CN116929374A - 一种地球敏感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及航空航天技术领域，特别涉及一种地球敏感器。包括：壳体；设置于壳体内部的红外探测器、模拟电路板、接口电路板、LTU电路板、二次电源模块、光学镜头和快门，模拟电路板上设置有多路电源电路，接口电路板上设置有接口电路，LTU电路板上设置有LTU电路；红外探测器设置于壳体的底部，模拟电路板、接口电路板、LTU电路板和二次电源模块依次设置于红外探测器的四周、光学镜头设置于红外探测器的上方；二次电源模块分别与每路电源电路电连接，每路电源电路分别与红外探测器和接口电路电连接，接口电路与LTU电路电连接，每路电源电路分别用于给红外探测器提供不同压力等级的电压。本发明提供的地球敏感器使用使用寿命较长。

Description

一种地球敏感器

技术领域

本发明涉及航空航天技术领域，特别涉及一种地球敏感器。

背景技术

红外探测器是地球敏感器的重要组成部分，地球敏感器搭载于航天器上。在航天器飞行过程中，通过外探测器拍摄地球的红外图像，并通过比较拍摄到的红外图像的中心与探测器像元中心的位置偏差，确定不同时刻航天器的对地位姿，并通过其对地位姿判断航天器是否偏航以及是否需要调整。

然而，相关技术中，红外探测器使用寿命较短，严重影响航天器的对地飞行。

发明内容

基于现有红外探测器使用寿命较短的问题，本发明实施例提供了一种地球敏感器。

第一方面，本发明实施例提供了一种地球敏感器，包括：

壳体；

设置于所述壳体内部的红外探测器、模拟电路板、接口电路板、LTU电路板、二次电源模块、光学镜头和快门，所述模拟电路板上设置有多路电源电路，所述接口电路板上设置有接口电路，所述LTU电路板上设置有LTU电路；

所述红外探测器设置于所述壳体的底部，所述模拟电路板、所述接口电路板、所述LTU电路板和所述二次电源模块依次设置于所述红外探测器的四周、所述光学镜头设置于所述红外探测器的上方；

所述二次电源模块分别与每路所述电源电路电连接，每路所述电源电路分别与所述红外探测器和所述接口电路电连接，所述接口电路与所述LTU电路电连接，每路所述电源电路分别用于给所述红外探测器提供不同压力等级的电压。

在一种可能的设计中，所述LTU电路通过所述红外探测器的配置端口按照第一时间间隔刷新配置字。

在一种可能的设计中，每路所述电源电路均包括电源芯片、电流设置模块和电压采样电路，所述电源芯片分别与所述电流设置模块以及所述电压采样电路电连接，所述电流设置模块用于为所述电源芯片设置过流值，所述电压采样电路用于采集流过所述电源芯片的电压；

所述二次电源模块分别与每个所述电源芯片电连接，所述二次电源模块用于为每个所述电源芯片提供初始电压，每个所述电源芯片分别用于对所述初始电压进行预处理，以得到不同压力等级的电压。

在一种可能的设计中，所述二次电源模块包括继电器，每个所述电源芯片和每个所述电压采样电路分别与外部的上位机电连接，所述上位机用于获取流过每个所述电源芯片的电流值和电压值，并通过比较所述电流值与所述过流值的差值，和/或所述电压值与基准电压值的差值控制所述继电器的通断。

第二方面，本发明实施例还提供了一种提高地球敏感器使用寿命的方法，所述地球敏感器包括壳体、设置于所述壳体内部的红外探测器、模拟电路板、接口电路板、LTU电路板、二次电源模块、光学镜头和快门；

所述方法包括：

将所述红外探测器设置于所述壳体的底部；

将所述模拟电路板、所述接口电路板、所述LTU电路板和所述二次电源模块依次设置于所述红外探测器的四周；

将所述光学镜头设置于所述红外探测器的上方。

在一种可能的设计中，所述方法还包括：

每隔第一时间间隔，利用所述红外探测器的配置端口刷新配置字。

在一种可能的设计中，所述模拟电路板上设置有多路电源电路，所述接口电路板上设置有接口电路，所述LTU电路板上设置有LTU电路，所述二次电源模块分别与每路所述电源电路电连接，每路所述电源电路分别与所述红外探测器和所述接口电路电连接，所述接口电路与所述LTU电路电连接；

所述方法还包括：

利用所述多路电源电路为所述红外探测器提供不同压力等级的电压。

在一种可能的设计中，每路所述电源电路均包括电源芯片、电流设置模块和电压采样电路，所述电源芯片分别与所述电流设置模块以及所述电压采样电路电连接，所述二次电源模块分别与每个所述电源芯片电连接；

所述利用所述多路电源电路为所述红外探测器提供不同压力等级的电压，包括：

利用所述二次电源模块为每个所述电源芯片提供初始电压；

利用每个所述电源芯片分别对所述初始电压进行预处理，以得到不同压力等级的电压。

在一种可能的设计中，所述二次电源模块包括继电器，每个所述电源芯片和每个所述电压采样电路分别与外部的上位机电连接；

所述方法还包括：

利用所述电流设置模块为每个所述电源芯片设置过流值；

利用所述电压采样电路采集流过每个所述电源芯片的电压值；

每隔第二时间间隔，利用所述上位机获取流过每个所述电源芯片的电流值和电压值，并通过比较所述电流值与所述过流值的差值，和/或所述电压值与基准电压值的差值控制所述继电器的通断。

在一种可能的设计中，所述通过比较所述电流值与所述过流值的差值，和/或所述电压值与基准电压值的差值控制所述继电器的通断，包括：

判断获取到的电流值是否超过与其对应的过流值，若是，向所述继电器发送关闭信号，若否，则不进行处理；和/或

判断获取到的电压值是否低于与其对应的预设电压限值，若是，向所述继电器发送关闭信号，若否，则不进行处理。

本发明实施例提供了一种地球敏感器。包括壳体，设置于壳体内部的红外探测器、模拟电路板、接口电路板、LTU电路板、二次电源模块、光学镜头和快门。通过将红外探测器放置于壳体的底部中心，将模拟电路板、接口电路板、LTU电路板和二次电源模块设置于红外探测器的四周，可以形成等效的金属腔室，金属腔室具有反射电磁波的作用。因此，通过将红外探测器置于等效金属腔室内，可以极大地降低辐照到红外探测器的电离总剂量，从而提高红外探测器的使用寿命。由此可见，本发明提供的地球敏感器使用使用寿命较长。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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是本发明一个实施例提供的一种地球敏感器的平面结构示意图；

图2是本发明另一实施例提供的一种地球敏感器的平面结构示意图；

图3是本发明一实施例提供的一种提高地球敏感器使用寿命的方法的流程示意图。

附图标记：

1-壳体；2-红外探测器；3-模拟电路板；4-接口电路板；5-LTU电路板；6-二次电源模块；7-光学镜头；8-上位机；

31-电源芯片；32-电流设置模块；33-电压采样电路。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做出创造性劳动的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。

下面描述以上构思的具体实现方式。

请参考图1，本发明实施例提供了一种地球敏感器2，包括：

壳体1；

设置于壳体1内部的红外探测器2、模拟电路板3、接口电路板4、LTU电路板5、二次电源模块6、光学镜头7和快门，模拟电路板3、接口电路板4、和LTU电路板5的板面均为金属板，二次电源模块6具有金属外壳；模拟电路板3上设置有多路电源电路，接口电路板4上设置有接口电路，LTU电路板5上设置有LTU电路；

红外探测器2设置于壳体1的底部，模拟电路板3、接口电路板4、LTU电路板5和二次电源模块6依次设置于红外探测器2的四周、光学镜头7设置于红外探测器2的上方；

二次电源模块6分别与每路电源电路电连接，每路电源电路分别与红外探测器2和接口电路电连接，接口电路与LTU电路电连接，每路电源电路分别用于给红外探测器2提供不同压力等级的电压。

本实施例通过将红外探测器2放置于壳体1的底部中心，将模拟电路板3、接口电路板4、LTU电路板5和二次电源模块6设置于红外探测器2的四周，可以形成等效的金属腔室，金属腔室具有反射电磁波的作用。因此，通过将红外探测器2置于等效金属腔室内，可以极大地降低辐照到红外探测器2的电离总剂量，从而提高红外探测器2的使用寿命。由此可见，本发明提供的地球敏感器使用使用寿命较长。

需要说明的是，辐照遇到金属会衰减，因此，用金属将红外探测器2进行包裹可以有效降低照射到红外探测器2上的累积辐照量。但是飞行器允许地球敏感器的重量是有限的，因此，只能利用本身的组件增加红外探测器2外围的等效金属厚度。本申请利用地球敏感器的本身组件将红外探测器2包围，即模拟电路板3、接口电路板4、LTU电路板5和二次电源模块6在光学镜头7周围围成一圈，在满足工艺规范要求的前提下各组件之间缝隙越小越好，从而在不增加额外重量的前提下，可以极大地提高红外探测器2的使用寿命。

在一些实施方式中，壳体1为长方体结构，包括上盖板、底板、前侧板、后侧板、左侧板和右侧板。红外探测器2靠近底板安装，上盖板上设置有开孔，可以让光线进入光学镜头7。此外，为了保证地球敏感器的强度，前侧板、后侧板、左侧板和右侧板的厚度均大于3mm。另外，红外探测器2的上方依次安装快门和光学镜头7，光学镜头7的材料为锗，如此，光学镜头7在透红外光的同时，还可以抗空间辐射，使辐射衰减，进一步降低红外探测器2的辐照量。当然，光学镜头7的材料还可以是硫系玻璃，本申请不做具体限定。

飞行器在轨运行时，地球敏感器除了受辐照影响外，也会受到单粒子的影响。单粒子为高能粒子，在有些情况下会使红外探测器2中的配置字发生翻转，如使配置字由0变成1或者由1变成0，从而影响红外探测器2的可靠性。

为避免上述问题，在一些实施方式中，LTU电路通过红外探测器2的配置端口按照第一时间间隔刷新配置字。

该实施例通过刷新配置字，可以使发生异常的电路恢复正常，提高地球敏感器的可靠性。此外，第一时间间隔为红外探测器2读出一帧图像的时间，从而保证读出的每帧图像都是正确的。

如图2所示，在一些实施方式中，每路电源电路均包括电源芯片31、电流设置模块32和电压采样电路33，电源芯片31分别与电流设置模块32以及电压采样电路33电连接，电流设置模块32用于为电源芯片31设置过流值，电压采样电路33用于采集流过电源芯片31的电压；

二次电源模块6分别与每个电源芯片31电连接，二次电源模块6用于为每个电源芯片31提供初始电压，每个电源芯片31分别用于对初始电压进行预处理，以得到不同压力等级的电压。

在该实施例中，二次电源模块6只能提供±12V和5V的电压，且包含噪声，然而红外探测器2需要稳定的电源。因此，需要通过电源芯片31将从二次电源模块6输出的电压进行预处理，如降噪和降压处理，得到稳定的、符合红外探测器2使用要求的电压。

在一些实施方式中，不同压力等级的电压为+11V、+3.3V和+1.8V，其中，使用+11V的电压给探测器内部的像元供电，使用+3.3V的电压给读出的模拟电路供电，使用+1.8V的电压给数字电路供电。当然，用户可以根据红外探测器2的实际情况确定具体的电压值，本申请并不以此为限。

还需要说明的是，高能单粒子的存在不仅容易发生单粒子翻转，还会发生单粒子闩锁，单粒子闩锁会形成新的电流通路，使红外探测器2的电源芯片31发生过电流，使芯片烧毁，影响红外探测器2的使用寿命和可靠性。

为解决上述问题，在一些实施方式中，二次电源模块6包括继电器，每个电源芯片31和每个电压采样电路33分别与外部的上位机8电连接，上位机8用于获取流过每个电源芯片31的电流值和电压值，并通过比较电流值与过流值的差值，和/或电压值与基准电压值的差值控制继电器的通断。

在该实施例中，通过监测流过每个电源芯片31的电流值和电压值，并将电流值与过流值进行比较，或者将电压值与基准电压值进行比较，可以判断电源芯片31是否发生了单粒子闩锁。若是，则应关闭二次电源模块6，停止为地球敏感器敏感器供电，待地球敏感器敏感器稳定一段时间后，如10秒，再重新为地球敏感器敏感器供电，如此，可以防止电源芯片31被烧毁，提高其使用寿命和可靠性。

在一些实施方式中，过流值为相应电源芯片31最大电流值的两倍。即电流值大于最大电流值的两倍时，则关闭二次电源模块6。这是由于地球敏感器在实际运行中也会存在电流波动，若过流值取值太小，则会导致没有发生单粒子闩锁而异常关机的情况。若过流值取值太大，则会导致已经发生单粒子闩锁而未及时关机的情况。

在一些实施方式中，当电压值低于基准电压值的80％时，即电压值与基准电压值的差值大于基准电压值的20％时，则判定已经发生单粒子闩锁，此时应关闭二次电源模块6。

请参考图3，本发明实施例还提供了一种提高地球敏感器使用寿命的方法，地球敏感器包括壳体1、设置于壳体1内部的红外探测器2、模拟电路板3、接口电路板4、LTU电路板5、二次电源模块6、光学镜头7和快门；

方法包括：

步骤300，将红外探测器2设置于壳体1的底部；

步骤302，将模拟电路板3、接口电路板4、LTU电路板5和二次电源模块6依次设置于红外探测器2的四周；

步骤304，将光学镜头7设置于红外探测器2的上方。

本实施例方法通过将红外探测器2放置于壳体1的底部中心，将模拟电路板3、接口电路板4、LTU电路板5和二次电源模块6设置于红外探测器2的四周，可以形成等效的金属腔室，金属腔室具有反射电磁波的作用。因此，通过将红外探测器2置于等效金属腔室内，可以极大地降低辐照到红外探测器2的电离总剂量，从而提高红外探测器2的使用寿命。

在一些实施方式中，方法还包括：

每隔第一时间间隔，利用红外探测器2的配置端口刷新配置字。

在一些实施方式中，模拟电路板3上设置有多路电源电路，接口电路板4上设置有接口电路，LTU电路板5上设置有LTU电路，二次电源模块6分别与每路电源电路电连接，每路电源电路分别与红外探测器2和接口电路电连接，接口电路与LTU电路电连接；

方法还包括：

利用多路电源电路为红外探测器2提供不同压力等级的电压。

在一些实施方式中，每路电源电路均包括电源芯片31、电流设置模块32和电压采样电路33，电源芯片31分别与电流设置模块32以及电压采样电路33电连接，二次电源模块6分别与每个电源芯片31电连接；

利用多路电源电路为红外探测器2提供不同压力等级的电压，包括：

利用二次电源模块6为每个电源芯片31提供初始电压；

利用每个电源芯片31分别对初始电压进行预处理，以得到不同压力等级的电压。

在一些实施方式中，二次电源模块6包括继电器，每个电源芯片31和每个电压采样电路33分别与外部的上位机8电连接；

方法还包括：

利用电流设置模块32为每个电源芯片31设置过流值；

利用电压采样电路33采集流过每个电源芯片31的电压值；

每隔第二时间间隔，利用上位机8获取流过每个电源芯片31的电流值和电压值，并通过比较电流值与过流值的差值，和/或电压值与基准电压值的差值控制继电器的通断。

在一些实施方式中，通过比较电流值与过流值的差值，和/或电压值与基准电压值的差值控制继电器的通断，包括：

判断获取到的电流值是否超过与其对应的过流值，若是，向继电器发送关闭信号，若否，则不进行处理；和/或

判断获取到的电压值是否低于与其对应的预设电压限值，若是，向继电器发送关闭信号，若否，则不进行处理。

在该步骤中，第二时间间隔可以与第一时间间隔相同，或者根据工程经验确定，本申请不做具体限定。

可以理解的是，本发明实施例示意的结构并不构成对一种地球敏感器的具体限定。在本发明的另一些实施例中，一种地球敏感器可以包括比图示更多或者更少的部件，或者组合某些部件，或者拆分某些部件，或者不同的部件布置。图示的部件可以以硬件、软件或者软件和硬件的组合来实现。

上述一种提高地球敏感器使用寿命的方法由于与本发明一种地球敏感器的实施例基于同一构思，具体内容可参见本发明地球敏感器实施例中的叙述，此处不再赘述。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个…”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同因素。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种地球敏感器，其特征在于，包括：

壳体；

设置于所述壳体内部的红外探测器、模拟电路板、接口电路板、LTU电路板、二次电源模块、光学镜头和快门，所述模拟电路板、所述接口电路板、和所述LTU电路板的板面均为金属板，所述二次电源模块具有金属外壳；所述模拟电路板上设置有多路电源电路，所述接口电路板上设置有接口电路，所述LTU电路板上设置有LTU电路；

所述红外探测器设置于所述壳体的底部，所述模拟电路板、所述接口电路板、所述LTU电路板和所述二次电源模块依次设置于所述红外探测器的四周、所述光学镜头设置于所述红外探测器的上方；

所述二次电源模块分别与每路所述电源电路电连接，每路所述电源电路分别与所述红外探测器和所述接口电路电连接，所述接口电路与所述LTU电路电连接，每路所述电源电路分别用于给所述红外探测器提供不同压力等级的电压。

2.根据权利要求1所述的地球敏感器，其特征在于，所述LTU电路通过所述红外探测器的配置端口按照第一时间间隔刷新配置字。

3.根据权利要求1所述的地球敏感器，其特征在于，每路所述电源电路均包括电源芯片、电流设置模块和电压采样电路，所述电源芯片分别与所述电流设置模块以及所述电压采样电路电连接，所述电流设置模块用于为所述电源芯片设置过流值，所述电压采样电路用于采集流过所述电源芯片的电压；

所述二次电源模块分别与每个所述电源芯片电连接，所述二次电源模块用于为每个所述电源芯片提供初始电压，每个所述电源芯片分别用于对所述初始电压进行预处理，以得到不同压力等级的电压。

4.根据权利要求3所述的地球敏感器，其特征在于，所述二次电源模块包括继电器，每个所述电源芯片和每个所述电压采样电路分别与外部的上位机电连接，所述上位机用于获取流过每个所述电源芯片的电流值和电压值，并通过比较所述电流值与所述过流值的差值，和/或所述电压值与基准电压值的差值控制所述继电器的通断。

5.一种提高地球敏感器使用寿命的方法，其特征在于，所述地球敏感器包括壳体、设置于所述壳体内部的红外探测器、模拟电路板、接口电路板、LTU电路板、二次电源模块、光学镜头和快门；

所述方法包括：

将所述红外探测器设置于所述壳体的底部；

将所述模拟电路板、所述接口电路板、所述LTU电路板和所述二次电源模块依次设置于所述红外探测器的四周；

将所述光学镜头设置于所述红外探测器的上方。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

每隔第一时间间隔，利用所述红外探测器的配置端口刷新配置字。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述模拟电路板上设置有多路电源电路，所述接口电路板上设置有接口电路，所述LTU电路板上设置有LTU电路，所述二次电源模块分别与每路所述电源电路电连接，每路所述电源电路分别与所述红外探测器和所述接口电路电连接，所述接口电路与所述LTU电路电连接；

所述方法还包括：

利用所述多路电源电路为所述红外探测器提供不同压力等级的电压。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，每路所述电源电路均包括电源芯片、电流设置模块和电压采样电路，所述电源芯片分别与所述电流设置模块以及所述电压采样电路电连接，所述二次电源模块分别与每个所述电源芯片电连接；

所述利用所述多路电源电路为所述红外探测器提供不同压力等级的电压，包括：

利用所述二次电源模块为每个所述电源芯片提供初始电压；

利用每个所述电源芯片分别对所述初始电压进行预处理，以得到不同压力等级的电压。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述二次电源模块包括继电器，每个所述电源芯片和每个所述电压采样电路分别与外部的上位机电连接；

所述方法还包括：

利用所述电流设置模块为每个所述电源芯片设置过流值；

利用所述电压采样电路采集流过每个所述电源芯片的电压值；

每隔第二时间间隔，利用所述上位机获取流过每个所述电源芯片的电流值和电压值，并通过比较所述电流值与所述过流值的差值，和/或所述电压值与基准电压值的差值控制所述继电器的通断。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述通过比较所述电流值与所述过流值的差值，和/或所述电压值与基准电压值的差值控制所述继电器的通断，包括：

判断获取到的电流值是否超过与其对应的过流值，若是，向所述继电器发送关闭信号，若否，则不进行处理；和/或

判断获取到的电压值是否低于与其对应的预设电压限值，若是，向所述继电器发送关闭信号，若否，则不进行处理。