一种小型化摆动红外电路系统技术方案

一种小型化摆动红外电路系统，包括地球探头组件、摆动扫描轴系组件、模拟通道组件、偏置电源及电机驱动单元、输出接口控制单元、逻辑处理单元、光栅编码器控制电路、专用二次DC/DC电源组件，偏置电源及电机驱动单元包括偏置电源及滤波线路、电机驱动模块、正弦振荡器、摆幅控制线路，输出接口控制单元包括测试接口线路、遥控遥测接口驱动线路。本发明专利技术通过逻辑处理单元、光栅编码器控制电路的协同控制，实现了对摆镜摆动幅度的控制，与现有技术相比能够充分、有效的利用摆镜的摆动信号和地球探头组件输出信号计算姿态信息，具有较好的适用性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及控制电路技术，特别是一种小型化摆动红外电路系统。
技术介绍
红外地球敏感器是通过测量地球与天空的红外辐射的差别而获取航天器姿态信息的一种光学测量仪器，一般可分为圆锥扫描式、摆动扫描式、边界跟踪式和静态红外式，摆动扫描式红外地球敏感器主要由光学头部、传感器、机械扫描部件和信号处理部分构成。传统的摆动式红外地球敏感器主体结构与电源是分离的，重量较大且占用空间大，另外，传统摆动式红外地球敏感器的电路系统没有抗干扰措施，当干扰噪声较大时，微弱信号受到的影响较大。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种小型化摆动红外电路系统，解决了现有的摆动式红外地球敏感器电路系统重量及占用空间大，缺少抗干扰措施的问题。本专利技术的技术解决方案是：一种小型化摆动红外电路系统，包括地球探头组件、摆动扫描轴系组件、模拟通道组件、偏置电源及电机驱动单元、输出接口控制单元、逻辑处理单元、光栅编码器控制电路、专用二次DC/DC电源组件；偏置电源及电机驱动单元包括偏置电源及滤波线路、电机驱动模块、正弦振荡器、摆幅控制线路；输出接口控制单元包括测试接口线路、遥控遥测接口驱动线路；地球探头组件，包括4个地球探头，每个地球探头探测红外像并输出地球波信号；所述的地球波信号的电平随着红外像的能量变化而变化；模拟通道组件，包括4个机构功能完全相同的模拟通道，每个模拟通道将地球波信号经过滤波、放大和微分处理，将微分处理后信号进行峰值保持、半峰值比较后得到2路地球穿越脉冲信号给逻辑处理单元，将微分处理后信号进行施密特比较后得到地弦信号给逻辑处理单元；偏置电源及滤波线路，给地球探头组件、模拟通道提供稳压偏置电源；摆动扫描轴系组件包括摆镜、电机；电机驱动摆镜摆动，摆镜将地球的红外像投射到地球探头组件的视场上；光栅编码器控制电路，测量电机带动摆镜的摆动速度及方向，产生载有摆动速度信息的CLK脉冲信号、摆动方向信号、基准脉冲信号输出给逻辑处理单元，并将CLK脉冲信号和摆动方向信号反馈给摆幅控制线路；所述的基准脉冲信号为电机带动摆镜进行摆动的零位信息；逻辑处理单元，接收CLK脉冲信号、摆动方向信号、基准脉冲信号、8路地球穿越脉冲信号、4路地弦信号，经过逻辑处理及姿态计算后产生载有卫星姿态信息的32位串码和地球出现信号，并发送给遥控遥测接口驱动线路，还接收遥控遥测接口驱动线路发送的遥控命令，通过测试接口线路输出宽/窄扫描状态信号给摆幅控制线路；所述的地球出现信号为电平信号，当地球在地球探头组件的视场时，地球出现信号为高电平，当地球未在地球探头组件的视场时，地球出现信号为低电平；所述的宽/窄扫描状态信号分别对应红外地球敏感器的宽扫、窄扫两种对地球进行扫描的工作状态，其中，当红外地球敏感器因为电机驱动模块的驱动对应的扫动角度大于扫动阈值时，红外地球敏感器为宽扫工作状态，当红外地球敏感器因为电机驱动模块的驱动对应的扫动角度不大于扫动阈值时，红外地球敏感器为窄扫工作状态，所述的扫动阈值为正数；如果红外地球敏感器位于宽扫工作状态时，则红外地球敏感器控制单元产生为低电平的宽/窄扫描状态信号，如果红外地球敏感器位于窄扫工作状态时，则红外地球敏感器控制单元产生为高电平的宽/窄扫描状态信号；遥控遥测接口驱动线路，接收载有卫星姿态信息的32位串码、地球出现信号后进行电平转换、串并转换后送至外部计算机；接收外部计算机发送的遥控命令后进行电平转换、串并转换后送至辑处理单元；摆幅控制线路，接收宽/窄扫描状态信号、CLK脉冲信号、摆动方向信号、基准脉冲信号后产生并发送两路反馈信号至电机驱动模块；正弦振荡器，产生正弦信号，输出给电机驱动模块；电机驱动模块，根据正弦信号、两路反馈信号驱动摆动扫描轴系组件中电机带动摆镜摆动；专用二次DC/DC电源组件，通过测试接口线路作为转接，为偏置电源及电机驱动单元、逻辑处理单元、光栅编码器控制电路、模拟通道提供电源。所述的模拟通道包括前置预放电路、前置放大电路、微分放大器、穿越处理线路；前置预放电路、前置放大电路级联后对地球波信号进行滤波、放大，微分放大器对滤波、放大后的地球波信号进行微分放大处理得到微分信号，穿越处理线路对微分信号进行峰值保持、半峰值比较后得到2路地球穿越脉冲信号，对微分信号进行施密特比较后得到地弦信号。所述的前置预放电路包括一对结型场效应管对管、第一级放大器332、电阻R303、R304、R305、R306，一对结型场效应管对管包括场效应对管331-A、场效应对管331-B；场效应对管331-A的栅极接地球波信号，场效应对管331-A的漏极通过电阻R303接偏置电源及滤波电路，331-B的漏极通过电阻R304接偏置电源及滤波电路，331-B的漏极分别通过电阻R303和R304与偏置电源及滤波电路提供的正电源VCC相连，场效应对管331-A的漏极接第一级放大器332的负向输入端，331-B的漏极接第一级放大器332的正向输入端，场效应对管331-A的源极接331-B的源极，场效应对管331-A、331-B的公共端通过电阻R302接偏置电源及滤波电路，331-B的栅极分别接电阻R305一端、R306一端，电阻R306接地，电阻R305另一端接第一级放大器332的输出端、前置放大电路。所述的前置放大电路包括电容C33、C34、电阻R307、R308、R309、第二级放大器333；前置预放电路输出经电容C33接第二级放大器333的正向输入端相连，第二级放大器333的正向输入端通过电阻R307接地，第二级放大器333的负向输入端接C34一端、R309一端、电阻R308一端，R308另一端接地，C34另一端、R309另一端接第二级放大器333的输出端，第二级放大器333的输出端接微分放大电路。所述的微分放大电路包括电容C35、C36、电阻R310、R311、R312、R313、第三级放大器334；电容C35一端接前置放大电路，另一端接电阻R310一端、R311一端，R310另一端接地，R311另一端接第三级放大器334负向输入端、C36一端、R312一端，C36另一端、R312另一端接第三级放大器334输出端，第三级放大器334的正向输入端通过电阻R313接地，第三级放大器334输出端接穿越处理线路。所述的前置预放电路在第一电路板上、前置放大电路在第二电路板上；第一电路板和第二电路板设有地球探头组件的安装通孔、线路走线通孔，第一电路板、第二电路板外罩设有屏蔽盒。所述的光栅编码器控制电路包括测角光栅编码器组件、光栅放大及整形电路；测角光栅编码器组件，测量电机带动摆镜的摆动速度及方向，产生光栅信号CLKA、光栅信号CLKB、基准信号并送至光栅放大及整形电路；光栅放大及整形电路，将光栅信号CLKA、光栅信号CLKB进行4倍频处理，得到载有摆动速度的CLK脉冲信号、摆动方向信号，同时对基准信号进行整形，得到基准脉冲信号，将CLK脉冲信号、摆动方向信号、基准脉冲信号送至逻辑处理单元，将CLK脉冲信号和摆动方向信号反馈给摆幅控制线路；所述的时钟信号CLKA、时钟信号CLKB为相位差为90°的两路光栅信号，基准信号为通过零位刻线区的光信号产生的光栅信号。所述的摆幅控制线路包括电容C601、电容C602、电容本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种小型化摆动红外电路系统，其特征在于包括地球探头组件、摆动扫描轴系组件、模拟通道组件、偏置电源及电机驱动单元、输出接口控制单元、逻辑处理单元、光栅编码器控制电路、专用二次DC/DC电源组件；偏置电源及电机驱动单元包括偏置电源及滤波线路、电机驱动模块、正弦振荡器、摆幅控制线路；输出接口控制单元包括测试接口线路、遥控遥测接口驱动线路；地球探头组件，包括4个地球探头，每个地球探头探测红外像并输出地球波信号；所述的地球波信号的电平随着红外像的能量变化而变化；模拟通道组件，包括4个机构功能完全相同的模拟通道，每个模拟通道将地球波信号经过滤波、放大和微分处理，将微分处理后信号进行峰值保持、半峰值比较后得到2路地球穿越脉冲信号给逻辑处理单元，将微分处理后信号进行施密特比较后得到地弦信号给逻辑处理单元；偏置电源及滤波线路，给地球探头组件、模拟通道提供稳压偏置电源；摆动扫描轴系组件包括摆镜、电机；电机驱动摆镜摆动，摆镜将地球的红外像投射到地球探头组件的视场上；光栅编码器控制电路，测量电机带动摆镜的摆动速度及方向，产生载有摆动速度信息的CLK脉冲信号、摆动方向信号、基准脉冲信号输出给逻辑处理单元，并将CLK脉冲信号和摆动方向信号反馈给摆幅控制线路；所述的基准脉冲信号为电机带动摆镜进行摆动的零位信息；逻辑处理单元，接收CLK脉冲信号、摆动方向信号、基准脉冲信号、8路地球穿越脉冲信号、4路地弦信号，经过逻辑处理及姿态计算后产生载有卫星姿态信息的32位串码和地球出现信号，并发送给遥控遥测接口驱动线路，还接收遥控遥测接口驱动线路发送的遥控命令，通过测试接口线路输出宽/窄扫描状态信号给摆幅控制线路；所述的地球出现信号为电平信号，当地球在地球探头组件的视场时，地球出现信号为高电平，当地球未在地球探头组件的视场时，地球出现信号为低电平；所述的宽/窄扫描状态信号分别对应红外地球敏感器的宽扫、窄扫两种对地球进行扫描的工作状态，其中，当红外地球敏感器因为电机驱动模块的驱动对应的扫动角度大于扫动阈值时，红外地球敏感器为宽扫工作状态，当红外地球敏感器因为电机驱动模块的驱动对应的扫动角度不大于扫动阈值时，红外地球敏感器为窄扫工作状态，所述的扫动阈值为正数；如果红外地球敏感器位于宽扫工作状态时，则红外地球敏感器控制单元产生为低电平的宽/窄扫描状态信号，如果红外地球敏感器位于窄扫工作状态时，则红外地球敏感器控制单元产生为高电平的宽/窄扫描状态信号；遥控遥测接口驱动线路，接收载有卫星姿态信息的32位串码、地球出现信号后进行电平转换、串并转换后送至外部计算机；接收外部计算机发送的遥控命令后进行电平转换、串并转换后送至辑处理单元；摆幅控制线路，接收宽/窄扫描状态信号、CLK脉冲信号、摆动方向信号、基准脉冲信号后产生并发送两路反馈信号至电机驱动模块；正弦振荡器，产生正弦信号，输出给电机驱动模块；电机驱动模块，根据正弦信号、两路反馈信号驱动摆动扫描轴系组件中电机带动摆镜摆动；专用二次DC/DC电源组件，通过测试接口线路作为转接，为偏置电源及电机驱动单元、逻辑处理单元、光栅编码器控制电路、模拟通道提供电源。...

【技术特征摘要】
1.一种小型化摆动红外电路系统，其特征在于包括地球探头组件、摆动扫描轴系组件、模拟通道组件、偏置电源及电机驱动单元、输出接口控制单元、逻辑处理单元、光栅编码器控制电路、专用二次DC/DC电源组件；偏置电源及电机驱动单元包括偏置电源及滤波线路、电机驱动模块、正弦振荡器、摆幅控制线路；输出接口控制单元包括测试接口线路、遥控遥测接口驱动线路；地球探头组件，包括4个地球探头，每个地球探头探测红外像并输出地球波信号；所述的地球波信号的电平随着红外像的能量变化而变化；模拟通道组件，包括4个机构功能完全相同的模拟通道，每个模拟通道将地球波信号经过滤波、放大和微分处理，将微分处理后信号进行峰值保持、半峰值比较后得到2路地球穿越脉冲信号给逻辑处理单元，将微分处理后信号进行施密特比较后得到地弦信号给逻辑处理单元；偏置电源及滤波线路，给地球探头组件、模拟通道提供稳压偏置电源；摆动扫描轴系组件包括摆镜、电机；电机驱动摆镜摆动，摆镜将地球的红外像投射到地球探头组件的视场上；光栅编码器控制电路，测量电机带动摆镜的摆动速度及方向，产生载有摆动速度信息的CLK脉冲信号、摆动方向信号、基准脉冲信号输出给逻辑处理单元，并将CLK脉冲信号和摆动方向信号反馈给摆幅控制线路；所述的基准脉冲信号为电机带动摆镜进行摆动的零位信息；逻辑处理单元，接收CLK脉冲信号、摆动方向信号、基准脉冲信号、8路地球穿越脉冲信号、4路地弦信号，经过逻辑处理及姿态计算后产生载有卫星姿态信息的32位串码和地球出现信号，并发送给遥控遥测接口驱动线路，还接收遥控遥测接口驱动线路发送的遥控命令，通过测试接口线路输出宽/窄扫描状态信号给摆幅控制线路；所述的地球出现信号为电平信号，当地球在地球探头组件的视场时，地球出现信号为高电平，当地球未在地球探头组件的视场时，地球出现信号为低电平；所述的宽/窄扫描状态信号分别对应红外地球敏感器的宽扫、窄扫两种对地球进行扫描的工作状态，其中，当红外地球敏感器因为电机驱动模块的驱动对应的扫动角度大于扫动阈值时，红外地球敏感器为宽扫工作状态，当红外地球敏感器因为电机驱动模块的驱动对应的扫动角度不大于扫动阈值时，红外地球敏感器为窄扫工作状态，所述的扫动阈值为正数；如果红外地球敏感器位于宽扫工作状态时，则红外地球敏感器控制单元产生为低电平的宽/窄扫描状态信号，如果红外地球敏感器位于窄扫工作状态时，则红外地球敏感器控制单元产生为高电平的宽/窄扫描状态信号；遥控遥测接口驱动线路，接收载有卫星姿态信息的32位串码、地球出现信号后进行电平转换、串并转换后送至外部计算机；接收外部计算机发送的遥控命令后进行电平转换、串并转换后送至辑处理单元；摆幅控制线路，接收宽/窄扫描状态信号、CLK脉冲信号、摆动方向信号、基准脉冲信号后产生并发送两路反馈信号至电机驱动模块；正弦振荡器，产生正弦信号，输出给电机驱动模块；电机驱动模块，根据正弦信号、两路反馈信号驱动摆动扫描轴系组件中电机带动摆镜摆动；专用二次DC/DC电源组件，通过测试接口线路作为转接，为偏置电源及电机驱动单元、逻辑处理单元、光栅编码器控制电路、模拟通道提供电源。2.根据权利要求1所述的一种小型化摆动红外电路系统，其特征在于：所述的模拟通道包括前置预放电路、前置放大电路、微分放大器、穿越处理线路；前置预放电路、前置放大电路级联后对地球波信号进行滤波、放大，微分放大器对滤波、放大后的地球波信号进行微分放大处理得到微分信号，穿越处理线路对微分信号进行峰值保持、半峰值比较后得到2路地球穿越脉冲信号，对微分信号进行施密特比较后得到地弦信号。3.根据权利要求2所述的一种小型化摆动红外电路系统，其特征在于：所述的前置预放电路包括一对结型场效应管对管、第一级放大器332、电阻R303、R304、R305、R306，一对结型场效应管对管包括场效应对管331-A、场效应对管331-B；场效应对管331-A的栅极接地球波信号，场效应对管331-A的漏极通过电阻R303接偏置电源及滤波电路，331-B的漏极通过电阻R304接偏置电源及滤波电路，331-B的漏极分别通过电阻R303和R304与偏置电源及滤波电路提供的正电源VCC相连，场效应对管331-A的漏极接第一级放大器332的负向输入端，331-B的漏极接第一级放大器332的正向输入端，场效应对管331-A的源极接331-B的源极，场效应对管331-A、331-B的公共端通过电阻R302接偏置电源及滤波电路，331-B的栅极分别接电阻R305一端、R306一端，电阻R306接地，电阻R305另一端接第一级放大器332的输出端、前置放大电路。4.根据权利要求2所述的一种小型化摆动红外电路系统，其特征在于：所述的前置放大电路包括电容C33、C34、电阻R307、R308、R309、第二级放大器333；前置预放电路输出经电容C33接第二级放大器333的正向输入端相连，第二级放大器333的正向输入端通过电阻R307接地，第二级放大器333的负向输入端接C34一端、R309一端、电阻R308一端，R308另一端接地，C34另一端、R309另一端接第二级放大器333的输出端，第二级放大器333的输出端接微分放大电路。5.根据权利要求2所述的一种小型化摆动红外电路系统，其特征在于：所述的微分放大电路包括电容C35...

【专利技术属性】
技术研发人员：张崇英，彭慧，田信灵，刘旭力，王伟华，李丹凤，王舒雁，张阳，孙艳，史永敏，董超，张倩倩，李硕，苑林，种会萱，
申请(专利权)人：北京控制工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11