[发明专利]航天光学遥感器主动热控电路的仿真测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及对航天光学遥感器主动热控电路可靠性检测技术，特别是一种对航天光学遥感器主动热控系统的仿真检测方法。

背景技术

航天光学遥感器是航天飞行器有效载荷系统的核心设备，根据地面遥控指挥中心向航天光学遥感器发布命令和参数，控制光学成像系统完成对地面景物的摄像任务。光学成像系统质量的好坏直接影响光学遥感器获取图像的效果。由于航天光学遥感器工作在太空环境，昼夜间、有阳光的阳面和无阳光的阴面温差均非常大，再加上航天光学遥感器电子器件的工作时产生的热量影响，若不进行有效地热平衡控制，由于温度的大幅度急剧变化，会造成光学遥感器结构发生不同程度的畸变，影响光学成像系统的质量。

主动热控系统是航天光学遥感器不可缺少的重要组成部分，该系统采集分布在光学遥感器各个单元的热传感器温度值，根据温差控制的要求，经过综合处理、逻辑分析和计算，分别对光学遥感器的相关单元进行加热或不加热控制；然后再采集分布在光学遥感器的热传感器温度值，进行新一轮的热控处理，进而形成航天光学遥感器主动热控的闭环控制方法如图2所示。

航天光学遥感器主动热控电路的检测，通常应用示波器和高档万用表等检测仪器分时间、分阶段完成。但随着航天领域的不断发展，开发周期的不断缩短，对检测方法在功能上和时效性上的要求不断提高。以前那些繁琐的测试方法已不能满足要求。开发操作简单、功能强大、测试速度快、具有长时间检测、监测和事后分析能力的测试方法已成为必然的趋势。

发明内容

本发明的目的是提出一种航天光学遥感器主动热控电路的仿真测试方法，能实现长时间实时监视、记录和检测航天光学遥感器主动热控电路的仿真测试，以适应多功能、多路、长时间和快速检测的需要。

本发明方法是将由电压调理电路、模数转换电路、计算机PCI总线驱动电路、FPGA、数字电位器综合转换处理电路和微型计算机组成的测试系统连接在被测的光学遥感器主动热控电路上，构建了光学遥感器主动热控电路闭环仿真测试系统，通过该系统实现对光学遥感器主动热控电路的电压输出系统、温度采集系统和控制电路的可靠性有效检测，其测试程序为：

a.根据航天光学遥感器主体结构的材料特性，如比热、辐射传递系数、传导系数、表面红外发射率，以及由主动热控电路中的加热电压、电流、加热运行时间、加热范围所确定的加热机制，应用傅立叶定律，确定反馈给主控制器的热网络仿真数学模型中的相关参数；

b.通过电压调理电路对主动热控电路的加热控制信号进行电压调理，将电压按固定比例调整到模数转换电路可接受的电压范围；

c.利用微型计算机通过模数转换电路，以连续采集的方法，对主动热控电路中的各路加热电压、电流以及加热工作时间进行实时地采集和记录；

d.根据构建的热网络数学模型，结合上次反馈温度值、加热时间和各单元的相关性，对采集到的新的加热电压、电流信息进行综合逻辑分析和检测，判定各路的电压、电流和加热时间等信息是否符合控制要求，并把所有信息和判定结果(合理的、偏差的和错误的信息)实时存储在微型计算机的存储介质中，同时显示在微型计算机的屏幕上；

e.针对光学遥感器各单元在成像过程中给定的合理温度目标值，依据建立的热网络仿真数学模型，通过采集的加热电压大小与采集周期，结合上次反馈给主控制器各单元的温度信息，进行综合计算，确定下次需要反馈的新温度值，同时将这些信息存储在微型计算机中，并在微型计算机的屏幕上实时显示。通过逐次地迭代，最终逼近目标温度；

f.根据热敏电阻R-T特性公式，即通过被仿真的热敏电阻温度与阻值的相关性，把要反馈的温度信息转换为电阻阻值，通过计算机PCI总线驱动电路传送给FPGA与数字电位器组成的综合转换处理电路系统中；在综合转换处理电路软件系统的控制下，通过以数字电位器为核心器件的输出电路，把多路不同的电阻阻值并行实时地反馈给航天光学遥感器主动热控电路温度采集系统，形成闭环仿真测试。

本发明方法的优点是：

1.本发明针对航天光学遥感器主动热控电路的监测问题，利用了计算机速度快的特性，实时监控航天光学遥感器主动热控电路，充分考虑了航天光学遥感器在各种实际环境中可能出现的不同状态，从而解决了航天光学遥感器主动热控电路的仿真和检测技术问题，而且还避免了由于地面其它检测方式和试验所带来的不直观等现象。