫星点源定标系统的地理位置信息；
微控制器，连接所述定位模块，用于接收所述地理位置信息，并根据所述地理位置信息以及所述光学遥感卫星点源定标系统对应的卫星时间，得到太阳俯仰角与太阳方位角；根据所述光学遥感卫星点源定标系统对应的目标卫星的卫星俯仰角与卫星方位角，以及所述太阳俯仰角与所述太阳方位角，得到所述目标卫星与所述光学遥感卫星点源定标系统之间的第一位置矢量，以及所述太阳与所述光学遥感卫星点源定标系统之间的第二位置矢量形成的矢量角的矢量角平分线，并基于所述矢量角平分线输出控制信号；
姿态调控模组，连接所述微控制器，用于接收所述控制信号，基于所述控制信号调整所述光学遥感卫星点源定标系统的反射镜面，使所述反射镜面的镜面法线与所述位置矢量角平分线重合。
在其中一个实施例中，所述姿态调控模组包括：俯仰角电机驱动器，所述俯仰角电机驱动器通过第一四通道差动线路驱动芯片与所述微控制器连接，用于调整所述反射镜面的俯仰角；方位角电机驱动器，所述方位角电机驱动器通过第二四通道差动线路驱动芯片与所述微控制器连接，用于调整所述反射镜面的方位角。
在其中一个实施例中，所述姿态调控模组还包括：限位开关，所述限位开关通过光电耦合器与所述微控制器连接，用于在所述限位开关的开关状态打开的情况下，调整所述反射镜面，直至所述反射镜面的俯仰角满足预设俯仰角区间，且所述反射镜面的方位角满足预设方位角区间。
在其中一个实施例中，所述电路还包括：俯仰角编码器，所述俯仰角编码器通过第一存储芯片与所述微控制器连接，用于反馈所述反射镜面的俯仰角；方位角编码器，所述俯仰角编码器通过第二存储芯片与所述微控制器连接，用于反馈所述反射镜面的方位角。
在其中一个实施例中，所述电路还包括通过多个四通道差动线路驱动芯片以及四路差动线路接收器连接至所述微控制器的黑白图像传感器；所述黑白图像传感器，用于采集并输出太阳图像；所述微控制器，用于接收所述太阳图像，并根据所述太阳图像对所述光学遥感卫星点源定标系统的系统坐标系进行校准。
在其中一个实施例中，所述电路还包括：键盘管理芯片，连接所述微控制器，用于将获取到的所述卫星时间、所述卫星俯仰角与卫星方位角，传输给耦合于所述微控制器的数据存储单元；以太网通信芯片，连接所述微控制器，用于利用与所述微控制器连接的无线通信芯片提供的无线通信服务，通过以太网接口，将从远程控制中心接收的所述卫星时间、所述卫星俯仰角与卫星方位角，传输给耦合于所述微控制器的数据存储单元。
在其中一个实施例中，所述电路还包括：步进电机驱动器，所述步进电机驱动器通过步动电机接口与所述微控制器连接，用于驱动所述光学遥感卫星点源定标系统的野外防护罩设备的步进电机，以调整所述野外防护罩设备的开关状态。
在其中一个实施例中，所述电路还包括：内置蓄电池，用于提供初始电压输出；第一电压转换单元，与所述内置蓄电池连接，用于将所述初始电压转换为中间电压；第二电压转换单元，与所述第一电压转换单元连接，用于将所述中间电压转换为目标电压；所述目标电压用于对所述光学遥感卫星点源定标系统控制电路提供电源。
一种控制方法，应用于如上任一项实施例所述的控制电路中的微控制器，所述方法包括以下步骤：
通过定位模块获取光学遥感卫星点源定标系统的地理位置信息；
根据所述光学遥感卫星点源定标系统对应的卫星时间，以及所述地理位置信息，得到太阳俯仰角与太阳方位角；
根据所述光学遥感卫星点源定标系统对应的目标卫星的卫星俯仰角与卫星方位角，以及所述太阳俯仰角与太阳方位角，得到所述目标卫星与所述光学遥感卫星点源定标系统之间的第一位置矢量，以及所述太阳与所述光学遥感卫星点源定标系统之间的第二位置矢量形成的矢量角的矢量角平分线；
根据所述矢量角平分线生成控制信号，发送至姿态调控模组；控制所述光学遥感卫星点源定标系统的反射镜面，使所述反射镜面的镜面法线与所述位置矢量角平分线重合。
一种控制装置，应用于如上任一项实施例所述的控制电路中的微控制器，所述装置包括：
地理位置获取模块，用于通过定位模块获取光学遥感卫星点源定标系统的地理位置信息；
太阳信息获取模块，用于根据所述光学遥感卫星点源定标系统对应的卫星时间，以及所述地理位置信息，得到太阳俯仰角与太阳方位角；
角平分线获取模块，用于根据所述光学遥感卫星点源定标系统对应的目标卫星的卫星俯仰角与卫星方位角，以及所述太阳俯仰角与太阳方位角，得到所述目标卫星与所述光学遥感卫星点源定标系统之间的第一位置矢量，以及所述太阳与所述光学遥感卫星点源定标系统之间的第二位置矢量形成的矢量角的矢量角平分线；
控制信号发送模块，用于根据所述矢量角平分线生成控制信号，发送至姿态调控模组；控制所述光学遥感卫星点源定标系统的反射镜面，使所述反射镜面的镜面法线与所述位置矢量角平分线重合。
一种光学遥感卫星点源定标系统，包括如上任一项实施例所述的控制电路以及反射镜面。
上述应用于光学遥感卫星点源定标系统的控制电路，通过定位模块获取并输出光学遥感卫星点源定标系统的地理位置信息至与定位模块连接的微控制器，可以使微控制器根据接收到的地理位置信息以及光学遥感卫星点源定标系统对应的卫星时间，得到太阳俯仰角与太阳方位角，并且根据光学遥感卫星点源定标系统对应的目标卫星的卫星俯仰角与卫星方位角，以及太阳俯仰角与太阳方位角得到目标卫星与学遥感卫星点源定标系统之间的第一位置矢量，和太阳与光学遥感卫星点源定标系统之间的第二位置矢量形成的矢量角的矢量角平分线，从而根据基于矢量角平分线输出控制信号，来使姿态调控模组调整光学遥感卫星点源定标系统的反射镜面，使得反射镜面的镜面法线与位置矢量角平分线重合。通过上述控制电路，可以根据实时卫星时间和光学遥感卫星点源定标系统的地理位置信息，实时调节光学遥感卫星点源定标系统的反射镜面，使得反射镜面的镜面法线与位置矢量角平分线重合，从而实现了光学遥感卫星点源定标系统的自动化控制，提高了光学遥感卫星点源定标系统的自动化程度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一个实施例中光学遥感卫星点源定标系统的控制电路的结构示意图；
图2为一个实施例中姿态调控模组的结构示意图；
图3为另一个实施例中姿态调控模组的结构示意图；
图4为一个实施例中姿态调控模组的电路连接图；
图5为一个实施例中俯仰角编码器以及方位角编码器的电路连接图；
图6为一个实施例中黑白图像传感器的电路连接图；
图7为一个实施例中键盘管理芯片的电路连接图；
图8为一个实施例中以太网通信芯片的电路连接图；
图9为一个实施例中步进电机驱动器的电路连接图；
图10为一个实施例中电源模块的电路连接图；
图11为一个实施例中光学遥感卫星点源定标系统控制电路电路连接图；
图12为一个实施例中控制方法的流程示意图；
图13为一个实施例中控制装置的结构框图；
图14为一个实施例中光学遥感卫星点源定标系统的结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。
可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一电阻称为第二电阻，且类似地，可将第二电阻称为第一电阻。第一电阻和第二电阻两者都是电阻，但其不是同一电阻。
可以理解，以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。
可以理解，“至少一个”是指一个或多个，“多个”是指两个或两个以上。“元件的至少部分”是指元件的部分或全部。
在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
如图1所示，一实施例的应用于光学遥感卫星点源定标系统的控制电路，包括定位模块100、微控制器200和姿态调控模组300。定位模块100用于获取光学遥感卫星点源定标系统的地理位置信息，并将地理位置信息输出至为与定位模块100的输出端连接的微控制器200。微控制器200则用于接收定位模块100输出的地理位置信息，并根据地理位置信息，以及光学遥感卫星点源定标系统对应的卫星时间，来得到太阳俯仰角与太阳方位角。并且微控制器200还可以根据光学遥感卫星点源定标系统对应的目标卫星，即需要进行在轨定标的卫星的卫星俯仰角与卫星方位角，以及得到的太阳俯仰角与太阳方位角，来计算矢量角平分线，该矢量角平分线是由第一位置矢量和第二位置矢量所形成的矢量角的角平分线，其中第一位置矢量指的是目标卫星与光学遥感卫星点源定标系统之间的位置矢量，而第二位置矢量则指的是太阳与光学遥感卫星点源定标系统之间的位置矢量。姿态调控模组300则与微控制器200的输出端连接，可用于接收微控制器200输出的控制信号，并利用控制信号来调整光学遥感卫星点源定标系统的反射镜面的镜面角度，使得反射镜面的镜面法线与位置矢量角平分线重合，使得反射镜面可以将接收的太阳光反射至目标卫星，从而实现目标卫星的成像。
上述应用于光学遥感卫星点源定标系统的控制电路，通过定位模块100获取并输出光学遥感卫星点源定标系统的地理位置信息至与定位模块连接的微控制器，可以使微控制器200根据接收到的地理位置信息以及光学遥感卫星点源定标系统对应的卫星时间，得到太阳俯仰角与太阳方位角，并且根据光学遥感卫星点源定标系统对应的目标卫星的卫星俯仰角与卫星方位角，以及太阳俯仰角与太阳方位角得到目标卫星与学遥感卫星点源定标系统之间的第一位置矢量，和太阳与光学遥感卫星点源定标系统之间的第二位置矢量形成的矢量角的矢量角平分线，从而根据基于矢量角平分线输出控制信号，来使姿态调控模组300调整光学遥感卫星点源定标系统的反射镜面，使得反射镜面的镜面法线与位置矢量角平分线重合。通过上述控制电路，可以根据实时卫星时间和光学遥感卫星点源定标系统的地理位置信息，实时调节光学遥感卫星点源定标系统的反射镜面，使得反射镜面的镜面法线与位置矢量角平分线重合，从而实现了光学遥感卫星点源定标系统的自动化控制，提高了光学遥感卫星点源定标系统的自动化程度。
在一个实施例中，如图2所示，姿态调控模组300包括：俯仰角电机驱动器301、第一四通道差动线路驱动芯片302、方位角电机驱动器303以及第二四通道差动线路驱动芯片304，其中，俯仰角电机驱动器301以及方位角电机驱动器303可以通过+24V低压伺服电机和ZKS-Y1-0D1-G01低压直流伺服驱动器来实现，而第一四通道差动线路驱动芯片302和第二四通道差动线路驱动芯片304，则可以通过AM26LV31E芯片来实现。
具体来说，俯仰角电机驱动器301可以和第一四通道差动线路驱动芯片302的输出端连接，第一四通道差动线路驱动芯片302则连接微控制器连接200的输出端，该俯仰角电机驱动器301可以用于调节反射镜面的俯仰角。而方位角电机驱动器303可以和第二四通道差动线路驱动芯片304的输出端连接，第二四通道差动线路驱动芯片304则连接微控制器连接200的输出端，该方位角电机驱动器303可以用于调节反射镜面的方位角。姿态调控模组300可以通过俯仰角电机驱动器301以及方位角电机驱动器303调整反射镜面的俯仰角以及方位角，从而实现反射镜面的镜面角度调节，使得反射镜面的镜面法线与位置矢量角平分线重合。
进一步地，如图3所示，姿态调控模组300还可以包括：限位开关305以及光电耦合器306，其中光电耦合器306可以通过PC827或者ILD207等芯片实现。具体来说，限位开关305可以连接光电耦合器306的输出端，并且通过光电耦合器306连接微控制器200。该限位开关305可以用于控制反射镜面的俯仰角以及方位角的调整幅度，当限位开关的开关状态为打开状态时，可以使得反射镜面的俯仰角调整角度满足一个预先设定的俯仰角度区间，同时使得反射镜面的方位角调整角度满足一个预先设定的方位角度区间。
具体来说，电路连接可如图4所示，微控制器的引脚PB1、PB13与PH6和第一四通道差动线路驱动芯片U9连接，之后芯片U9连接俯仰角电机驱动器，用于通过俯仰角电机驱动器调节反射镜面的俯仰角，同时微控制器的引脚PB14、PB15与PB76和第二四通道差动线路驱动芯片U10连接，之后芯片U10连接方位角电机驱动器，用于通过方位角电机驱动器调节反射镜面的方位角。并且微控制器的引脚PG10和PG12和光电耦合器U8连接，之后芯片U8连接限位开关以保证在限位开关开启的状态下，调整的反射镜面的俯仰角满足预设俯仰角区间，且反射镜面的方位角满足预设方位角区间。
在一个实施例中，控制电路还可以包括：俯仰角编码器，俯仰角编码器通过第一存储芯片与微控制器200连接，用于反馈反射镜面的俯仰角；方位角编码器，俯仰角编码器通过第二存储芯片与微控制器200连接，用于反馈反射镜面的方位角。
本实施例中，控制电路中还包括：俯仰角编码器以及方位角编码器，可以用于将反射镜面的二维姿态，即反射镜面的俯仰角以及俯仰角，反馈至微控制器200。其中，俯仰角编码器以及方位角编码器可以通过GES38 HA08RDB-16384绝对值型编码器实现，上述编码器的输出端与存储芯片连接，向微控制器200反馈俯仰角以及俯仰角，即俯仰角编码器可以通过第一存储芯片连接微控制器200，用于向微控制器200反馈反射镜面的俯仰角，而俯仰角编码器则通过第二存储芯片连接微控制器200，用于向微控制器200反馈反射镜面的方位角，该第一存储芯片和第二存储芯片可以通过MAX3485EEASA芯片实现。
具体来说，电路连接可如图5所示，微控制器的引脚PA10、PC5与PA9和第一存储芯片U4连接，之后芯片U4连接俯仰角编码器，该俯仰角编码器可以用于向微控制器200反馈反射镜面的俯仰角，同时微控制器的引脚PA3、PC4与PA2和第二存储芯片U5连接，之后芯片U5连接方位角编码器，该方位角编码器可以用于向微控制器200反馈反射镜面的方位角。
在一个实施例中，控制电路还包括通过多个四通道差动线路驱动芯片连接至微控制器的黑白图像传感器；黑白图像传感器，用于采集并输出太阳图像；微控制器，用于接收太阳图像，并根据太阳图像对光学遥感卫星点源定标系统的系统坐标系进行校准。
为了进一步提高光学遥感卫星点源定标系统的反射镜面控制精度，本实施例中提供的控制电路，还包括黑白图像传感器，该黑白图像传感器可以用于采集太阳图像，并将太阳图像输出至微控制器200，使得微控制器200得以校准光学遥感卫星点源定标系统的系统坐标系。由于准光学遥感卫星点源定标系统所采用的坐标系，即系统坐标系与太阳坐标系有所偏差，为了保证反射镜面调节的精度，本实施例在进行反射镜面调节之前，需要先对系统坐标系进行校准，使系统坐标系与太阳坐标系对齐，该校准的方式可以是基于黑白图像传感器拍摄得到的太阳图像实现。并且，该黑白图像传感器可以通过1280*1024像素的CMOS黑白图像传感器MT9M001C12STM实现。上述黑白图像传感器的输出端可以和多个四通道差动线路驱动芯片，例如AM26LV31E芯片连接，并且每个四通道差动线路驱动芯片又连接由四路差动线路接收器，例如AM26C32芯片，向微控制器200反馈采集得到的太阳图像。之后微控制器200则可以利用采集得到的太阳图像，来实现针对光学遥感卫星点源定标系统的系统坐标系校准，使系统坐标系对齐太阳坐标系。
黑白图像传感器的电路连接可如图6所示，其中黑白图像传感器中的引脚DOUT（2）、DOUT（3）、DOUT（4）以及DOUT（5）和四通道差动线路驱动芯片U19连接，引脚DOUT（6）、DOUT（7）、DOUT（8）以及DOUT（9）和四通道差动线路驱动芯片U20连接，引脚FRAME_VALID、LINE_VALID以及PIXCLK与四通道差动线路驱动芯片U22连接，而引脚SCL、REST以及SCL与四通道差动线路驱动芯片U23连接。同时上述各个四通道差动线路驱动芯片分别与四路差动线路接收器连接，其中芯片U19与四路差动线路接收器U6连接，芯片U20与四路差动线路接收器U8连接，芯片U22与四路差动线路接收器U9连接，芯片U23与四路差动线路接收器U11连接，之后上述各个四路差动线路接收器可以连接至微控制器200。
本实施例中，控制电路中还设置黑白图像传感器，可以用于采集太阳图像并输出至微控制器200，由微控制器200进行系统坐标系校准，以进一步提高反射镜面的控制精度。
在一个实施例中，控制电路还可以包括：键盘管理芯片，连接微控制器200，用于将获取到的卫星时间、卫星俯仰角与卫星方位角，传输给耦合于微控制器200的数据存储单元。
本实施例中，控制电路还可以包括键盘管理芯片，该键盘管理芯片可以是CH452A芯片，该芯片的输入端连接有多个按键，可以包含功能键、数字键以及方向键等等，而键盘管理芯片的输出端则连接微控制器200。该键盘管理芯片可以用于向微控制器200输入参数，并将输入的参数，例如输入的卫星时间、卫星俯仰角和卫星方位角，传输至与微控制器200耦合的数据存储单元中存储。该数据存储单元可以是预先设置于微控制器200中的数据存储单元，也可以是微控制器200外接的数据存储单元。
键盘管理芯片的电路连接可如图7所示，键盘管理芯片CH452A的输入端连接有24个按键，分别为按键S1-按键S24，并且键盘管理芯片的输出端连接微控制器200的引脚PC13、PH2、PH3以及PA7。
在一个实施例中，控制电路还可以包括：以太网通信芯片，连接微控制器200，用于利用与微控制器200连接的无线通信芯片提供的无线通信服务，通过以太网接口，将从远程控制中心接收的卫星时间、卫星俯仰角与卫星方位角，传输给耦合于微控制器200的数据存储单元。
远程控制中心是用于远程将控制参数输入控制电路的服务器，可以用于实现在控制电路无人值守的情况下，对控制电路进行远程控制工作，该远程控制中心可以通过无线通信传输，将控制参数，例如卫星时间、卫星俯仰角和卫星方位角，远程传输至以太网接口，再由以太网接口通过以太网通信芯片传输至与微控制器200耦合的数据存储单元中存储，来实现控制参数的远程传输。其中，无线通信传输服务可以是由与微控制器200连接的无线通信芯片，即WIFI芯片实现，例如可以是ATK-ESP8266芯片，该无线通信芯片通过无线通信接口连接微控制器200，而以太网通信芯片则可以是通过TCP-232-V4芯片实现。
以太网通信芯片的电路连接可如图8所示，以太网接口J2的输出端连接有以太网通信芯片TCP-232-V4，即芯片U3，之后以太网通信芯片的输出端连接微控制器200的引脚PA1、PA0、PA12以及PA11。而无线通信芯片，则可以通过无线通信接口，即WIFI模块接口J13连接微控制器200的引脚PD11、PC12、PD2、PA4。
在一个实施例中，控制电路还可以包括：步进电机驱动器，步进电机驱动器通过步动电机接口与微控制器200连接，用于驱动光学遥感卫星点源定标系统的野外防护罩设备的步进电机，以调整野外防护罩设备的开关状态。
野外防护罩设备是用于保护光学遥感卫星点源定标系统的防护设备，为了减少光学遥感卫星点源定标系统的野外损伤，光学遥感卫星点源定标系统还设置有光学遥感卫星点源定标系统，只有在进行点源定标过程中，该野外防护罩设备才会启动，该野外防护罩设备可以被步进电机驱动来启动。而步进电机驱动器则是用于驱动步进电机的驱动器。具体来说，步进电机驱动器可以是SMD57驱动器，该驱动器可以驱动57H24两相步进电机，用于微控制器200开关点源定标系统的野外防护罩设备。
步进电机驱动器的电路连接可如图9所示，步进电机驱动器J6连接有步进电机控制接口，并且该控制接口与微控制器200的引脚PE4、PE5以及PE6连接。
在一个实施例中，控制电路还可以包括：内置蓄电池，用于提供初始电压输出；第一电压转换单元，与内置蓄电池连接，用于将初始电压转换为中间电压；第二电压转换单元，与第一电压转换单元连接，用于将中间电压转换为目标电压；目标电压用于对光学遥感卫星点源定标系统控制电路提供电源。
其中，初始电压指的是内置蓄电池的输出电压，该电压可以是﹢24V，而中间电压则是初始电压经过第一电压转换单元后的电压，该中间电压可以是+5V，而第二电压转换单元则是用于对中间电压进行转换，得到目标电压的单元，该目标电压可以用于对光学遥感卫星点源定标系统控制电路提供电源，例如可以是+3.3V。
具体来说，第一电压转换单元可以是LM2596芯片，该芯片可以将内置蓄电池输出﹢24V电源转化为+5V电源，而第二电压转换单元则可以是LM1117芯片，该芯片可以将+5V电源转化为+3.3V电源供电路使用。
本实施例中控制电路的电源模块的电路连接图可如图10所示，内置蓄电池J1与第一电压转换单元U1连接，而第一电压转换单元U1则可以和第二电压转换单元U2连接，从而转换成目标电压用于对控制电路进行供电。
在一个实施例中，还提供了一种光学遥感卫星点源定标系统控制电路，如图11所示，该电路包括微控制器模块、定位模块、姿态调控与反馈模块、太阳图像采集模块、键盘与显示模块、远程通讯模块、防护罩运控与限位模块、电源模块、温湿度检测模块、数据存储模块。综合控制电路主要以STM32F429单片机为主控制器，通过定位模块获取点源定标系统的时间和工作点的地理位置信息，通过太阳位置算法计算出太阳的俯仰角和方位角，并根据系统设定的卫星时间、俯仰角和方位角得到太阳与卫星位置的矢量角平分线，进而通过姿态调控的俯仰轴和方位轴伺服电机使反射镜面法线与矢量角平分线重合，以将太阳光反射至光学卫星相机入瞳。微控制器模块主要是单片机作为主控制器的中央处理模块；定位模块主要是点源定标系统地理位置信息获取模块；姿态调控与反馈模块主要是由俯仰方位二维运动控制模块与位置检测模块组成；太阳图像采集模块主要是由光学镜头与黑白图像传感器组成；键盘与显示模块主要是由按键模块与液晶显示模块组成；远程通讯模块主要是由WIFI通信模块与以太网通讯模块组成；防护罩运控与限位模块主要是由防护罩运动控制模块与限位保护开关组成；电源模块主要是由内置蓄电池模块与220V市电供电模块组成；温湿度检测模块主要是点源定标系统的环境气象参数获取模块；数据存储模块主要是存储芯片模块。
微控制器模块主要是以STM32F429单片机作为主控制器，带摄像头接口DCMI和LCD控制器，最多可提供6个SPI、3个I2C、2个CAN、8路串口，包含晶振系统与复位电路等，对点源定标系统定位信息、太阳图像数据与姿态运动控制参数等进行处理；
定位模块主要是GPS/北斗定位芯片ATK1218-BD，获取点源定标系统的地理位置信息，并同步系统时间；
俯仰方位二维运动控制模块主要是由两组+24V低压伺服电机和ZKS-Y1-0D1-G01低压直流伺服驱动器实现的，通过微控制器模块产生并发送脉冲信号来控制点源定标系统姿态运动；
位置检测模块主要是由GES38 HA08RDB-16384绝对值型编码器实现对点源定标系统的二维姿态实时检测并反馈给微控制器模块；
太阳图像采集模块主要是由1280*1024像素的CMOS黑白图像传感器MT9M001C12STM实现，获取太阳图像并以差分信号方式传输至微控制器模块处理，进而对点源定标系统进行高精度姿态调控；
按键模块主要是由键盘管理芯片CH452实现的，电路有功能键、数字键、方向键等共计22个按键；
液晶显示模块主要是由7寸的TFT LCD液晶屏实现的，可实时显示太阳图像、点源定标系统姿态参数等信息；
WIFI通信模块是由ATK-ESP8266芯片实现的，用于点源定标系统与远程控制中心的无线通信；
以太网通信模块是由TCP-232-V4芯片实现的，用于点源定标系统与远程控制中心的以太网通信；
防护罩运控与限位模块主要是由57H24两相步进电机和SMD57驱动器及机械开关实现的，用于微控制器开关点源定标系统的野外防护罩设备及极限位置保护；
电源模块主要是由LM2596将内置蓄电池输出﹢24V电源转化为+5V电源，再由LM1117将其转化为+3.3V电源供电路使用；
温湿度检测模块是由可输出14位湿度值和12位温度值的SHT11温湿度传感器实现的，用于给点源定标系统提供环境气象参数；
数据存储模块主要是AT24C02存储芯片，用于存储点源定标系统的设置参数与显示参数等信息，并具有掉电保护功能。
在一个实施例中，还提供了一种控制方法，该控制方法应用于如上任一项实施例所述的控制电路中的微控制器，如图12所示，该方法可以包括以下步骤：
步骤S1201，通过定位模块获取光学遥感卫星点源定标系统的地理位置信息；
步骤S1202，根据光学遥感卫星点源定标系统预先设定的卫星时间，以及地理位置信息，得到太阳俯仰角与太阳方位角。
定位模块在获取到光学遥感卫星点源定标系统的地理位置信息，则可以将地理位置信息发送至微处理器，之后微处理器则可以基于光学遥感卫星点源定标系统对应的卫星时间，以及上述地理位置信息通过太阳位置算法计算出太阳俯仰角与太阳方位角。
步骤S1203，根据光学遥感卫星点源定标系统对应的目标卫星的卫星俯仰角与卫星方位角，以及太阳俯仰角与太阳方位角，得到目标卫星与光学遥感卫星点源定标系统之间的第一位置矢量，以及太阳与光学遥感卫星点源定标系统之间的第二位置矢量形成的矢量角的矢量角平分线。
第一位置矢量指的是目标卫星与光学遥感卫星点源定标系统之间的位置矢量，而第二位置矢量则指的是太阳与光学遥感卫星点源定标系统之间的位置矢量，矢量角平分线则指的是由第一位置矢量与第二位置矢量形成的矢量角的角平分线。具体来说，微处理器得到卫星俯仰角与卫星方位角，以及太阳俯仰角与太阳方位角之后，还可以利用上述俯仰角与方位角确定出由第一位置矢量与第二位置矢量形成的矢量角的矢量角平分线。
步骤S1204，根据矢量角平分线生成控制信号，发送至姿态调控模组；控制光学遥感卫星点源定标系统的反射镜面，使反射镜面的镜面法线与位置矢量角平分线重合。
最后，微处理器还可以基于确定出的矢量角平分线来生成控制信号，发送至姿态调控模组，由姿态调控模组控制光学遥感卫星点源定标系统的反射镜面，使反射镜面的镜面法线与位置矢量角平分线重合。通过该方式可使得反射镜面将接收的太阳光反射至目标卫星，从而实现目标卫星的成像。
上述控制方法中，通过如上任一项实施例所述的控制电路中的微控制器，该微控制器可以通过定位模块获取光学遥感卫星点源定标系统的地理位置信息；根据光学遥感卫星点源定标系统对应的卫星时间，以及地理位置信息，得到太阳俯仰角与太阳方位角；根据光学遥感卫星点源定标系统对应的目标卫星的卫星俯仰角与卫星方位角，以及太阳俯仰角与太阳方位角，得到目标卫星与光学遥感卫星点源定标系统之间的第一位置矢量，以及太阳与光学遥感卫星点源定标系统之间的第二位置矢量形成的矢量角的矢量角平分线；根据矢量角平分线生成控制信号，发送至姿态调控模组；控制光学遥感卫星点源定标系统的反射镜面，使反射镜面的镜面法线与位置矢量角平分线重合。本方法可以根据实时卫星时间和光学遥感卫星点源定标系统的地理位置信息，实时调节光学遥感卫星点源定标系统的反射镜面，使得反射镜面的镜面法线与位置矢量角平分线重合，从而实现了光学遥感卫星点源定标系统的自动化控制，提高了光学遥感卫星点源定标系统的自动化程度。
基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种用于实现上述所涉及的控制方法的控制装置。该装置所提供的解决问题的实现方案与上述方法中所记载的实现方案相似，故下面所提供的一个或多个控制装置实施例中的具体限定可以参见上文中对于控制方法的限定，在此不再赘述 。
在一个实施例中，如图13所示，提供了一种控制装置，应用于如上任一项实施例所述的控制电路中的微控制器，包括：地理位置获取模块1301、太阳信息获取模块1302、角平分线获取模块1303和控制信号发送模块1304，其中：
地理位置获取模块1301，用于通过定位模块获取光学遥感卫星点源定标系统的地理位置信息；
太阳信息获取模块1302，用于根据光学遥感卫星点源定标系统对应的卫星时间，以及地理位置信息，得到太阳俯仰角与太阳方位角；
角平分线获取模块1303，用于根据光学遥感卫星点源定标系统对应的目标卫星的卫星俯仰角与卫星方位角，以及太阳俯仰角与太阳方位角，得到目标卫星与光学遥感卫星点源定标系统之间的第一位置矢量，以及太阳与光学遥感卫星点源定标系统之间的第二位置矢量形成的矢量角的矢量角平分线；
控制信号发送模块1304，用于根据矢量角平分线生成控制信号，发送至姿态调控模组；控制光学遥感卫星点源定标系统的反射镜面，使反射镜面的镜面法线与位置矢量角平分线重合。
上述控制装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，还提供了一种光学遥感卫星点源定标系统，如图14所示，包括如上任一项实施例所述的控制电路1401以及反射镜面1402。
在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种控制电路，其特征在于，应用于光学遥感卫星点源定标系统，所述控制电路包括：
定位模块，用于获取并输出所述光学遥感卫星点源定标系统的地理位置信息；
微控制器，连接所述定位模块，用于接收所述地理位置信息，并根据所述地理位置信息以及所述光学遥感卫星点源定标系统对应的卫星时间，得到太阳俯仰角与太阳方位角；根据所述光学遥感卫星点源定标系统对应的目标卫星的卫星俯仰角与卫星方位角，以及所述太阳俯仰角与所述太阳方位角，得到所述目标卫星与所述光学遥感卫星点源定标系统之间的第一位置矢量，以及所述太阳与所述光学遥感卫星点源定标系统之间的第二位置矢量形成的矢量角的矢量角平分线，并基于所述矢量角平分线输出控制信号；
姿态调控模组，连接所述微控制器，用于接收所述控制信号，基于所述控制信号调整所述光学遥感卫星点源定标系统的反射镜面，使所述反射镜面的镜面法线与所述位置矢量角平分线重合；
所述电路还包括通过多个四通道差动线路驱动芯片以及四路差动线路接收器连接至所述微控制器的黑白图像传感器；
所述黑白图像传感器，用于采集并输出太阳图像；
所述微控制器，用于接收所述太阳图像，并根据所述太阳图像对所述光学遥感卫星点源定标系统的系统坐标系进行校准；
所述电路还包括：以太网通信芯片，连接所述微控制器，用于利用与所述微控制器连接的无线通信芯片提供的无线通信服务，通过以太网接口，将从远程控制中心接收的所述卫星时间、所述卫星俯仰角与卫星方位角，传输给耦合于所述微控制器的数据存储单元。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述姿态调控模组包括：
俯仰角电机驱动器，所述俯仰角电机驱动器通过第一四通道差动线路驱动芯片与所述微控制器连接，用于调整所述反射镜面的俯仰角；
方位角电机驱动器，所述方位角电机驱动器通过第二四通道差动线路驱动芯片与所述微控制器连接，用于调整所述反射镜面的方位角。
3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述姿态调控模组还包括：
限位开关，所述限位开关通过光电耦合器与所述微控制器连接，用于在所述限位开关的开关状态打开的情况下，调整所述反射镜面，直至所述反射镜面的俯仰角满足预设俯仰角区间，且所述反射镜面的方位角满足预设方位角区间。
4.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述电路还包括：
俯仰角编码器，所述俯仰角编码器通过第一存储芯片与所述微控制器连接，用于反馈所述反射镜面的俯仰角；
方位角编码器，所述俯仰角编码器通过第二存储芯片与所述微控制器连接，用于反馈所述反射镜面的方位角。
5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述俯仰角编码器以及方位角编码器为GES38 HA08RDB-16384绝对值型编码器。
6.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电路还包括：
键盘管理芯片，连接所述微控制器，用于将获取到的所述卫星时间、所述卫星俯仰角与卫星方位角，传输给耦合于所述微控制器的数据存储单元。
7.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电路还包括：
步进电机驱动器，所述步进电机驱动器通过步动电机接口与所述微控制器连接，用于驱动所述光学遥感卫星点源定标系统的野外防护罩设备的步进电机，以调整所述野外防护罩设备的开关状态。
8.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电路还包括：
内置蓄电池，用于提供初始电压输出；
第一电压转换单元，与所述内置蓄电池连接，用于将所述初始电压转换为中间电压；
第二电压转换单元，与所述第一电压转换单元连接，用于将所述中间电压转换为目标电压；所述目标电压用于对所述光学遥感卫星点源定标系统控制电路提供电源。
9.一种控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1至8任一项所述的控制电路中的微控制器，所述方法包括以下步骤：
通过定位模块获取光学遥感卫星点源定标系统的地理位置信息；
根据所述光学遥感卫星点源定标系统对应的卫星时间，以及所述地理位置信息，得到太阳俯仰角与太阳方位角；
根据所述光学遥感卫星点源定标系统对应的目标卫星的卫星俯仰角与卫星方位角，以及所述太阳俯仰角与太阳方位角，得到所述目标卫星与所述光学遥感卫星点源定标系统之间的第一位置矢量，以及所述太阳与所述光学遥感卫星点源定标系统之间的第二位置矢量形成的矢量角的矢量角平分线；
根据所述矢量角平分线生成控制信号，发送至姿态调控模组；控制所述光学遥感卫星点源定标系统的反射镜面，使所述反射镜面的镜面法线与所述位置矢量角平分线重合。
10.一种光学遥感卫星点源定标系统，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的控制电路以及反射镜面。
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