本發(fā)明涉及衛(wèi)星平臺(tái)及星載軟件，特別涉及一種在軌高可靠的定標(biāo)輪電機(jī)控制方法及星載軟件。

背景技術(shù)：

1、定標(biāo)輪電機(jī)(以下簡(jiǎn)稱電機(jī))、定標(biāo)輪和圓盤隨遙感儀器搭載在衛(wèi)星平臺(tái)上，執(zhí)行對(duì)大氣、太陽(yáng)等目標(biāo)的持續(xù)探測(cè)任務(wù)。定標(biāo)輪上的漫透射板、通孔等位置作為光學(xué)系統(tǒng)的一部分，需要根據(jù)遙感儀器在軌工作模式轉(zhuǎn)換位置。若定標(biāo)輪位置轉(zhuǎn)換不準(zhǔn)確或者錯(cuò)誤，會(huì)導(dǎo)致遙感數(shù)據(jù)異常，進(jìn)而導(dǎo)致本次探測(cè)任務(wù)失敗。

2、目前定標(biāo)輪電機(jī)控制的一般做法為：

3、1.星載軟件利用霍爾傳感器尋零時(shí)，第一霍爾傳感器、第二霍爾傳感器互為冷備份，默認(rèn)利用第一霍爾傳感器或者第二霍爾傳感器尋零定位，若第一霍爾傳感器或者第二霍爾傳感器失效，則利用地面注入的方法，更改為利用第二霍爾傳感器或者第一霍爾傳感器尋零定位；

4、2.星載軟件在每次定標(biāo)輪轉(zhuǎn)換位置時(shí)，均控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一周來(lái)尋找霍爾傳感器實(shí)現(xiàn)尋零定位；

5、3.星載軟件尋零定位后，按照固定方向(順時(shí)針或者逆時(shí)針)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)使定標(biāo)輪轉(zhuǎn)動(dòng)到目標(biāo)位置；

6、4.在定標(biāo)輪電機(jī)走完計(jì)算的最終步數(shù)后，不再進(jìn)行修正步數(shù)的轉(zhuǎn)動(dòng)。

7、由于遙感儀器壽命一般較長(zhǎng)，如fy-3(05)星壽命為8年，且探測(cè)頻率較高即定標(biāo)輪位置轉(zhuǎn)換頻率較高，而電機(jī)壽命是固定的，這就要求定標(biāo)輪實(shí)現(xiàn)每次位置轉(zhuǎn)換時(shí)，定標(biāo)輪電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)步數(shù)、次數(shù)盡量少，否則會(huì)因電機(jī)達(dá)到壽命而導(dǎo)致定標(biāo)輪位置轉(zhuǎn)換不準(zhǔn)確；霍爾傳感器在軌存在失效的可能，會(huì)導(dǎo)致定標(biāo)輪位置轉(zhuǎn)換錯(cuò)誤；電機(jī)在軌轉(zhuǎn)動(dòng)可能產(chǎn)生丟步現(xiàn)象，導(dǎo)致定標(biāo)輪位置轉(zhuǎn)換不準(zhǔn)確；以上原因會(huì)導(dǎo)致遙感數(shù)據(jù)異常，進(jìn)而導(dǎo)致本次探測(cè)任務(wù)失敗。

8、因此，上述定標(biāo)輪電機(jī)控制的一般做法的弊端為：

9、1.若第一霍爾傳感器或者第二霍爾傳感器失效，則會(huì)導(dǎo)致本次探測(cè)任務(wù)失?。?/p>

10、2.定標(biāo)輪每次轉(zhuǎn)換位置均尋零，增加定標(biāo)輪電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)以及步數(shù)，降低定標(biāo)輪電機(jī)壽命；

11、3.定標(biāo)輪電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)行程不是最短，大大降低定標(biāo)輪電機(jī)的壽命；

12、4.若定標(biāo)輪電機(jī)因不可預(yù)計(jì)原因?qū)е聛G步現(xiàn)象時(shí)，沒(méi)有修正步數(shù)作修正，可能導(dǎo)致目標(biāo)位置轉(zhuǎn)換不準(zhǔn)確，進(jìn)而導(dǎo)致遙感數(shù)據(jù)部分異常。

13、因此，在遙感儀器的霍爾傳感器可能隨時(shí)失效、遙感儀器壽命較長(zhǎng)而定標(biāo)輪電機(jī)壽命一定、定標(biāo)輪位置轉(zhuǎn)換較頻繁的條件下，如何保證遙感儀器任務(wù)周期內(nèi)每次定標(biāo)輪都能夠可靠、準(zhǔn)確更換到目標(biāo)位置且滿足定標(biāo)輪電機(jī)壽命要求成為難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)中定標(biāo)輪電機(jī)一般控制方法存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種在軌高可靠的定標(biāo)輪電機(jī)控制方法及星載軟件。

2、為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案具體如下：

3、一種在軌高可靠的定標(biāo)輪電機(jī)控制方法，包括以下步驟：

4、步驟一：根據(jù)定標(biāo)輪上均勻分布的孔位的數(shù)量和磁鋼的位置對(duì)各孔位和磁鋼的位置進(jìn)行量化，得到定標(biāo)輪上各孔位和磁鋼的位置值；

5、步驟二：根據(jù)預(yù)設(shè)的定標(biāo)輪尋零轉(zhuǎn)動(dòng)方向和步驟一中磁鋼的位置值，對(duì)圓盤上互為熱備份的第一霍爾傳感器和第二霍爾傳感器的位置進(jìn)行量化，分別得到第一霍爾傳感器和第二霍爾傳感器的位置值；

6、步驟三：獲取定標(biāo)輪電機(jī)的步距角以及定標(biāo)輪的目標(biāo)位置及修正步數(shù)，并根據(jù)步距角計(jì)算定標(biāo)輪電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一周所需的步數(shù)；

7、步驟四：判斷定標(biāo)輪的當(dāng)前位置是否為未知或者定標(biāo)輪的目標(biāo)位置是否為定位孔位，其中定位孔位為定標(biāo)輪上所有孔位中使用頻率最低的孔位，若是，則執(zhí)行步驟五，否則執(zhí)行步驟六；

8、步驟五：星載軟件將定標(biāo)輪電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一周所需的步數(shù)、定標(biāo)輪電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和尋零命令發(fā)送給fpga軟件，fpga軟件控制定標(biāo)輪電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，尋找霍爾傳感器即執(zhí)行尋零過(guò)程，若尋零成功，則fpga軟件控制定標(biāo)輪電機(jī)立即停止轉(zhuǎn)動(dòng)，執(zhí)行步驟六；若尋零失敗，則fpga軟件控制定標(biāo)輪電機(jī)立即停止轉(zhuǎn)動(dòng)，執(zhí)行步驟九；

9、步驟六：若目標(biāo)位置大于當(dāng)前位置，則將目標(biāo)位置與當(dāng)前位置作差，將該差值與步距角的比值作為第一電機(jī)步數(shù)，并判斷第一電機(jī)步數(shù)是否小于等于定標(biāo)輪電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)半周所需的步數(shù)，若是，則將第一電機(jī)步數(shù)作為最終計(jì)算得到的第二電機(jī)步數(shù)，此時(shí)定標(biāo)輪電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)槟鏁r(shí)針；否則，將定標(biāo)輪電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一周所需的步數(shù)與第一電機(jī)步數(shù)的差值作為最終計(jì)算得到的第二電機(jī)步數(shù)，此時(shí)定標(biāo)輪電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)轫槙r(shí)針；

10、若目標(biāo)位置小于定標(biāo)輪的當(dāng)前位置，則將當(dāng)前位置與目標(biāo)位置作差，將該差值與步距角的比值作為第一電機(jī)步數(shù)，并判斷第一電機(jī)步數(shù)是否小于等于定標(biāo)輪電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)半周所需的步數(shù)，若是，則將第一電機(jī)步數(shù)作為最終計(jì)算得到的第二電機(jī)步數(shù)，此時(shí)定標(biāo)輪電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)轫槙r(shí)針；否則，將定標(biāo)輪電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一周所需的步數(shù)與第一電機(jī)步數(shù)的差值作為最終計(jì)算得到的第二電機(jī)步數(shù)，此時(shí)定標(biāo)輪電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)槟鏁r(shí)針；

11、步驟七：星載軟件將第二電機(jī)步數(shù)和對(duì)應(yīng)的定標(biāo)輪電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向發(fā)送給fpga軟件，fpga軟件控制定標(biāo)輪電機(jī)僅在轉(zhuǎn)動(dòng)該步數(shù)后停止轉(zhuǎn)動(dòng)，并接收f(shuō)pga軟件發(fā)送的第一定標(biāo)輪電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)完成標(biāo)志；

12、步驟八：星載軟件將修正步數(shù)發(fā)送給fpga軟件，fpga軟件控制定標(biāo)輪電機(jī)僅在轉(zhuǎn)動(dòng)該修正步數(shù)后停止轉(zhuǎn)動(dòng)，并接收f(shuō)pga軟件發(fā)送的第二定標(biāo)輪電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)完成標(biāo)志；

13、步驟九：星載軟件記錄定標(biāo)輪的當(dāng)前位置并下行相關(guān)遙測(cè)數(shù)據(jù)。

14、相應(yīng)地，本發(fā)明還提出一種星載軟件，用于執(zhí)行如上所述的一種在軌高可靠的定標(biāo)輪電機(jī)控制方法。

15、本發(fā)明的一種在軌高可靠的定標(biāo)輪電機(jī)控制方法及星載軟件具有以下有益效果：

16、(1)設(shè)置第一霍爾傳感器和第二霍爾傳感器互為熱備份，若第一霍爾傳感器或第二霍爾傳感器失效時(shí)，仍能夠?qū)ち愠晒ΡＷC定標(biāo)輪位置轉(zhuǎn)換正確，不會(huì)因某一個(gè)霍爾傳感器失效導(dǎo)致本次探測(cè)任務(wù)失??；

17、(2)只有在當(dāng)前位置未知或者目標(biāo)位置為使用頻率最低的定位孔位時(shí)，執(zhí)行尋零過(guò)程，減少了定標(biāo)輪電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)和轉(zhuǎn)動(dòng)步數(shù)；目標(biāo)位置為使用頻率最低的定位孔位時(shí)進(jìn)行尋零操作，進(jìn)一步降低了開(kāi)機(jī)后長(zhǎng)時(shí)間不尋零定位、電機(jī)丟步導(dǎo)致目標(biāo)位置轉(zhuǎn)換不準(zhǔn)確的發(fā)生概率；

18、(3)通過(guò)控制定標(biāo)輪電機(jī)可順時(shí)針、逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的方法，使定標(biāo)輪電機(jī)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)步數(shù)最少，最大程度減少了定標(biāo)輪電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)步數(shù)，節(jié)省了定標(biāo)輪電機(jī)的壽命；

19、(4)即使定標(biāo)輪電機(jī)因不可預(yù)計(jì)原因?qū)е聛G步現(xiàn)象，利用修正步數(shù)作修正可保證目標(biāo)位置轉(zhuǎn)換準(zhǔn)確，不會(huì)因定標(biāo)輪電機(jī)丟步而導(dǎo)致探測(cè)任務(wù)部分遙感數(shù)據(jù)異常，保證了定標(biāo)輪位置轉(zhuǎn)換的準(zhǔn)確性。

技術(shù)特征：

1.一種在軌高可靠的定標(biāo)輪電機(jī)控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在軌高可靠的定標(biāo)輪電機(jī)控制方法，其特征在于，在尋零過(guò)程中，若第一霍爾傳感器(3-2)或者第二霍爾傳感器(3-3)有效，則尋零成功，星載軟件接收f(shuō)pga軟件發(fā)送的霍爾傳感器狀態(tài)，并記錄定標(biāo)輪(2)的當(dāng)前位置為有效的霍爾傳感器的位置。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在軌高可靠的定標(biāo)輪電機(jī)控制方法，其特征在于，在尋零過(guò)程中，若定標(biāo)輪電機(jī)(1)按照轉(zhuǎn)動(dòng)方向轉(zhuǎn)動(dòng)一周后，第一霍爾傳感器(3-2)和第二霍爾傳感器(3-3)均無(wú)效，則尋零失敗，星載軟件接收f(shuō)pga軟件發(fā)送的霍爾傳感器狀態(tài)，并記錄定標(biāo)輪的當(dāng)前位置為“無(wú)效”。

4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項(xiàng)所述的一種在軌高可靠的定標(biāo)輪電機(jī)控制方法，其特征在于，通過(guò)衛(wèi)星平臺(tái)發(fā)送的數(shù)據(jù)注入獲得定標(biāo)輪(2)的目標(biāo)位置和修正步數(shù)，或者根據(jù)星載軟件與工作模式相關(guān)的默認(rèn)參數(shù)確定定標(biāo)輪(2)的目標(biāo)位置和修正步數(shù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項(xiàng)所述的一種在軌高可靠的定標(biāo)輪電機(jī)控制方法，其特征在于，預(yù)設(shè)的定標(biāo)輪尋零轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)槟鏁r(shí)針或者順時(shí)針。

6.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項(xiàng)所述的一種在軌高可靠的定標(biāo)輪電機(jī)控制方法，其特征在于，定標(biāo)輪(2)上均勻分布4個(gè)孔位，按順時(shí)針?lè)较蛞来螢橥?2-1)、第一漫透射板(2-2)、盲板(2-3)、第二漫透射板(2-4)，且磁鋼(2-5)位于第一漫透射板(2-2)和盲板(2-3)之間。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種在軌高可靠的定標(biāo)輪電機(jī)控制方法，其特征在于，通孔(2-1)、第一漫透射板(2-2)、磁鋼(2-5)、盲板(2-3)、第二漫透射板(2-4)的位置值依次為360°、90°、135°、180°、270°，第一霍爾傳感器(3-2)和第二霍爾傳感器(3-3)的位置值分別為117°和324°。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種在軌高可靠的定標(biāo)輪電機(jī)控制方法，其特征在于，定位孔位為第一漫透射板(2-2)。

9.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項(xiàng)所述的一種在軌高可靠的定標(biāo)輪電機(jī)控制方法，其特征在于，定標(biāo)輪電機(jī)(1)的步距角為0.9°。

10.一種星載軟件，其特征在于，用于執(zhí)行如權(quán)利要求1至9任意一項(xiàng)所述的一種在軌高可靠的定標(biāo)輪電機(jī)控制方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種在軌高可靠的定標(biāo)輪電機(jī)控制方法及星載軟件，屬于衛(wèi)星平臺(tái)及星載軟件技術(shù)領(lǐng)域，解決遙感儀器任務(wù)周期內(nèi)每次定標(biāo)輪都能夠可靠、準(zhǔn)確地更換到目標(biāo)位置且滿足定標(biāo)輪電機(jī)壽命要求的問(wèn)題。其中控制方法具體包括以下步驟：對(duì)兩個(gè)霍爾傳感器和定標(biāo)輪上各孔位、磁鋼的位置進(jìn)行量化；獲取定標(biāo)輪的目標(biāo)位置及修正步數(shù)；若定標(biāo)輪的當(dāng)前位置未知或目標(biāo)位置為定位孔位，則利用互為熱備份的兩個(gè)霍爾傳感器尋零，再根據(jù)當(dāng)前位置和目標(biāo)位置計(jì)算最終的電機(jī)步數(shù)，控制定標(biāo)輪電機(jī)依次轉(zhuǎn)動(dòng)最終的電機(jī)步數(shù)、修正步數(shù)后停止轉(zhuǎn)動(dòng)，星載軟件記錄定標(biāo)輪的當(dāng)前位置并下行相關(guān)遙測(cè)數(shù)據(jù)。本發(fā)明能夠保證定標(biāo)輪位置轉(zhuǎn)換的準(zhǔn)確性，同時(shí)節(jié)省定標(biāo)輪電機(jī)的壽命。

技術(shù)研發(fā)人員：邵英秋,汪龍祺,李博,張子輝,林冠宇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15