一种易扩展的空间遥感器控温系统技术方案

一种易扩展的空间遥感器控温系统，包括设置有主处理器的CPU电路模块及设置有FPGA协处理器的测控温电路模块，通过在每个测控温电路中引入FPGA协处理，解放主处理器资源，进而提升系统扩展能力，并通过测控温电路模块进行扩展，由FPGA协处理器自主实现各控温通道的均匀加热模式，同时还可通过FPGA协处理器实现对各控温通道最小控温输出步长的调整，大幅提升控温系统性能。

A kind of space remote sensor temperature control system easy to expand

【技术实现步骤摘要】
一种易扩展的空间遥感器控温系统
本专利技术涉及一种易扩展的空间遥感器控温系统，属于空间遥感器控温仪

技术介绍
控温仪的扩展能力主要受测控温路数、处理器能力、控温算法等因素影响。控温稳定度除受热设计影响外，还受测温精度、控温周期、控温算法、控制方式和最小控温输出步长的影响。不同控温对象，其热容及散热条件不同，相同的最小控温输出步长会导致不同控温对象的控温一致性较差。空间遥感器控温仪广泛采用处理器直接控制测温模块、控温模块，连续加热模式，固定的最小控温输出步长的设计。因为测温、控温路数和控温精度和稳定度负相关，所以传统设计的可扩展能力较差。因为连续加热模式存在离散效应，使得被控对象的温度波动较大，所以控温稳定度较差。因为最小控温输出步长固定，所以对不同控温对象的适应性不强。目前，随着高分辨率、超高分辨率探测需求的增多，空间遥感器控温仪的测控温路数需求越来越多，控温稳定度要求越来越高，控温对象也越来越复杂。由于传统AD及其周边配套芯片短时间内还不能提供满足航天应用的高可靠性、高精度器件，所以从提高测温精度着手比较困难。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：针对目前现有技术中，传统AD及其周边配套芯片无法满足现有航天应用所需的可靠性及精度的问题，提出了一种易扩展的空间遥感器控温系统。本专利技术解决上述技术问题是通过如下技术方案予以实现的：一种易扩展的空间遥感器控温系统，包括供配电电路模块、CPU电路模块、测控温电路模块、母板电路模块，其中：供配电电路模块：根据卫星平台发送的直接指令对卫星平台电源进行供电分配，所述卫星平台电源包括一次电源、热控电源，供配电电路模块通过一次电源供电并产生测控温电路工作所需的二次电源，CPU电路模块通过二次电源供电，测控温电路模块通过二次电源、热控电源共同供电；CPU电路模块：挂载于一级总线上并通过一级总线接收卫星平台发送的状态设置指令对CPU电路模块工作状态进行预设，并将包含CPU电路模块及其余模块工作状态信息的遥测信号通过一级总线返送至卫星平台，同时通过母板电路模块与测控温电路模块进行SPI总线信息交互；测控温电路模块：通过母板电路模块与CPU电路模块进行SPI总线信息交互，对遥感相机温度值进行监控，并根据SPI总线信息对遥感相机加热片进行加热控制；母板电路模块：配合供配电电路模块为CPU电路模块、测控温电路模块进行供电，同时辅助CPU电路模块、测控温电路模块进行SPI总线信息交互。状态设置指令包括安全开关设置指令、控温模式设置指令、开闭环设置指令、控温阈值上下限设置指令、加热回路及热敏电阻对应关系设置指令、最小控温输出步长设置指令，其中，安全开关设置指令、控温模式设置指令、开闭环设置指令、控温阈值上下限设置指令、加热回路及热敏电阻对应关系设置指令针对CPU电路模块，最小控温输出步长设置指令针对测控温电路模块。CPU电路模块及其余模块工作状态信息包括、开闭环状态、控温阈值、累积加热时间或控温占空比、温度量遥测数据，其中，开闭环状态、控温阈值、累积加热时间或控温占空比由CPU电路模块产生，温度量遥测数据由测控温电路模块产生。SPI总线信息包括安全开关设置指令、温度值遥测轮询指令、最小控温输出步长设置指令、控温占空比设置指令和温度量遥测数据，其中，安全开关设置指令、温度值遥测轮询指令、最小控温输出步长设置指令、控温占空比设置指令由CPU电路模块传递给测控温电路模块，温度量遥测数据由测控温电路模块传递给CPU电路模块。CPU电路模块内包括主处理器，所述测控温电路模块内包含FPGA协处理器，所述CPU电路模块、测控温电路模块通过主处理器、FPGA协处理器进行SPI总线信息交互，CPU电路模块通过主处理器收集CPU电路模块及其余模块工作状态信息，同时根据CPU电路模块预设或接收到的指令进行处理，并把处理得到的控温量通过SPI总线传递给测控温电路模块，测控温电路模块通过FPGA协处理器对遥感相机温度值进行监控，同时对遥感相机加热片进行加热控制。FPGA协处理器根据CPU电路模块发送的温度值遥测轮询指令自主完成各模块温度量的采集、滤波、校准和存储，并等待主处理器进行读取。FPGA协处理器的扩展数量不大于16，当FPGA协处理器接收到外部信息时，对信息的RT地址与SPI总线地址进行判断，若相同，则对该外部信息进行接收，否则丢弃该信息。最小控温输出步长与FPGA协处理器一一对应，均通过同一模块内的FPGA协处理器进行调整。本专利技术与现有技术相比的优点在于：本专利技术提供的一种易扩展的空间遥感器控温系统，在主处理器、控温周期和控温算法不变的条件下，在测控温电路上采用协处理器架构，从控制方式和最小控温输出步长入手，提升了系统的扩展能力、控温稳定度和控温对象的适应性，同时可根据具体需求扩展协处理器数量，实现主处理器、协处理器共同配合温控的功能，系统结构稳定，适应性强，精度较高。附图说明图1为专利技术提供的主处理器及协处理器扩展结构图；图2为专利技术提供的协处理器与主处理器信息交互流程图；图3为专利技术提供的占空比固定时不同加热模式控温输出对比图；图4为专利技术提供的协处理器均匀加热实现流程图；图5为专利技术提供的协处理器最小控温输出步长调整流程图；具体实施方式一种易扩展的空间遥感器控温系统，包括供配电电路模块、CPU电路模块、测控温电路模块、母板电路模块，其中CPU电路模块内设置有主处理器，测控温电路模块内设置有FPGA协处理器，通过CPU电路模块、测控温电路模块的信息与指令交互，使主处理器、FPGA协处理器共同完成对相机加热片的控制，其中：供配电电路模块：根据卫星平台发送的直接指令对卫星平台电源进行供电分配，卫星平台电源包括一次电源、热控电源，供配电电路模块通过一次电源供电并产生本系统工作所需的二次电源，CPU电路模块通过二次电源供电，测控温电路模块通过二次电源、热控电源共同供电；CPU电路模块：挂载于一级总线上并通过一级总线接收卫星平台发送的状态设置指令对CPU电路模块工作状态进行预设，并将包含CPU电路模块及其余模块工作状态信息的遥测信号通过一级总线返送至卫星平台，同时通过母板电路模块与测控温电路模块进行SPI总线信息交互；测控温电路模块：通过母板电路模块与CPU电路模块进行SPI总线信息交互，对遥感相机温度值进行监控，并根据SPI总线信息对遥感相机加热片进行加热控制；母板电路模块：配合供配电电路模块为CPU电路模块、测控温电路模块进行供电，同时辅助CPU电路模块、测控温电路模块进行SPI总线信息交互。在CPU电路模块与测控温电路模块中，状态设置指令包括安全开关设置指令、控温模式设置指令、开闭环设置指令、控温阈值上下限设置指令、加热回路及热敏电阻对应关系设置指令、最小控温输出步长设置指令。所述指令中，安全开关设置指令、控温模式设置指令、开闭环设置指令、控温阈值上下限设置指令、加热回路及本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种易扩展的空间遥感器控温系统，其特征在于：包括供配电电路模块、CPU电路模块、测控温电路模块、母板电路模块，其中：/n供配电电路模块：根据卫星平台发送的直接指令对卫星平台电源进行供电分配，所述卫星平台电源包括一次电源、热控电源，供配电电路模块通过一次电源供电并产生测控温电路工作所需的二次电源，CPU电路模块通过二次电源供电，测控温电路模块通过二次电源、热控电源共同供电；/nCPU电路模块：挂载于一级总线上并通过一级总线接收卫星平台发送的状态设置指令对CPU电路模块工作状态进行预设，并将包含CPU电路模块及其余模块工作状态信息的遥测信号通过一级总线返送至卫星平台，同时通过母板电路模块与测控温电路模块进行SPI总线信息交互；/n测控温电路模块：通过母板电路模块与CPU电路模块进行SPI总线信息交互，对遥感相机温度值进行监控，并根据SPI总线信息对遥感相机加热片进行加热控制；/n母板电路模块：配合供配电电路模块为CPU电路模块、测控温电路模块进行供电，同时辅助CPU电路模块、测控温电路模块进行SPI总线信息交互。/n

【技术特征摘要】
1.一种易扩展的空间遥感器控温系统，其特征在于：包括供配电电路模块、CPU电路模块、测控温电路模块、母板电路模块，其中：
供配电电路模块：根据卫星平台发送的直接指令对卫星平台电源进行供电分配，所述卫星平台电源包括一次电源、热控电源，供配电电路模块通过一次电源供电并产生测控温电路工作所需的二次电源，CPU电路模块通过二次电源供电，测控温电路模块通过二次电源、热控电源共同供电；
CPU电路模块：挂载于一级总线上并通过一级总线接收卫星平台发送的状态设置指令对CPU电路模块工作状态进行预设，并将包含CPU电路模块及其余模块工作状态信息的遥测信号通过一级总线返送至卫星平台，同时通过母板电路模块与测控温电路模块进行SPI总线信息交互；
测控温电路模块：通过母板电路模块与CPU电路模块进行SPI总线信息交互，对遥感相机温度值进行监控，并根据SPI总线信息对遥感相机加热片进行加热控制；
母板电路模块：配合供配电电路模块为CPU电路模块、测控温电路模块进行供电，同时辅助CPU电路模块、测控温电路模块进行SPI总线信息交互。


2.根据权利要求1所述的一种易扩展的空间遥感器控温系统，其特征在于：所述状态设置指令包括安全开关设置指令、控温模式设置指令、开闭环设置指令、控温阈值上下限设置指令、加热回路及热敏电阻对应关系设置指令、最小控温输出步长设置指令，其中，安全开关设置指令、控温模式设置指令、开闭环设置指令、控温阈值上下限设置指令、加热回路及热敏电阻对应关系设置指令针对CPU电路模块，最小控温输出步长设置指令针对测控温电路模块。


3.根据权利要求1所述的一种易扩展的空间遥感器控温系统，其特征在于：所述CPU电路模块及其余模块工作状态信息包括、开闭环状态、控温阈值、累积加热时间或控温占空比、温度量遥测数据，其中，开闭环状态、控温阈值、累积加热时间或控温占空比由CPU...

【专利技术属性】
技术研发人员：李孝庆，黄义，顾晨跃，刘克，张磊，唐士建，李亮，朱亚杰，肖龙，杨明明，郭宇琨，黄竞，
申请(专利权)人：北京空间机电研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11