[发明专利]一种卫星控制系统陀螺信号源及激励生成方法

说明书

针对当前陀螺信号源精度低和自动化程度低的现状，本发明提供了一种卫星控制系统陀螺信号源及激励生成方法。该信号源通过设计DA转换电路，采用区域匹配电路方法，将输出激励电流可调范围增大，在不同的输出范围下，分别实现不同的电流输出精度，并通过CAN总线与动力学计算机通信，增加动力学指令，提高陀螺信号源操作的自动化程度。本发明可以在降低陀螺信号源成本的同时，整体提高输出电流激励精度和可调范围，并且自动化设计便于未来的测试能力提升。

技术领域

本发明适用于航天器地面测试领域，涉及一种卫星控制系统陀螺信号源及激励生成方法。

背景技术

卫星控制系统中陀螺系统由陀螺和陀螺线路盒组成，主要完成卫星在轨运行中的角速度和姿态信息的采集和计算。卫星地面测试过程中，需要陀螺系统配合完成控制系统的功能和性能整星级验证。

由于卫星地面测试过程中，卫星并不发生姿态和位置变化，星上陀螺不能真实采集到卫星在轨运动过程中的角速度变化，产生卫星角速度反馈。因而需要由专用测试设备来替代陀螺，与控制系统构成闭环，完成地面测试任务。该套测试设备的核心为陀螺信号源，它与动力学计算机、星上陀螺线路盒相连接，与控制系统构成测试闭环，完成控制系统功能和性能地面测试。图1是典型的陀螺信号源闭环测试连接图。陀螺信号源的功能是，将动力学计算机模拟解算的卫星三轴角速度信息，转换为一一对应的电流，替代真实陀螺产生的电流激励，输送给陀螺线路盒，为控制系统提供卫星三轴角速度信息，构成控制系统闭环。

当前地面测试设备中的陀螺信号源，虽然能够满足控制系统测试要求，但是体积大，自动化程度低，激励信号精度有待提高。许多操作均需要人工对信号源进行干预，不利于远程测试和人机分离的测试模式，降低了测试过程的流畅性，具有操作安全隐患，也增加了人力和时间成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对当前陀螺信号源精度低、自动化程度低的问题，提供了一种卫星控制系统陀螺信号源及激励生成方法，实现了陀螺信号源的小型化和自动化，提高了易用性和可靠性。

本发明所采用的技术方案是：一种卫星控制系统陀螺信号源，包括：主控制器模块、DA转换模块、V/I转换模块、区域匹配输出模块和安全隔离模块；

主控制器模块采用具有CAN总线通信功能的单片机，通过CAN总线接收动力学计算机发送的卫星三轴角速度数据和信号源输出控制信号，处理产生若干DA转换模块的输入数据流DIN和相应的控制信号/CS、LDAC，分别发送至各DA转换模块；主控制器模块将远程控制信号发送至区域匹配输出模块；远程控制信号包括输出精度选择信号GAn_SPAN和输出状态控制信号GAn_OFF；

各DA转换模块上电后首先进行自校准，采用串行输入的方式，接收主控制器模块发送的各路输入数据流DIN，依据单片机控制信号/CS和LDAC时序关系，将输入数据流DIN转换为模拟电压信号，向V/I转换模块输出；

V/I转换模块通过推挽放大电路将DA转换模块发送的模拟电压信号转换为满足驱动要求的电流激励信号，发送至区域匹配输出模块；

区域匹配输出模块接收主控制器模块发送的输出精度选择信号GAn_SPAN，控制三极管Q1的通断状态，操控单刀双掷继电器U1，实现不同匹配电阻的选择，调节输出电流激励的范围精度；区域匹配输出模块接收主控制器发送的输出状态控制信号GAn_OFF，控制三极管Q2的通断状态，操控单刀双掷继电器U2，实现对是否对外输出电流激励的控制；

安全隔离模块包括电源隔离和信号隔离；电源隔离采用隔离电源，将所述信号源外部电源与内部多路不同的电源隔离开；信号隔离采用单向和双向磁偶，对主控制器模块和DA转换模块的之间的交互信号进行隔离。