[发明专利]X射线脉冲星导航地面试验信号控制系统

说明书

技术领域

本发明属于航天器自主导航技术领域，涉及一种X射线脉冲星导航地面试验信号控制系统。

背景技术

X射线脉冲星导航为航天器长时间高精度自主导航提供了一种可行途径。在开展X射线脉冲星导航空间试验之前，需要在地面对X射线脉冲星导航相关关键技术进行验证，然而脉冲星辐射的X射线难于穿过地球稠密大气层，因而需要建立X射线脉冲星模拟源系统，实现对脉冲星X射线的模拟输出。

目前，关于X射线脉冲星导航地面试验系统研究，“X射线脉冲星导航半实物仿真系统”（201010022035.7）发明专利只是简略介绍了一种实现X射线脉冲星导航半实物仿真的系统组成，并未详细说明各组成部分的具体实施方式；“一种用于X射线脉冲星导航的地面模拟方法及装置”（201010140837.8）发明专利所述的X射线脉冲星导航地面模拟装置利用机械调制的方法来产生一定轮廓的脉冲信号，由于需要频繁更换调制盘来模拟不同的脉冲星，该方法操作繁琐而且产生的脉冲轮廓稳定度较差，可调制频率不高，难以实现任意波形的脉冲轮廓；“一种任意波形X射线发生装置及产生方法”（201210087972.X）发明专利，并未说明任意波形脉冲轮廓产生方式的具体实施方式和步骤。

X射线脉冲星导航地面试验信号控制方法，是利用FPGA基于直接数字频率合成（DDS）方法来实现高稳定度任意脉冲轮廓信号的输出。由于是采用直接数字频率合成（DDS）的方法，因而可以输出任意脉冲轮廓的X射线信号，避免了机械调制方法更换模拟源时操作繁琐和重复性差的缺点。由于该方法采用高稳定时间频率系统作为驱动时钟信号，因而能实现高稳定度X射线脉冲信号的输出，避免了机械调制方法稳定度差的缺点。X射线脉冲星导航地面试验信号控制装置及方法适用于X射线脉冲星导航地面试验验证系统，为X射线脉冲星导航相关关键技术的地面半物理闭环验证提供高稳定的X射线脉冲星模拟源系统，从而实现空间X射线探测器的标定、脉冲轮廓的提取、脉冲相位的测量、脉冲到达时间的确定、大尺度时空基准和导航算法等关键技术的验证。

发明内容

本发明的目的就在于：克服传统的X射线脉冲星脉冲轮廓生成方式存在的问题和缺陷，提供一种利用FPGA基于直接数字频率合成（DDS）方法实现高稳定任意脉冲轮廓信号输出的控制方法，为X射线脉冲星导航相关关键技术的地面半物理闭环验证提供高稳定的X射线脉冲星导航地面试验信号控制系统，从而实现空间X射线探测器的标定、脉冲轮廓的提取、脉冲相位的测量、脉冲到达时间的确定、大尺度时空基准和导航算法等关键技术的验证。

本发明的技术解决方案：

X射线脉冲星导航地面试验信号控制系统，主要包括：数据库模块、时间延迟模块、脉冲星编号模块、周期控制模块、高稳时钟模块、通信模块、SRAM数据暂存模块、FLASH数据存储模块、数模转换模块、地址编码模块、低通滤波模块和功率放大模块，相位增量寄存模块、加法模块和相位累加模块，外围设备X射线源；

数据库模块、时间延迟模块、脉冲星编号模块、周期控制模块分别与通信模块相连，通信模块又与SRAM数据暂存模块相连，SRAM数据暂存模块分别与FLASH数据存储模块、地址编码模块、相位增量寄存模块、数模转换模块以及相位累加寄存模块相连，FLASH数据存储模块还与地址编码模块相连，地址编码模块与相位累加模块相连，相位增量寄存模块与加法模块相连，加法模块和相位累加模块相连，数模转换模块、低通滤波模块功率放大模块和X射线源串联，高稳时钟模块与加法模块相连；

步骤一：数据库模块将脉冲星参数数据通过通信模块存储到SRAM数据暂存模块中；

步骤二：SRAM数据暂存模块将脉冲星参数数据发给FLASH数据存储模块，同时，地址编码模块通过FLASH数据存储模块内数据占用空间地址的情况，自动进行地址编码，接步骤七；

步骤三：从脉冲星编号模块、周期控制模块、时间延迟模块分别发出脉冲星编号、脉冲星周期参数以及时间延迟量通过通信模块发给SRAM数据暂存模块中，分别发给步骤四、五、六；

步骤四：其中，SRAM数据暂存模块中的脉冲星周期参数发给相位增量寄存模块，用来控制输出X射线信号的周期；

步骤五：SRAM数据暂存模块发出脉冲星编号给地址编码模块，为了标记出每一个脉冲星的起始地址；

步骤六：SRAM数据暂存模块发出时间延迟量给相位累加模块，设置相位偏移地址量，该相位偏移地址量又发给地址编码模块；

根据脉冲轮廓信号时间延迟td设置相位累加模块中存储的脉冲轮廓相位值的公式为：