光学遥感卫星高程地图的固化和读取策略

光学遥感卫星在执行拍摄任务时,拍摄点的地程高是计算偏流角和行转移时间的重要参数,影响着图像质量,所以卫星上会预先存储全球范围的高程地图,用以在执行拍摄任务时实时获取拍摄点的地程高信息。针对高程地图的固化和读取,设计了一种方案,通过上位机软件读取高程地图,依据特定的约束条件进行组帧,通过CAN总线上注给卫星平台单机,平台单机对CAN帧进行接收和解析,将高程信息存储在特定的存储空间,同时进行数据回读并计算CRC值,与地面上注的CRC进行比较验证。在数据读取时,将目标点的经纬度信息换算成存储空间的地址信息,对目标点临近四个采样点的地程高进行双线性插值法,解算出的地程高作为目标点的地程高。这种固化和读取策略在吉林一号XX卫星相机下位机作了验证。实践证明,这种方法正确可靠,对后续卫星高程地图的固化和读取方式有较大的借鉴作用。

微小卫星固存控制系统设计与实现

针对微小卫星对在轨数据采集、存储、下传等功能灵活性的迫切需求,掌握星上单机在不可监测弧段的状态数据信息,提出了一种基于FPGA的星载固态存储器控制系统。基于Verilog HDL语言通过自顶向下的RTL级设计,实现将全轨道遥测及GPS数据的实时存储,并能通过上注指令对NAND Flash中特定地址段数据进行下传,从而在地面进行多角度的分析及挖掘。经多发卫星型号在轨验证,已经实现批产,该固存控制系统能够连续存储48.8天延时遥测和45.2天GPS数据,在满足数据吞吐率的基础上,误码率低至8.16×10-9,通过增加仲裁、状态超时、坏块管理和三模等功能,使其具有超高的鲁棒性、稳定性、抗单粒子特性,该系统完全满足新一代微小卫星对固存灵巧搭载的应用要求。

一种结合高精度TDC的快速全数字锁相环

针对传统全数字锁相环锁相周期长、时间数字转换电路量化误差较大等问题,提出了一种在高分辨率时间数字转换器的基础上能够快速锁相的全数字锁相环.本设计提出的相调模块将量化的相位差还原成时间序列,并在状态机的控制下加入到重构信号中,从而能够在检测到相位差之后的最多两个输入参考时钟周期内使相位一次性对齐,锁相时间控制在0.72μs之内;设计的上升沿检测电路能够在重构与参考信号同频时,准确地检测两者上升沿是否同时到来并给出相应的使能信号,从而在锁相时关闭时间数字转换电路,大大降低了电路的功耗;优化了多时钟多相位的时间数字转换器粗量化的计算方法,提高了粗量化速度,增大了计数器位宽,扩大了测量范围,并且量化误差控制在0.25ns之内.最后完成了整体设计的RTL级建模及仿真,结果证明,该全数字锁相环具有锁相速度快、量化精度高、稳定性好、功耗低、输出频率便于调整等特点.

光学遥感卫星载荷系统调焦驱动研究

为了光学遥感卫星在轨灵活调整载荷系统相机焦距,获取更清晰的影像数据,设计了一款调焦驱动,以8051单片机为主控芯片,RS422串口为通信接口,通过H桥电路驱动步进电机,并通过光栅尺反馈当前焦距信息,可以完成开环调焦和闭环调焦功能。通过SPI接口解析光栅尺BiSS协议,使得选用价格低廉的单片机作为主控芯片成为可能,做到了器件选型精益、电路设计优化、单机成本低廉,所提出设计的调焦驱动已在轨得到充分应用,这也证明了设计方案的正确性和可行性。

基于FPGA的高可靠反作用飞轮控制算法研究

反作用飞轮是卫星姿态控制系统的执行部件,提高小卫星飞轮系统的可靠性及控制精度具有重要的意义.提出了基于现场可编程门阵列(FPGA)的高可靠反作用飞轮控制算法,首先介绍了反作用飞轮系统原理,分析得出FLASH型FPGA的高可靠性能,然后利用Verilog HDL语言编写浮点运算单元,并设计分段PI控制器.实验结果显示,速度响应从静止至6 000r/min耗时10s,超调量小于2r/min,稳态控制精度小于0.5r/min,验证了反作用飞轮系统设计的合理性,能够满足反作用飞轮的设计要求,进而可提高小卫星姿态控制精度.

微小卫星磁力矩器多目标优化设计与实现

在保证额定输出磁矩的前提下,为尽可能减小微小卫星磁力矩器的质量和功耗,提出1种改进的磁力矩器设计算法:建立质量和功耗模型,并分析磁力矩器的质量和功耗的矛盾关系;然后通过实例给出1个质量-功耗优化函数,计算出相关设计参数,最后对设计参数进行具体实现和标定。实验结果表明,改进的设计算法及多目标优化设计准确有效,使用该方法计算设计的磁力矩器已在“吉林一号”星座系列卫星上得到了充分应用。

符合JESD204B接口协议的发送端电路设计

JESD204B协议规定的串行接口(Serdes接口)是ADC/DAC转换器与数字信号处理器之间进行数据传输和交换的新兴接口。对JESD204B接口协议规定的发送端电路进行了具体设计和实现。首先描述了协议对发送端电路的性能要求,然后给出了包含组帧器、控制器和数据链接层处理等三个主要电路模块的八通道发送端电路设计方案和具体实现过程。该设计还跟第三方IP核进行了对比仿真,结果表明,发送端电路能够完成协议规定功能,可直接应用于JESD204B协议规定的新兴接口电路设计。