本發(fā)明涉及控制電路技術(shù)，特別是一種小型化擺動(dòng)紅外電路系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

紅外地球敏感器是通過(guò)測(cè)量地球與天空的紅外輻射的差別而獲取航天器姿態(tài)信息的一種光學(xué)測(cè)量?jī)x器，一般可分為圓錐掃描式、擺動(dòng)掃描式、邊界跟蹤式和靜態(tài)紅外式，擺動(dòng)掃描式紅外地球敏感器主要由光學(xué)頭部、傳感器、機(jī)械掃描部件和信號(hào)處理部分構(gòu)成。

傳統(tǒng)的擺動(dòng)式紅外地球敏感器主體結(jié)構(gòu)與電源是分離的，重量較大且占用空間大，另外，傳統(tǒng)擺動(dòng)式紅外地球敏感器的電路系統(tǒng)沒(méi)有抗干擾措施，當(dāng)干擾噪聲較大時(shí)，微弱信號(hào)受到的影響較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種小型化擺動(dòng)紅外電路系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有的擺動(dòng)式紅外地球敏感器電路系統(tǒng)重量及占用空間大，缺少抗干擾措施的問(wèn)題。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種小型化擺動(dòng)紅外電路系統(tǒng)，包括地球探頭組件、擺動(dòng)掃描軸系組件、模擬通道組件、偏置電源及電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元、輸出接口控制單元、邏輯處理單元、光柵編碼器控制電路、專用二次DC/DC電源組件；偏置電源及電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元包括偏置電源及濾波線路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、正弦振蕩器、擺幅控制線路；輸出接口控制單元包括測(cè)試接口線路、遙控遙測(cè)接口驅(qū)動(dòng)線路；

地球探頭組件，包括4個(gè)地球探頭，每個(gè)地球探頭探測(cè)紅外像并輸出地球波信號(hào)；所述的地球波信號(hào)的電平隨著紅外像的能量變化而變化；

模擬通道組件，包括4個(gè)機(jī)構(gòu)功能完全相同的模擬通道，每個(gè)模擬通道將地球波信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波、放大和微分處理，將微分處理后信號(hào)進(jìn)行峰值保持、半峰值比較后得到2路地球穿越脈沖信號(hào)給邏輯處理單元，將微分處理后信號(hào)進(jìn)行施密特比較后得到地弦信號(hào)給邏輯處理單元；

偏置電源及濾波線路，給地球探頭組件、模擬通道提供穩(wěn)壓偏置電源；

擺動(dòng)掃描軸系組件包括擺鏡、電機(jī)；電機(jī)驅(qū)動(dòng)擺鏡擺動(dòng)，擺鏡將地球的紅外像投射到地球探頭組件的視場(chǎng)上；

光柵編碼器控制電路，測(cè)量電機(jī)帶動(dòng)擺鏡的擺動(dòng)速度及方向，產(chǎn)生載有擺動(dòng)速度信息的CLK脈沖信號(hào)、擺動(dòng)方向信號(hào)、基準(zhǔn)脈沖信號(hào)輸出給邏輯處理單元，并將CLK脈沖信號(hào)和擺動(dòng)方向信號(hào)反饋給擺幅控制線路；所述的基準(zhǔn)脈沖信號(hào)為電機(jī)帶動(dòng)擺鏡進(jìn)行擺動(dòng)的零位信息；

邏輯處理單元，接收CLK脈沖信號(hào)、擺動(dòng)方向信號(hào)、基準(zhǔn)脈沖信號(hào)、8路地球穿越脈沖信號(hào)、4路地弦信號(hào)，經(jīng)過(guò)邏輯處理及姿態(tài)計(jì)算后產(chǎn)生載有衛(wèi)星姿態(tài)信息的32位串碼和地球出現(xiàn)信號(hào)，并發(fā)送給遙控遙測(cè)接口驅(qū)動(dòng)線路，還接收遙控遙測(cè)接口驅(qū)動(dòng)線路發(fā)送的遙控命令，通過(guò)測(cè)試接口線路輸出寬/窄掃描狀態(tài)信號(hào)給擺幅控制線路；所述的地球出現(xiàn)信號(hào)為電平信號(hào)，當(dāng)?shù)厍蛟诘厍蛱筋^組件的視場(chǎng)時(shí)，地球出現(xiàn)信號(hào)為高電平，當(dāng)?shù)厍蛭丛诘厍蛱筋^組件的視場(chǎng)時(shí)，地球出現(xiàn)信號(hào)為低電平；所述的寬/窄掃描狀態(tài)信號(hào)分別對(duì)應(yīng)紅外地球敏感器的寬掃、窄掃兩種對(duì)地球進(jìn)行掃描的工作狀態(tài)，其中，當(dāng)紅外地球敏感器因?yàn)殡姍C(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)的掃動(dòng)角度大于掃動(dòng)閾值時(shí)，紅外地球敏感器為寬掃工作狀態(tài)，當(dāng)紅外地球敏感器因?yàn)殡姍C(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)的掃動(dòng)角度不大于掃動(dòng)閾值時(shí)，紅外地球敏感器為窄掃工作狀態(tài)，所述的掃動(dòng)閾值為正數(shù)；如果紅外地球敏感器位于寬掃工作狀態(tài)時(shí)，則紅外地球敏感器控制單元產(chǎn)生為低電平的寬/窄掃描狀態(tài)信號(hào)，如果紅外地球敏感器位于窄掃工作狀態(tài)時(shí)，則紅外地球敏感器控制單元產(chǎn)生為高電平的寬/窄掃描狀態(tài)信號(hào)；

遙控遙測(cè)接口驅(qū)動(dòng)線路，接收載有衛(wèi)星姿態(tài)信息的32位串碼、地球出現(xiàn)信號(hào)后進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換、串并轉(zhuǎn)換后送至外部計(jì)算機(jī)；接收外部計(jì)算機(jī)發(fā)送的遙控命令后進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換、串并轉(zhuǎn)換后送至輯處理單元；

擺幅控制線路，接收寬/窄掃描狀態(tài)信號(hào)、CLK脈沖信號(hào)、擺動(dòng)方向信號(hào)、基準(zhǔn)脈沖信號(hào)后產(chǎn)生并發(fā)送兩路反饋信號(hào)至電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊；

正弦振蕩器，產(chǎn)生正弦信號(hào)，輸出給電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊；

電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，根據(jù)正弦信號(hào)、兩路反饋信號(hào)驅(qū)動(dòng)擺動(dòng)掃描軸系組件中電機(jī)帶動(dòng)擺鏡擺動(dòng)；

專用二次DC/DC電源組件，通過(guò)測(cè)試接口線路作為轉(zhuǎn)接，為偏置電源及電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元、邏輯處理單元、光柵編碼器控制電路、模擬通道提供電源。

所述的模擬通道包括前置預(yù)放電路、前置放大電路、微分放大器、穿越處理線路；

前置預(yù)放電路、前置放大電路級(jí)聯(lián)后對(duì)地球波信號(hào)進(jìn)行濾波、放大，微分放大器對(duì)濾波、放大后的地球波信號(hào)進(jìn)行微分放大處理得到微分信號(hào)，穿越處理線路對(duì)微分信號(hào)進(jìn)行峰值保持、半峰值比較后得到2路地球穿越脈沖信號(hào)，對(duì)微分信號(hào)進(jìn)行施密特比較后得到地弦信號(hào)。

所述的前置預(yù)放電路包括一對(duì)結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管對(duì)管、第一級(jí)放大器332、電阻R303、R304、R305、R306，一對(duì)結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管對(duì)管包括場(chǎng)效應(yīng)對(duì)管331-A、場(chǎng)效應(yīng)對(duì)管331-B；場(chǎng)效應(yīng)對(duì)管331-A的柵極接地球波信號(hào)，場(chǎng)效應(yīng)對(duì)管331-A的漏極通過(guò)電阻R303接偏置電源及濾波電路，331-B的漏極通過(guò)電阻R304接偏置電源及濾波電路，331-B的漏極分別通過(guò)電阻R303和R304與偏置電源及濾波電路提供的正電源VCC相連，場(chǎng)效應(yīng)對(duì)管331-A的漏極接第一級(jí)放大器332的負(fù)向輸入端，331-B的漏極接第一級(jí)放大器332的正向輸入端，場(chǎng)效應(yīng)對(duì)管331-A的源極接331-B的源極，場(chǎng)效應(yīng)對(duì)管331-A、331-B的公共端通過(guò)電阻R302接偏置電源及濾波電路，331-B的柵極分別接電阻R305一端、R306一端，電阻R306接地，電阻R305另一端接第一級(jí)放大器332的輸出端、前置放大電路。

所述的前置放大電路包括電容C33、C34、電阻R307、R308、R309、第二級(jí)放大器333；前置預(yù)放電路輸出經(jīng)電容C33接第二級(jí)放大器333的正向輸入端相連，第二級(jí)放大器333的正向輸入端通過(guò)電阻R307接地，第二級(jí)放大器333的負(fù)向輸入端接C34一端、R309一端、電阻R308一端，R308另一端接地，C34另一端、R309另一端接第二級(jí)放大器333的輸出端，第二級(jí)放大器333的輸出端接微分放大電路。

所述的微分放大電路包括電容C35、C36、電阻R310、R311、R312、R313、第三級(jí)放大器334；電容C35一端接前置放大電路，另一端接電阻R310一端、R311一端，R310另一端接地，R311另一端接第三級(jí)放大器334負(fù)向輸入端、C36一端、R312一端，C36另一端、R312另一端接第三級(jí)放大器334輸出端，第三級(jí)放大器334的正向輸入端通過(guò)電阻R313接地，第三級(jí)放大器334輸出端接穿越處理線路。

所述的前置預(yù)放電路在第一電路板上、前置放大電路在第二電路板上；第一電路板和第二電路板設(shè)有地球探頭組件的安裝通孔、線路走線通孔，第一電路板、第二電路板外罩設(shè)有屏蔽盒。

所述的光柵編碼器控制電路包括測(cè)角光柵編碼器組件、光柵放大及整形電路；測(cè)角光柵編碼器組件，測(cè)量電機(jī)帶動(dòng)擺鏡的擺動(dòng)速度及方向，產(chǎn)生光柵信號(hào)CLKA、光柵信號(hào)CLKB、基準(zhǔn)信號(hào)并送至光柵放大及整形電路；光柵放大及整形電路，將光柵信號(hào)CLKA、光柵信號(hào)CLKB進(jìn)行4倍頻處理，得到載有擺動(dòng)速度的CLK脈沖信號(hào)、擺動(dòng)方向信號(hào)，同時(shí)對(duì)基準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行整形，得到基準(zhǔn)脈沖信號(hào)，將CLK脈沖信號(hào)、擺動(dòng)方向信號(hào)、基準(zhǔn)脈沖信號(hào)送至邏輯處理單元，將CLK脈沖信號(hào)和擺動(dòng)方向信號(hào)反饋給擺幅控制線路；所述的時(shí)鐘信號(hào)CLKA、時(shí)鐘信號(hào)CLKB為相位差為90°的兩路光柵信號(hào)，基準(zhǔn)信號(hào)為通過(guò)零位刻線區(qū)的光信號(hào)產(chǎn)生的光柵信號(hào)。

所述的擺幅控制線路包括電容C601、電容C602、電容C603、電容C604、電阻R601、電阻R602、電阻R603、電阻R604、異或門(mén)601、異或門(mén)602、異或門(mén)603、異或門(mén)604、或非門(mén)605、或非門(mén)606、或非門(mén)607、或非門(mén)610、或非門(mén)611、或非門(mén)612、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器608、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器609；

CLK脈沖信號(hào)接異或門(mén)601輸入端，異或門(mén)601另一輸入端接地，異或門(mén)601輸出端接異或門(mén)602輸入端，異或門(mén)601輸出端通過(guò)電阻R601接異或門(mén)602另一輸入端，電阻R601與異或門(mén)602連接點(diǎn)通過(guò)電容C601接地，擺動(dòng)方向信號(hào)接異或門(mén)603輸入端，異或門(mén)603另一輸入端接地，異或門(mén)603輸出端接異或門(mén)604輸入端，異或門(mén)603輸出端通過(guò)電阻R602接異或門(mén)604另一輸入端，電阻R602與異或門(mén)604連接點(diǎn)通過(guò)電容C602接地，異或門(mén)602輸出端、異或門(mén)604輸出端分別接入或非門(mén)605的兩個(gè)輸入端，或非門(mén)605的輸入端接或非門(mén)606的一個(gè)輸入端、或非門(mén)607的一個(gè)輸入端，寬/窄掃狀態(tài)信號(hào)接或非門(mén)606的另一個(gè)輸入端，經(jīng)過(guò)反相器反相的寬/窄掃狀態(tài)信號(hào)接或非門(mén)607的另一個(gè)輸入端，或非門(mén)606的輸出端接單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器608的正脈沖觸發(fā)輸入端A，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器608的負(fù)脈沖觸發(fā)輸入端B接正電壓、復(fù)位端CLR接正電壓，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器608的外接電阻端RC通過(guò)R603接正電壓、通過(guò)電容C603接單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器608的外接電容端C，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器608的脈沖輸出端Q接或非門(mén)610的一個(gè)輸入端，或非門(mén)607的輸出端接單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器609的正脈沖觸發(fā)輸入端A，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器609的負(fù)脈沖觸發(fā)輸入端B接正電壓、復(fù)位端CLR接正電壓，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器609的外接電阻端RC通過(guò)R604接正電壓、通過(guò)電容C604接單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器609的外接電容端C，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器609的脈沖輸出端Q接或非門(mén)610的另一輸入端，或非門(mén)610的輸出端接或非門(mén)611的一端、或非門(mén)612的一端，或非門(mén)611另一端輸出第一反饋信號(hào)，或非門(mén)612輸出第二反饋信號(hào)。

所述的接收CLK脈沖信號(hào)、擺動(dòng)方向信號(hào)、基準(zhǔn)脈沖信號(hào)、8路地球穿越脈沖信號(hào)、4路地弦信號(hào)經(jīng)過(guò)邏輯處理及姿態(tài)計(jì)算后產(chǎn)生衛(wèi)星姿態(tài)信息的方法包括如下步驟：

(1)令8路地球穿越脈沖信號(hào)、擺動(dòng)方向信號(hào)、基準(zhǔn)脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)RS觸發(fā)器電路進(jìn)行比較及定時(shí)采樣處理，分別得到第一路模擬通道在地球最大截面的位置A’、第二路模擬通道在地球最大截面的位置B’、第三路模擬通道在地球最大截面的位置C’、第四路模擬通道在地球最大截面的位置D’；

(2)獲取基準(zhǔn)脈沖信號(hào)的上升沿出現(xiàn)時(shí)刻第一路模擬通道在地球最大截面的位置A、第二路模擬通道在地球最大截面的位置B，獲取基準(zhǔn)脈沖信號(hào)的下降沿時(shí)刻第三路模擬通道在地球最大截面的位置C、第四路模擬通道在地球最大截面的位置D；所述的位置A’、B’、C’、D’、A、B、C、D的坐標(biāo)系為以地心為原點(diǎn)、在地球最大截面內(nèi)建立的二維直角坐標(biāo)系；

(3)對(duì)位置A’、A進(jìn)行減法運(yùn)算得到ΔA，對(duì)位置B’、B進(jìn)行減法運(yùn)算得到ΔB，對(duì)位置C’、C進(jìn)行減法運(yùn)算得到ΔC，對(duì)位置D’、D進(jìn)行減法運(yùn)算得到ΔD，然后以CLK脈沖信號(hào)作為計(jì)數(shù)時(shí)鐘，將電平信號(hào)ΔA，ΔB，ΔC，ΔD的電平信號(hào)轉(zhuǎn)化為以光柵為計(jì)數(shù)單位的角度當(dāng)量值；

(3)按照公式P＝(ΔA+ΔC)/2＝(ΔB+ΔD)/2＝((ΔA+ΔC)/2+(ΔB+ΔD)/2)/2、R＝(ΔB-ΔA)/2＝(ΔC-ΔD)/2＝((ΔB-ΔA)/2+(ΔC-ΔD)/2)/2，計(jì)算得到衛(wèi)星姿態(tài)信息中的俯仰姿態(tài)角P、滾動(dòng)姿態(tài)角R。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于：

(1)本發(fā)明通過(guò)邏輯處理單元、光柵編碼器控制電路的協(xié)同控制，實(shí)現(xiàn)了對(duì)擺鏡擺動(dòng)幅度的控制，與現(xiàn)有技術(shù)相比能夠充分、有效的利用擺鏡的擺動(dòng)信號(hào)和地球探頭組件輸出信號(hào)計(jì)算姿態(tài)信息，具有較好的適用性；

(2)本發(fā)明通過(guò)對(duì)前置預(yù)放電路、前置放大電路的電源VCC經(jīng)過(guò)偏置電源及濾波線路的串聯(lián)跟蹤和濾波處理，降低了電源噪聲；

(3)本發(fā)明電路系統(tǒng)與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過(guò)將微弱信號(hào)放大處理第一電路板和第二電路板放置在一個(gè)屏蔽盒中，提高了電路系統(tǒng)的抗干擾性能；

(4)本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過(guò)在前置預(yù)放電路使用基于結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管對(duì)管結(jié)構(gòu)的前置放大器，進(jìn)一步降低了本發(fā)明電路系統(tǒng)的噪聲和功耗，實(shí)現(xiàn)了對(duì)干擾的高抑制比，解決了多通道紅外地球微弱信號(hào)檢測(cè)難題。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明電路系統(tǒng)組成框圖；

圖2為本發(fā)明對(duì)管結(jié)構(gòu)三級(jí)級(jí)聯(lián)模擬通道原理圖；

圖3為本發(fā)明電極驅(qū)動(dòng)模塊電路圖；

圖4為本發(fā)明專用二次DC/DC電源組件分布圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種小型化擺動(dòng)紅外電路系統(tǒng)，通過(guò)邏輯處理單元、光柵編碼器控制電路的協(xié)同控制，實(shí)現(xiàn)了對(duì)擺鏡擺動(dòng)幅度的控制，通過(guò)對(duì)前置預(yù)放電路、前置放大電路的電源VCC經(jīng)過(guò)偏置電源及濾波線路的串聯(lián)跟蹤和濾波處理，降低了電源噪聲，通過(guò)在前置預(yù)放電路使用基于結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管對(duì)管結(jié)構(gòu)的前置放大器，進(jìn)一步降低了噪聲和功耗，實(shí)現(xiàn)了干擾的高抑制比，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明電路系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

如圖1所示本發(fā)明一種小型化擺動(dòng)紅外電路系統(tǒng)，包括地球探頭組件、擺動(dòng)掃描軸系組件、模擬通道組件、偏置電源及電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元、輸出接口控制單元、邏輯處理單元、光柵編碼器控制電路、專用二次DC/DC電源組件；偏置電源及電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元包括偏置電源及濾波線路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、正弦振蕩器、擺幅控制線路；輸出接口控制單元包括測(cè)試接口線路、遙控遙測(cè)接口驅(qū)動(dòng)線路。

地球探頭組件，包括4個(gè)地球探頭，每個(gè)地球探頭探測(cè)紅外像并輸出地球波信號(hào)；所述的地球波信號(hào)的電平隨著紅外像的能量變化而變化。

圖2為本發(fā)明對(duì)管結(jié)構(gòu)三級(jí)級(jí)聯(lián)模擬通道原理圖，模擬通道組件，包括4個(gè)機(jī)構(gòu)功能完全相同的模擬通道，每個(gè)模擬通道將地球波信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波、放大和微分處理，將微分處理后信號(hào)進(jìn)行峰值保持、半峰值比較后得到2路地球穿越脈沖信號(hào)給邏輯處理單元，將微分處理后信號(hào)進(jìn)行施密特比較后得到地弦信號(hào)給邏輯處理單元。

偏置電源及濾波線路，給地球探頭組件、模擬通道提供穩(wěn)壓偏置電源。

擺動(dòng)掃描軸系組件包括擺鏡、電機(jī)；電機(jī)驅(qū)動(dòng)擺鏡擺動(dòng)，擺鏡將地球的紅外像投射到地球探頭組件的視場(chǎng)上；

光柵編碼器控制電路，測(cè)量電機(jī)帶動(dòng)擺鏡的擺動(dòng)速度及方向，產(chǎn)生載有擺動(dòng)速度信息的CLK脈沖信號(hào)、擺動(dòng)方向信號(hào)、基準(zhǔn)脈沖信號(hào)輸出給邏輯處理單元，并將CLK脈沖信號(hào)和擺動(dòng)方向信號(hào)反饋給擺幅控制線路；所述的基準(zhǔn)脈沖信號(hào)為電機(jī)帶動(dòng)擺鏡進(jìn)行擺動(dòng)的零位信息；

邏輯處理單元，接收CLK脈沖信號(hào)、擺動(dòng)方向信號(hào)、基準(zhǔn)脈沖信號(hào)、8路地球穿越脈沖信號(hào)、4路地弦信號(hào)，經(jīng)過(guò)邏輯處理及姿態(tài)計(jì)算后產(chǎn)生載有衛(wèi)星姿態(tài)信息的32位串碼和地球出現(xiàn)信號(hào)，并發(fā)送給遙控遙測(cè)接口驅(qū)動(dòng)線路，還接收遙控遙測(cè)接口驅(qū)動(dòng)線路發(fā)送的遙控命令，遙控命令中包含探測(cè)器禁止命令及寬/窄掃描狀態(tài)信號(hào)，其中的探測(cè)器禁止命令將用于地球姿態(tài)計(jì)算及地球出現(xiàn)信號(hào)的邏輯運(yùn)算，通過(guò)測(cè)試接口線路輸出寬/窄掃描狀態(tài)信號(hào)給擺幅控制線路；所述的地球出現(xiàn)信號(hào)為電平信號(hào)，當(dāng)?shù)厍蛟诘厍蛱筋^組件的視場(chǎng)時(shí)，地球出現(xiàn)信號(hào)為高電平，當(dāng)?shù)厍蛭丛诘厍蛱筋^組件的視場(chǎng)時(shí)，地球出現(xiàn)信號(hào)為低電平；所述的探測(cè)器禁止命令分別對(duì)應(yīng)四路探測(cè)器信號(hào)的允許、不允許引入地球姿態(tài)計(jì)算中，其中用“1”表示禁止該路信號(hào)，為不允許；其中用“0”表示不禁止該路信號(hào)，為允許；所述的寬/窄掃描狀態(tài)信號(hào)分別對(duì)應(yīng)紅外地球敏感器的寬掃、窄掃兩種對(duì)地球進(jìn)行掃描的工作狀態(tài)，其中，當(dāng)紅外地球敏感器因?yàn)殡姍C(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)的掃動(dòng)角度大于掃動(dòng)閾值時(shí)，紅外地球敏感器為寬掃工作狀態(tài)，當(dāng)紅外地球敏感器因?yàn)殡姍C(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)的掃動(dòng)角度不大于掃動(dòng)閾值時(shí)，紅外地球敏感器為窄掃工作狀態(tài)，所述的掃動(dòng)閾值為正數(shù)；如果紅外地球敏感器位于寬掃工作狀態(tài)時(shí)，則紅外地球敏感器控制單元產(chǎn)生為低電平的寬/窄掃描狀態(tài)信號(hào)，如果紅外地球敏感器位于窄掃工作狀態(tài)時(shí)，則紅外地球敏感器控制單元產(chǎn)生為高電平的寬/窄掃描狀態(tài)信號(hào)。

遙控遙測(cè)接口驅(qū)動(dòng)線路，接收載有衛(wèi)星姿態(tài)信息的32位串碼、地球出現(xiàn)信號(hào)后進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換、串并轉(zhuǎn)換后送至外部計(jì)算機(jī)；接收外部計(jì)算機(jī)發(fā)送的遙控命令后進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換、串并轉(zhuǎn)換后送至輯處理單元。

擺幅控制線路，接收寬/窄掃描狀態(tài)信號(hào)、CLK脈沖信號(hào)、擺動(dòng)方向信號(hào)、基準(zhǔn)脈沖信號(hào)后產(chǎn)生并發(fā)送兩路反饋信號(hào)至電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊。

正弦振蕩器，產(chǎn)生正弦信號(hào)，輸出給電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊。

電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，根據(jù)正弦信號(hào)、兩路反饋信號(hào)驅(qū)動(dòng)擺動(dòng)掃描軸系組件中電機(jī)帶動(dòng)擺鏡擺動(dòng)。

專用二次DC/DC電源組件，通過(guò)測(cè)試接口線路作為轉(zhuǎn)接，為偏置電源及電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元、邏輯處理單元、光柵編碼器控制電路、模擬通道提供電源。

模擬通道包括前置預(yù)放電路、前置放大電路、微分放大器、穿越處理線路。

前置預(yù)放電路、前置放大電路級(jí)聯(lián)后對(duì)地球波信號(hào)進(jìn)行濾波、放大，微分放大器對(duì)濾波、放大后的地球波信號(hào)進(jìn)行微分放大處理得到微分信號(hào)，穿越處理線路對(duì)微分信號(hào)進(jìn)行峰值保持、半峰值比較后得到2路地球穿越脈沖信號(hào)，對(duì)微分信號(hào)進(jìn)行施密特比較后得到地弦信號(hào)。

前置預(yù)放電路包括一對(duì)結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管對(duì)管、第一級(jí)放大器332、電阻R303、R304、R305、R306，一對(duì)結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管對(duì)管包括場(chǎng)效應(yīng)對(duì)管331-A、場(chǎng)效應(yīng)對(duì)管331-B；場(chǎng)效應(yīng)對(duì)管331-A的柵極接地球波信號(hào)，場(chǎng)效應(yīng)對(duì)管331-A的漏極通過(guò)電阻R303接偏置電源及濾波電路，331-B的漏極通過(guò)電阻R304接偏置電源及濾波電路，331-B的漏極分別通過(guò)電阻R303和R304與偏置電源及濾波電路提供的正電源VCC相連，場(chǎng)效應(yīng)對(duì)管331-A的漏極接第一級(jí)放大器332的負(fù)向輸入端，331-B的漏極接第一級(jí)放大器332的正向輸入端，場(chǎng)效應(yīng)對(duì)管331-A的源極接331-B的源極，場(chǎng)效應(yīng)對(duì)管331-A、331-B的公共端通過(guò)電阻R302接偏置電源及濾波電路，331-B的柵極分別接電阻R305一端、R306一端，電阻R306接地，電阻R305另一端接第一級(jí)放大器332的輸出端、前置放大電路。

前置放大電路包括電容C33、C34、電阻R307、R308、R309、第二級(jí)放大器333；前置預(yù)放電路輸出經(jīng)電容C33接第二級(jí)放大器333的正向輸入端相連，第二級(jí)放大器333的正向輸入端通過(guò)電阻R307接地，第二級(jí)放大器333的負(fù)向輸入端接C34一端、R309一端、電阻R308一端，R308另一端接地，C34另一端、R309另一端接第二級(jí)放大器333的輸出端，第二級(jí)放大器333的輸出端接微分放大電路。

微分放大電路包括電容C35、C36、電阻R310、R311、R312、R313、第三級(jí)放大器334；電容C35一端接前置放大電路，另一端接電阻R310一端、R311一端，R310另一端接地，R311另一端接第三級(jí)放大器334負(fù)向輸入端、C36一端、R312一端，C36另一端、R312另一端接第三級(jí)放大器334輸出端，第三級(jí)放大器334的正向輸入端通過(guò)電阻R313接地，第三級(jí)放大器334輸出端接穿越處理線路。

前置預(yù)放電路在第一電路板上、前置放大電路在第二電路板上；第一電路板和第二電路板設(shè)有地球探頭組件的安裝通孔、線路走線通孔，第一電路板、第二電路板外罩設(shè)有屏蔽盒。

光柵編碼器控制電路包括測(cè)角光柵編碼器組件、光柵放大及整形電路；測(cè)角光柵編碼器組件，測(cè)量電機(jī)帶動(dòng)擺鏡的擺動(dòng)速度及方向，產(chǎn)生光柵信號(hào)CLKA、光柵信號(hào)CLKB、基準(zhǔn)信號(hào)并送至光柵放大及整形電路；光柵放大及整形電路，將光柵信號(hào)CLKA、光柵信號(hào)CLKB進(jìn)行4倍頻處理，得到載有擺動(dòng)速度的CLK脈沖信號(hào)、擺動(dòng)方向信號(hào)，同時(shí)對(duì)基準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行整形，得到基準(zhǔn)脈沖信號(hào)，將CLK脈沖信號(hào)、擺動(dòng)方向信號(hào)、基準(zhǔn)脈沖信號(hào)送至邏輯處理單元，將CLK脈沖信號(hào)和擺動(dòng)方向信號(hào)反饋給擺幅控制線路；所述的時(shí)鐘信號(hào)CLKA、時(shí)鐘信號(hào)CLKB為相位差為90°的兩路光柵信號(hào)，基準(zhǔn)信號(hào)為通過(guò)零位刻線區(qū)的光信號(hào)產(chǎn)生的光柵信號(hào)。

擺幅控制線路包括電容C601、電容C602、電容C603、電容C604、電阻R601、電阻R602、電阻R603、電阻R604、異或門(mén)601、異或門(mén)602、異或門(mén)603、異或門(mén)604、或非門(mén)605、或非門(mén)606、或非門(mén)607、或非門(mén)610、或非門(mén)611、或非門(mén)612、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器608、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器609；

CLK脈沖信號(hào)接異或門(mén)601輸入端，異或門(mén)601另一輸入端接地，異或門(mén)601輸出端接異或門(mén)602輸入端，異或門(mén)601輸出端通過(guò)電阻R601接異或門(mén)602另一輸入端，電阻R601與異或門(mén)602連接點(diǎn)通過(guò)電容C601接地，擺動(dòng)方向信號(hào)接異或門(mén)603輸入端，異或門(mén)603另一輸入端接地，異或門(mén)603輸出端接異或門(mén)604輸入端，異或門(mén)603輸出端通過(guò)電阻R602接異或門(mén)604另一輸入端，電阻R602與異或門(mén)604連接點(diǎn)通過(guò)電容C602接地，異或門(mén)602輸出端、異或門(mén)604輸出端分別接入或非門(mén)605的兩個(gè)輸入端，或非門(mén)605的輸入端接或非門(mén)606的一個(gè)輸入端、或非門(mén)607的一個(gè)輸入端，寬/窄掃狀態(tài)信號(hào)接或非門(mén)606的另一個(gè)輸入端，經(jīng)過(guò)反相器反相的寬/窄掃狀態(tài)信號(hào)接或非門(mén)607的另一個(gè)輸入端，或非門(mén)606的輸出端接單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器608的正脈沖觸發(fā)輸入端A，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器608的負(fù)脈沖觸發(fā)輸入端B接正電壓、復(fù)位端CLR接正電壓，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器608的外接電阻端RC通過(guò)R603接正電壓、通過(guò)電容C603接單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器608的外接電容端C，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器608的脈沖輸出端Q接或非門(mén)610的一個(gè)輸入端，或非門(mén)607的輸出端接單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器609的正脈沖觸發(fā)輸入端A，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器609的負(fù)脈沖觸發(fā)輸入端B接正電壓、復(fù)位端CLR接正電壓，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器609的外接電阻端RC通過(guò)R604接正電壓、通過(guò)電容C604接單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器609的外接電容端C，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器609的脈沖輸出端Q接或非門(mén)610的另一輸入端，或非門(mén)610的輸出端接或非門(mén)611的一端、或非門(mén)612的一端，或非門(mén)611另一端輸出第一反饋信號(hào)，或非門(mén)612輸出第二反饋信號(hào)。

如圖3所示，為本發(fā)明的電極驅(qū)動(dòng)模塊，包括第一輸入端401、第二輸入端402、第三輸入端403、第四放大器431、第一晶體管432、第二晶體管433、擺動(dòng)電機(jī)負(fù)載404、調(diào)整電阻R404、電容C41、反饋電阻R401、R402、R403、R405、電容C42、限流電阻R407、R408。第一輸入端401為正弦振蕩器輸入的正弦振蕩信號(hào)，設(shè)計(jì)頻率為5Hz或10Hz，幅值為6VP-P可調(diào)，第一輸入端401經(jīng)電阻R401和第四放大器431的負(fù)向輸入端相連，該負(fù)向輸入端還通過(guò)反饋電阻R405和推挽放大電路432和433的發(fā)射極的公共端相，該點(diǎn)直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)負(fù)載的規(guī)律擺動(dòng)。第三輸入端403輸入的信號(hào)是光柵編碼器產(chǎn)生的寬度恒定而周期受擺動(dòng)速度調(diào)制的CLK脈沖信號(hào)，CLK脈沖信號(hào)為時(shí)鐘脈沖串，該CLK脈沖信號(hào)與擺動(dòng)方向信號(hào)(/SD)相調(diào)制，第三輸入端403經(jīng)反饋電阻R403也連接到了第四放大器431的負(fù)向輸入端。電容C42并聯(lián)在電阻R405兩端。第四放大器431起著加法器的功能，將電機(jī)電流在擺動(dòng)電機(jī)負(fù)載404上形成的電壓經(jīng)R405加在第四放大器431的反向輸入端，形成電流反饋信號(hào)。第二輸入端402輸入的信號(hào)是CLK脈沖信號(hào)與擺動(dòng)方向信號(hào)(SD)相調(diào)制的脈沖信號(hào)，第二輸入端402經(jīng)反饋電阻R402連接到第四放大器431的正向輸入端。輸入端402還分別通過(guò)電容C41、電阻R404與參考電位相連。第四放大器431的輸出端經(jīng)電租R406和推挽放大電路432和433的基極相連，第一晶體管432的集電極通過(guò)電阻R407和正電源+15V相連，電源為產(chǎn)品DC/DC電源內(nèi)部產(chǎn)生。第二晶體管433的集電極通過(guò)電阻R408和負(fù)電源-15V相連，負(fù)電源的產(chǎn)生同正電源。推挽放大電路432和433的公共端(發(fā)射極)直接和擺動(dòng)電機(jī)負(fù)載404的正極相連，擺動(dòng)電機(jī)負(fù)載404的負(fù)極直接接參考電位。

如圖4所示，專用二次DC/DC電源組件由一次母線(42V或100V)提供輸入，在輸入端設(shè)有短路保護(hù)電路、浪涌抑制電路及EMI濾波器。外部開(kāi)關(guān)脈沖指令通過(guò)磁保持繼電器控制二次電源的開(kāi)、關(guān)機(jī)。開(kāi)關(guān)機(jī)指令脈沖分為12V、28V兩種。輸入與輸出通過(guò)變壓器隔離。DC/DC控制芯片為UC1845脈寬調(diào)制器，設(shè)有電流檢測(cè)與保護(hù)電路。由于額定輸出電流較小，采用前級(jí)閉環(huán)穩(wěn)壓，后級(jí)低壓差穩(wěn)壓器二次調(diào)整的方案。

本發(fā)明電路系統(tǒng)中擺動(dòng)紅外處理線路屬于微弱信號(hào)處理系統(tǒng)，為了解決整機(jī)的電磁兼容性問(wèn)題，專用二次DC/DC電源組件安裝在獨(dú)立的鋁合金結(jié)構(gòu)腔體內(nèi)，通過(guò)四周螺釘，與擺動(dòng)紅外的主體結(jié)構(gòu)固定。提高了抗電磁干擾的能力，增強(qiáng)了可靠性。

本發(fā)明電路系統(tǒng)中根據(jù)CLK脈沖信號(hào)、擺動(dòng)方向信號(hào)、基準(zhǔn)脈沖信號(hào)、8路地球穿越脈沖信號(hào)、4路地弦信號(hào)經(jīng)過(guò)邏輯處理及姿態(tài)計(jì)算后產(chǎn)生衛(wèi)星姿態(tài)信息的方法包括如下步驟：

(1)令8路地球穿越脈沖信號(hào)、擺動(dòng)方向信號(hào)、基準(zhǔn)脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)RS觸發(fā)器電路進(jìn)行比較及定時(shí)采樣處理，分別得到第一路模擬通道在地球最大截面的位置A’、第二路模擬通道在地球最大截面的位置B’、第三路模擬通道在地球最大截面的位置C’、第四路模擬通道在地球最大截面的位置D’；

(2)獲取基準(zhǔn)脈沖信號(hào)的上升沿出現(xiàn)時(shí)刻第一路模擬通道在地球最大截面的位置A、第二路模擬通道在地球最大截面的位置B，獲取基準(zhǔn)脈沖信號(hào)的下降沿時(shí)刻第三路模擬通道在地球最大截面的位置C、第四路模擬通道在地球最大截面的位置D；所述的位置A’、B’、C’、D’、A、B、C、D的坐標(biāo)系為以地心為原點(diǎn)、在地球最大截面內(nèi)建立的二維直角坐標(biāo)系；

(3)對(duì)位置A’、A進(jìn)行減法運(yùn)算得到ΔA，對(duì)位置B’、B進(jìn)行減法運(yùn)算得到ΔB，對(duì)位置C’、C進(jìn)行減法運(yùn)算得到ΔC，對(duì)位置D’、D進(jìn)行減法運(yùn)算得到ΔD，然后以CLK脈沖信號(hào)作為計(jì)數(shù)時(shí)鐘，將電平信號(hào)ΔA，ΔB，ΔC，ΔD的電平信號(hào)轉(zhuǎn)化為以光柵為計(jì)數(shù)單位的角度當(dāng)量值；

(3)按照公式P＝(ΔA+ΔC)/2＝(ΔB+ΔD)/2＝((ΔA+ΔC)/2+(ΔB+ΔD)/2)/2、R＝(ΔB-ΔA)/2＝(ΔC-ΔD)/2＝((ΔB-ΔA)/2+(ΔC-ΔD)/2)/2，計(jì)算得到衛(wèi)星姿態(tài)信息中的俯仰姿態(tài)角P、滾動(dòng)姿態(tài)角R。

本發(fā)明電路系統(tǒng)中根據(jù)4路地弦信號(hào)、寬/窄掃描狀態(tài)信號(hào)、探測(cè)器禁止命令產(chǎn)生地球出現(xiàn)信號(hào)(EP)的方法為：如果2或3路探測(cè)器禁止命令有效，且剩下的探測(cè)器禁止命令無(wú)效通道的地弦信號(hào)同時(shí)有效時(shí)，則EP＝1；如果1路探測(cè)器禁止命令有效且剩下的三路地弦信號(hào)同時(shí)有效，則EP＝1；如果0路探測(cè)器禁止命令有效、工作在窄掃描狀態(tài)且至少三路地弦信號(hào)同時(shí)有效，則EP＝1；如果寬/窄掃描狀態(tài)信號(hào)為寬掃描狀態(tài)且至少有1路地弦信號(hào)有效，則EP＝1，剩余情況下EP＝0。

本發(fā)明說(shuō)明書(shū)中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。