一种基于FPGA的星载微波辐射计的控制装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于FPGA的星载微波辐射计的控制系统及方法所述系统包含1553通信模块、数据采集模块、AGC控制模块和天线控制模块。其中1553通信模块负责将地面的指令传输到各个模块，控制整个星载微波辐射计的状态、天线的扫描模式、AGC的设置。数据采集模块负责采集数据采集电路里的星载微波辐射计的科学数据和温度等辅助数据，将这些数据传输给1553通信模块，再由1553通信模块将数据打包传到卫星控制中心再传到地面。AGC控制模块负责执行地面AGC设置的指令。天线控制模块执行地面天线扫描模式的指令，并将天线的状态和角度值传给1553通信模块，再由1553通信模块传到卫星控制中心再传到地面。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种基于FPGA的星载微波辐射计的控制系统及方法所述系统包含1553通信模块、数据采集模块、AGC控制模块和天线控制模块。其中1553通信模块负责将地面的指令传输到各个模块，控制整个星载微波辐射计的状态、天线的扫描模式、AGC的设置。数据采集模块负责采集数据采集电路里的星载微波辐射计的科学数据和温度等辅助数据，将这些数据传输给1553通信模块，再由1553通信模块将数据打包传到卫星控制中心再传到地面。AGC控制模块负责执行地面AGC设置的指令。天线控制模块执行地面天线扫描模式的指令，并将天线的状态和角度值传给1553通信模块，再由1553通信模块传到卫星控制中心再传到地面。【专利说明】-种基于FPGA的星载微波辐射计的控制装置及方法
本专利技术涉及一种星载微波辐射计的控制装置，即本专利技术涉及一种基于FPGA的星 载微波辐射计的控制装置及方法。
技术介绍
国内在以往的星载微波遥感器的设计中，数字处理部分的设计有两种方法，一种 是采用以80C31器件为中心来进行设计的，外围电路则由分立的数字电路芯片构成。采用 这种方法进行设计的优点是技术成熟，技术风险较小，可以利用的资源多。由于受该微处理 器芯片和外围电路的限制，传统方案的缺点是所占体积较大，功耗高。另一种方法是基于 SRAM的FPGA芯片设计的，这种方法虽然达到了系统小型化的要求，但是由地球大气层中自 然产生的高能量中子引起SRAM的存储数据产生翻转。而且这两种方法都是基于处理器技 术的，程序按流水线流程控制各外围器件分时工作，在各外围模块同时需要控制的时候就 体现出该控制方法的缺陷了。 以Flash技术和反熔丝技术为基础的现场可编程门阵列（FPGA)具有抗配置翻转 的免疫能力，这为航天应用提供了更可靠的保障，减少了因为高能量中子引起的再配置损 耗。本专利技术基于现场可编程门阵列实现的控制装置采用模块化设计的方法，较以程序流程 化控制的的体系而言，各模块可以同时并行工作，提高了控制的效率，是数据的采集和通信 具有更高的实时性。
技术实现思路
本专利技术目的在于，为克服上述问题本专利技术提供了一种基于FPGA的星载微波辐射 计的控制装置及方法。 为了实现上述目的，本专利技术提供了一种基于FPGA的星载微波辐射计的控制装置， 其特征在于，所述装置包含： 数据采集电路，用于数据采集； 数据采集模块，用于控制数据采集电路进行包含科学数据和温度数据的采集，并 将采集得到的数据传输至1553通信模块； AGC控制模块，用于执行地面发送的AGC设置的指令；和 天线控制模块，用于执行地面天线扫描模式的指令，并将天线的状态和角度值传 至1553通信模块；和 1553通信模块，用于将地面的指令传输至所述数据采集模块、AGC控制模块和天 线控制模块，控制星载微波辐射计的状态、天线的扫描模式和AGC的设置，并将数据采集模 块采集的数据及收到的天线状态和角度值传到卫星控制中心； 其中，所述数据采集电路为：若干个并联的隔离运放、隔离运放的输出与多路选择 器相连，所述多路选择器的输出与一数模转换器相连，该数据采集电路用于分时段的将多 个通道的科学数据及多路温度数据转换为数字数据供所述数据采集模块进行采集，所述数 据采集模块用于控制多路选择器进行某个时刻的通道选择。 上述技术方案中，所述AGC控制电路包含N个D/A转换器，该AGC控制电路由所述 AGC控制模块控制； 所述AGC控制模块通过1553通信模块接收地面的各通道AGC注入的数值，控制所 述AGC控制电路设置各通道AGC注入的数值;AGC控制模块还根据所述数据采集模块提供 的采集数据，判断采集的辐射计接收机通道的输出电压是否在预先设定的一个数值范围之 内，如果超出该预定的数值范围，则自动调整AGC的数值，否则不调整AGC的数值，且当自动 调整AGC数值时具体按二分法调整，即当大于某个较大值时AGC的值往下调，小于某个较小 值时往上调，所述较大值和较小值依据统计学方法获得； 其中，通过所述AGC控制电路控制接收机的增益使接收机的输出在某一设定的范 围之内。 上述数据采集电路的第一级的运放隔离能提供一个无穷大的输入阻抗； 数据采集模块给多路选择器一个选通某一路的编码，被选通的该路信号通过多路 选择器的输出端口进入AD转换器等待转换，然后数据采集模块给AD转换器开始转换的指 令，AD转换器将该路待转换的电压信号转换为数字信号输出到数字总线端口等待数据采集 模块读取； 数据采集模块通过控制多路选择器和AD转换器分时将多个通道的科学数据及多 路温度数据等辅助数据转换成数字数据发送给1553通信模块打包。 此外，本专利技术还提供一种基于FPGA的星载微波辐射计的控制方法，所述方法通过 1553B通信模块接收控制指令，分别对数据采集模块、AGC控制模块和天线控制模块进行控 制，具体包含如下步骤： 步骤101)根据地面指令控制AGC控制模块的各通道数据的设置和AGC控制自动 和非自动模式； 步骤102)控制数据采集模块的采集周期和顺序； 步骤103)设置天线控制模块的扫描模式； 其中，1553B通信模块还把AGC控制模块、数据采集模块和天线控制模块的数据和 信息打包传至地面，用于地面的实时监控。 上述步骤101)具体为： AGC控制模块通过1553通信模块接收地面的各通道AGC注入的数值，将该数值换 算成AGC控制电路所需的编码，具体为：先输出要注入的通道号编码选通该通道的D/A转换 器，然后将转换好的AGC数值编码输出到AGC数据总线，AGC控制电路的D/A转换器将其转 换成模拟的电压量输出给接收机的AGC控制端口；所述AGC控制电路为若干路并行的数模 转换器，每个数模转换器同时接收AGC控制模块发出的通道选通码以及AGC数据。 上述步骤102)具体为： 数据采集电路为：若干个并联的隔离运放、隔离运放的输出与多路选择器相连，所 述多路选择器的输出与一数模转换器相连；数据采集模块发送一个编码选通所述多路选择 器中的一个，，被选通的该路信号通过多路选择器的输出端口进入模数转换器等待转换，然 后数据采集模块给数模转换器开始转换的指令，数模转换器将该路待转换的电压信号转换 为数字信号输出到数字总线端口等待数据采集模块读取；数据采集模块通过控制多路选择 器和数模转换器分时将多个通道的科学数据及多路温度数据等辅助数据转换成数字数据 发送至1553通信模块打包； 上述步骤103)具体为： 由地面设备注入天线扫描模式变化的指令，通过卫星无线通信到达卫星控制中 心，再经过1553总线注入1553通信模块； 1553通信模块接收到注入指令后分解得到天线扫描模式，再发给天线控制模块， 经由天线控制模块解码得到地面注入的天线扫描模式，进入相应的模式的循环周期，产生 相应的时序脉冲输出给步进电机控制天线转动扫描； 天线控制模块根据给出的脉冲数生成一个实时的天线所旋转到的天线角度信息 发送给1553通信模块，1553通信模块再把天线角度值数据，温度数据统一形成一定格式的 数据包，经由1553总线、卫星控制中心再到达地本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于FPGA的星载微波辐射计的控制装置，其特征在于，所述装置包含： 数据采集电路，用于数据采集； 数据采集模块，用于控制数据采集电路进行包含科学数据和温度数据的采集，并将采集得到的数据传输至1553通信模块； AGC控制模块，用于执行地面发送的AGC设置的指令；和 天线控制模块，用于执行地面天线扫描模式的指令，并将天线的状态和角度值传至1553通信模块；和 1553通信模块，用于将地面的指令传输至所述数据采集模块、AGC控制模块和天线控制模块，控制星载微波辐射计的状态、天线的扫描模式和AGC的设置，并将数据采集模块采集的数据及收到的天线状态和角度值传到卫星控制中心； 其中，所述数据采集电路为：若干个并联的隔离运放、隔离运放的输出与多路选择器相连，所述多路选择器的输出与一数模转换器相连，该数据采集电路用于分时段的将多个通道的科学数据及多路温度数据转换为数字数据供所述数据采集模块进行采集，所述数据采集模块用于控制多路选择器进行某个时刻的通道选择。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄莹珠，张升伟，
申请(专利权)人：中国科学院空间科学与应用研究中心，
类型：发明
国别省市：北京;11