星载相机系统

本发明涉及星载相机，尤其涉及一种高可靠性的星载相机系统。

背景技术：

1、星载相机系统若一直连续工作，可能会因相机系统的温度升高超出所能承受的范围导致器件损坏，因此需要设置超时关机功能；对于焦面调焦功能，为防止单粒子翻转导致调焦的误动作而损坏焦面，需要设置调焦操作保护功能；对于需要进行频繁开关机的应用，使用机械式的开关继电器会随着开关次数的增加而可能失效，影响在轨应用的寿命；对于与卫星平台的信息交互，由于卫星平台资源有限，部分的开关控制信号及对应的供电需要成像系统自身提供；星载相机系统中的dsp通常使用一组配置数据源，当在轨出现单粒子翻转时，则dsp无法从该组配置数据加载，需要重新更新后才能引导成功。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本发明提出一种高可靠的星载相机系统，设置超时关机和调焦操作保护功能，避免器件与焦面被损坏；采用电子开关进行电源的通断控制，可提高在轨应用的寿命；设置高可靠加载配置和程序软件上注更新功能，通过多种数据配置源和刷新操作，可减小空间单粒子翻转的影响。

2、本发明提供的星载相机系统包括成像单元、外部扩展存储器、内部控制接口电路、内部遥测采集接口电路、1553接口电路、秒脉冲接口电路、dsp模块、fpga模块、热控单元、供配电单元、电平转换接口电路、调焦编码器数据采集电路、调焦电机驱动控制电路、供电驱动控制电路、调焦编码器和调焦电机；其中，供配电单元为星载相机系统的各个部分供电；fpga模块通过1553接口电路与卫星平台进行命令和数据的传递；fpga模块通过秒脉冲接口电路接收卫星平台的秒脉冲信号；fpga模块通过内部控制接口电路对成像单元的工作模式和参数进行控制，fpga模块通过内部遥测采集接口电路接收成像单元返回的状态遥测信息；fpga模块通过控制、地址及数据总线对dsp模块进行状态查询及程序版本选择及程序内容更新；fpga模块接收热控单元返回星载相机系统的各部分温度信息；fpga模块通过电平转换接口电路接收调焦编码器经调焦编码器数据采集电路输出的数字编码信息，并通过调焦驱动控制电路对调焦电机进行控制，以及通过供电驱动控制电路对相机内部的供配电进行控制；dsp模块与外部扩展存储器连接，从外部扩展存储器的不同区域读取不同版本的程序进行引导执行；在fpga模块向成像单元发送开机指令之前，根据成像单元的工作任务内容，设置超时关机的计数值；在成像单元开机后，超时关机计数器的计数值开始递增，当计数值达到超时关机的计数值时，将成像单元的供电按照顺序关掉；当检测到成像单元的温度低于最低工作温度时，启动热控单元对成像单元进行加热，直到成像单元的温度高于最低工作温度时停止；当检测到成像单元或成像单元供电的温度高于最高工作温度时，则将成像单元的供电按照顺序关掉；在fpga模块不工作时，供配电单元不对其进行供电；在fpga模块加电的状态下，当相机不调焦时，调焦电机驱动控制电路的电源禁止输出；当相机调焦时，fpga模块根据接收到的数字编码信息，判断调焦操作是否超出行程范围，在调焦操作未超出行程范围时控制调焦电机进行调焦。

3、优选地，卫星平台向供配电单元提供主备各一路高压供电电源和主备各一组相机供电开关控制信号，产生控制器供电电源和低压开关驱动供电电源；其中，控制器供电电源为外部扩展存储器、内部控制接口电路、内部遥测采集接口电路、1553接口电路、秒脉冲接口电路、dsp模块、fpga模块、电平转换接口电路供电；低压开关驱动供电电源为供电驱动控制电路供电。

4、优选地，控制器分别提供成像单元供电控制信号、编码器供电控制信号、编码器供电控制信号，供配电单元分别提供成像单元供电电源、编码器供电电源与电机供电电源；其中，成像单元供电控制信号控制成像单元供电电源进行控制，为成像单元供电；编码器供电控制信号控制编码器供电电源，为调焦编码器数据采集电路和调焦编码器供电；编码器供电控制信号控制电机供电电源，为调焦电机驱动控制电路和调焦电机供电。

5、优选地，热控单元为热控仪，卫星平台向热控仪提供主备各一路高压供电电源和主备各一组热控仪供电开关控制信号，产生热控仪所需的供电电源和开关控制信号。

6、优选地，供配电单元的主备各一路高压供电电源与主备各一组相机供电开关控制信号的供电切换、热控仪的主备各一路高压供电电源与主备各一组热控仪供电开关控制信号的供电切换均采用场效应管实现。

7、优选地，fpga模块包括控制fpga、fpga模块刷新芯片、成像fpga、成像fpga刷新芯片和成像fpga程序存储器；其中，控制fpga和控制fpga刷新芯片同时通过1553接口电路与卫星平台的1553接口连接；控制fpga刷新芯片通过卫星平台的1553接口接收控制fpga新的配置数据，并写入控制fpga程序存储器中；控制fpga刷新芯片从控制fpga程序存储器中读取配置数据对控制fpga的加载配置进行控制；当控制fpga刷新芯片接收到卫星平台的1553接口发送的工作模式和配置数据源切换命令时，启动对控制fpga的重新加载配置；控制fpga通过卫星平台的1553接口接收控制dsp模块新的程序内容，传输到dsp模块，再通过dsp模块写入外部扩展存储器中；当控制fpga通过卫星平台的1553接口接收到dsp模块的程序版本切换命令时，通过控制dsp模块的引导模式进行不同程序版本的选择，再进行dsp程序的重新引导；控制fpga刷新芯片通过卫星平台的1553接口接收成像fpga新的配置数据，并写入成像fpga程序存储器中；当控制fpga通过卫星平台的1553接口接收到成像单元开机指令和工作模式命令时，在成像单元加电后进行相关工作模式的设置，配置数据相关的命令发送给成像fpga刷新芯片，成像工作参数、校正系数和辅助数据发送给成像fpga；当切换成像fpga加载的程序版本时，通过成像fpga刷新芯片对成像fpga进行控制，实现不同程序版本的切换。

8、优选地，数字编码信息采用三模冗余方式进行存储及判断调焦操作是否超出行程范围。

9、与现有技术相比，本发明能够取得如下技术效果：

10、1、温度超限和超时关机保护功能可以保证成像单元的工作温度在允许的范围内，不会因为温度过高而造成成像单元和成像单元供电的损耗。

11、2、调焦超限保护功能可以确保在不需要调焦时调焦电机不会出现误动作，在即将超出行程也不会继续进行调焦；

12、3、相机的供电控制，仅需要卫星平台提供主备各两组高压供电电源和低压供电开关控制信号，可大量节约卫星资源。

13、4、使用电子开关功能，相对机械式开关，可提高开关次数，从而提高在轨应用的寿命。

14、5、高可靠加载配置和程序软件上注更新功能，通过多种数据配置源和刷新操作，可减小空间单粒子翻转的影响；通过各控制单元的顺序控制，避免各控制单元之间的相互控制而陷入死循环，提高系统运行的可靠性。

技术特征：

1.一种星载相机系统，其特征在于，包括成像单元、外部扩展存储器、内部控制接口电路、内部遥测采集接口电路、1553接口电路、秒脉冲接口电路、dsp模块、fpga模块、热控单元、供配电单元、电平转换接口电路、调焦编码器数据采集电路、调焦电机驱动控制电路、供电驱动控制电路、调焦编码器和调焦电机；其中，

2.如权利要求1所述的星载相机系统，其特征在于，所述卫星平台向所述供配电单元提供主备各一路高压供电电源和主备各一组相机供电开关控制信号，产生控制器供电电源和低压开关驱动供电电源；其中，

3.如权利要求2所述的星载相机系统，其特征在于，控制器分别提供成像单元供电控制信号、编码器供电控制信号、编码器供电控制信号，所述供配电单元分别提供成像单元供电电源、编码器供电电源与电机供电电源；其中，

4.如权利要求3所述的星载相机系统，其特征在于，所述热控单元为热控仪，所述卫星平台向所述热控仪提供主备各一路高压供电电源和主备各一组热控仪供电开关控制信号，产生所述热控仪所需的供电电源和开关控制信号。

5.如权利要求4所述的星载相机系统，其特征在于，所述供配电单元的主备各一路高压供电电源与主备各一组相机供电开关控制信号的供电切换、所述热控仪的主备各一路高压供电电源与主备各一组热控仪供电开关控制信号的供电切换均采用场效应管实现。

6.如权利要求1所述的星载相机系统，其特征在于，所述fpga模块包括控制fpga、fpga模块刷新芯片、成像fpga、成像fpga刷新芯片和成像fpga程序存储器；其中，

7.如权利要求1所述的星载相机系统，其特征在于，所述数字编码信息采用三模冗余方式进行存储及判断调焦操作是否超出行程范围。

技术总结
本发明涉及星载相机技术领域，尤其涉及一种星载相机系统包括成像单元、外部扩展存储器、内部控制接口电路、内部遥测采集接口电路、1553接口电路、秒脉冲接口电路、DSP模块、FPGA模块、热控单元、供配电单元、电平转换接口电路、调焦编码器数据采集电路、调焦电机驱动控制电路、供电驱动控制电路、调焦编码器和调焦电机。本发明通过设置超时关机和调焦操作保护功能，避免器件与焦面被损坏；采用电子开关进行电源的通断控制，可提高在轨应用的寿命；设置高可靠加载配置和程序软件上注更新功能，通过多种数据配置源和刷新操作，可减小空间单粒子翻转的影响。

技术研发人员：余达,刘金国,孔德柱,吴清文,陈佳豫,赵莹,张以撒
受保护的技术使用者：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/4/8