空间材料暴露实验控制系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种空间材料暴露实验控制系统及方法，空间材料暴露实验控制系统搭载于在轨航天器内部，由机械臂将空间材料暴露实验系统从航天器内部转运到航天器外部，该空间材料暴露实验控制系统能够在航天器内部和外部对空间材料暴露实验设备和实验样品进行实验控制。空间材料暴露实验控制系统包括：主控系统、运动系统、图像采集系统和保温系统。本发明专利技术提供的空间材料暴露实验控制系统及方法，可以控制空间材料和科学设备在轨开展实验，并对实验照片和实验数据进行实时采集并回传到地面站，能够为我国空间材料暴露实验提供安全可靠的在轨实验控制技术，为空间材料在轨数据分析、在轨实时观测提供技术保障，为空间材料的研究和发展奠定基础。和发展奠定基础。和发展奠定基础。

【技术实现步骤摘要】
空间材料暴露实验控制系统及方法


[0001]本专利技术属于设备控制
，具体涉及一种空间材料暴露实验控制系统及方法。

技术介绍

[0002]空间材料暴露实验是空间实验研究和空间探测的重要组成部分，通过对空间暴露材料的演变、材料辐射影响等，进行在轨观测、状态数据监测和传输，便于进行分析。目前，对于已有的返回式卫星、神舟载人飞船等，需要将空间材料样品带回地面，再对空间材料样品进行分析，因此，空间材料样品和实验设备数据从在轨数据到进行样品地面分析，需要间隔较长的时间，无法及时观测空间材料样品和空间材料暴露实验设备数据，从而不利于空间材料样品的筛选和评价。

技术实现思路

[0003]针对现有技术存在的缺陷，本专利技术提供一种空间材料暴露实验控制系统及方法，可有效解决上述问题。
[0004]本专利技术采用的技术方案如下：本专利技术提供一种空间材料暴露实验控制系统，所述空间材料暴露实验控制系统搭载于在轨航天器内部，由机械臂将所述空间材料暴露实验控制系统从航天器内部转运到航天器外部，该空间材料暴露实验控制系统能够在航天器内部和外部本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空间材料暴露实验控制系统，其特征在于，所述空间材料暴露实验控制系统搭载于在轨航天器内部，由机械臂将所述空间材料暴露实验控制系统从航天器内部转运到航天器外部，该空间材料暴露实验控制系统能够在航天器内部和外部对空间材料暴露实验设备和实验样品进行实验控制，所述空间材料暴露实验控制系统包括：主控系统、运动系统、图像采集系统和保温系统；所述主控系统分别与所述运动系统、所述图像采集系统和所述保温系统连接，所述主控系统包括：接口通信功能模块、外部设备供配电管理功能模块、驱动控制功能模块、图像采集控制功能模块、在轨装订参数功能模块、健康监测和故障处置功能模块、状态监测功能模块、保温控制功能模块、在轨升级功能模块和定时刷新功能模块。2.根据权利要求1所述的空间材料暴露实验控制系统，其特征在于，所述外部设备供配电管理功能模块，用于提供15路28V供电管理和控制，包括：工作电压、电流和温度采集，提供过流保护功能，支持5个空间材料暴露实验设备、保温系统的8路加热片以及运动系统的驱动控制电路的28V供电接入。3.根据权利要求1所述的空间材料暴露实验控制系统，其特征在于，所述主控系统分别与上层平台和机械臂通过接口通信功能模块连接；所述接口通信功能模块具备3路通信接口，第1路通信接口为1553B接口，第2路通信接口为FC
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AE
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1553接口，第3路通信接口为1553B接口；所述第1路通信接口和所述第3路通信接口是独立工作的两个接口；所述第1路通信接口，实现机械臂转运过程中所述主控系统和所述机械臂的双向数据通信，具体包括：所述机械臂将地面站发送的保温控制指令，通过所述第1路通信接口上传到所述主控系统，所述主控系统控制所述保温系统指定的加热片工作；所述主控系统，将在轨工作状态数据，通过所述第1路通信接口上报到机械臂；所述主控系统通过所述第1路通信接口，实现空间材料暴露平台在机械臂转运过程中的保温控制和数据通信；机械臂转运结束后，所述第2路通信接口和所述第3路通信接口，共同实现所述主控系统和所述上层平台的双向数据通信，具体包括：所述上层平台将地面站发送的指令，通过所述第2路通信接口和所述第3路通信接口上传到所述主控系统进行数据解析和处理；所述主控系统，将在轨实验数据进行组包后，通过所述第2路通信接口和所述第3路通信接口上报到所述上层平台；其中，所述第3路通信接口为指令接收主通道，所述第2路通信接口为指令接收备份通道；所述指令接收主通道和所述指令接收备份通道，同时将所述主控系统的数据组包后，发送到所述上层平台，由所述上层平台将数据包下发到地面站，提升数据下行的可靠性。4.根据权利要求1所述的空间材料暴露实验控制系统，其特征在于，所述运动系统，包括空间材料暴露平台运动系统、光学相机运动系统和光学相机调焦系统；所述空间材料暴露平台运动系统，用于对空间材料暴露平台的两个实验暴露区进行展开和收拢控制；所述光学相机运动系统，用于带动光学相机进行X轴、Y轴、Z轴的三维运动控制，使光学相机运行到待观测样品区；所述光学相机调焦系统，使光学相机进行调焦运动控制；所述驱动控制功能模块，实现多路电机的驱动控制；所述主控系统通过所述驱动控制功能模块，对各路电机的运行时间和运动行程、运动到位状态进行监测，如果电机在装订参数设定的运行时间阈值内，没有运行到指定的行程位置或指定的到位状态，则自动控制电
机停止运动；每个电机的运行时间阈值通过在轨装订参数功能模块支持在轨更新，提升电机驱动控制的安全性。5.根据权利要求1所述的空间材料暴露实验控制系统，其特征在于，所述图像采集系统，用于接收、解析、处理和响应所述主控系统转发的上层平台指令，并对待观测样品区内的材料样品进行图像采集，并将采集到的材料样品图片数据上传给所述主控系统，由所述主控系统将采集到的材料样品图片数据，通过所述接口通信功能模块和所述上层平台，下传到地面站；所述图像采集系统，通过RS422接口接收、解析、响应并处理所述主控系统发送的指令；支持待观测样品区的材料样品图片进行曝光、拍照，并向所述主控系统反馈最佳调焦的结果；通过LVDS接口向主控系统发送采集的材料样品图片数据；其中，所述图像采集控制功能模块用于对所述图像采集系统进行控制，包括：所述图像采集控制功能模块接收来自于上层平台转发的地面站的手动调焦指令或者自动调焦指令，实现图像采集系统的调焦控制；如果为手动调焦指令，所述主控系统对所述图像采集系统进行单次调焦控制；如果为自动调焦指令，则所述主控系统将所述自动调焦指令循环自动转发给所述图像采集系统，间隔4s循环对所述图像采集系统进行调焦控制，直到主控系统接收到所述图像采集系统的最佳调焦结果；其中，主控系统通过延时4s消除电机调焦抖动对图像数据采集的干扰，由所述图像采集系统向主控系统反馈调焦结果，完成所述图像采集系统的调焦；手动调焦指令为自动调焦指令的备份功能，默认自动调焦指令。6.根据权利要求1所述的空间材料暴露实验控制系统，其特征在于，所述状态监测功能模块，用于监测空间材料暴露实验设备和主控系...

【专利技术属性】
技术研发人员：安美珍，王珂，李喆，任庆庆，王绍坤，吕宏宇，凡炼文，陈曦，袁野，
申请(专利权)人：中国科学院空间应用工程与技术中心，
类型：发明
国别省市：