[实用新型]用于静态红外地球敏感器的电激励生成装置

说明书

技术领域

本专利涉及一种地球红外模拟图像电激励生成装置，适用于星载静态红外地球敏感器地面测试。

背景技术

目前，用于静态红外地球敏感器地面测试的激励信号主要分为电激励、光激励两类。电激励方法的原理是根据测试输入的卫星对地姿态角，转换为地平圆在视场内的圆心位置，继而在处理器内部绘制一幅地平圆数字图像，用于静态红外地球敏感器地面测试；光激励方法的原理是利用二维转台控制地球模拟器的转动，以模拟在轨卫星对地姿态偏差；采用温控系统对地球模拟器进行加热，模拟太空背景下地球目标的红外辐射，从而实现在目标物理仿真条件下地球敏感器的地面测试。

传统的电激励信号产生方法简便、灵活、易实现，测试覆盖范围广，但该电激励信号产生方法只能获得数字化的测试信号，没有考虑到红外探测器的非均匀性、系统噪声对红外地球敏感器地面测试的影响，一般情况下仅适用于红外地球敏感器初始调试阶段与功能测试。

基于光激励方法的地面测试，可以真实模拟地平圆红外辐射信号，并且能够同时测试红外探测器的非均匀性、噪声对红外地球敏感器地面测试的影响，使地面测试数据更可靠；但是光激励方法需研制一整套地面测试设备，研制周期长、制作复杂、体积庞大，外场实验携带、搬运困难，且每套设备测试范围有限，只能覆盖一定范围内的测试条件，因此，通常光激励方法较适用于实验室环境下的红外地球敏感器性能测试。

发明内容

本专利的目的是提供一种用于静态红外地球敏感器地面测试的电激励生成装置。所述电激励生成装置如图1所示，包括FPGA核心模块、RS232电平转换模块、数模转换模块和加法器模块四个部分。

其中，所述RS232电平转换模块采用Maxim公司的MAX3232芯片，主要功能是接收测试计算机输入指令，将输入信号的232电平转换为TTL电平。

所述FPGA核心模块采用ACTEL公司的APA300器件，完成电激励生成装置的核心功能，输出模拟图像数字信号，图像信号位宽为8位。

所述数模转换模块采用ADI公司的AD558数模转换芯片，实现图像信号的数模转换，输入数字信号总线位宽8位，输出模拟信号，幅值为0~5V。

所述加法器模块采用Philips Semiconductors公司的LM324低功耗运算放大器，输入信号其中一路为红外探测器本底信号，另一路信号为模拟图像电激励信号，经过运算放大器的叠加，输出含有探测器本底信息的模拟图像电激励信号。

本专利的电激励生成装置的信号流程为：测试计算机输入指令，经过232电平转换模块，输出TTL电平的指令信号；FPGA核心模块接收并解析指令信号，输出模拟图像数字信号，经数模转换模块，输出模拟图像电激励信号；最后，经过加法器模块，输出含有探测器本底信息的电激励信号，传输至静态红外地球敏感器。

基于所述电激励生成装置的电激励信号生成方法为：

1）、测试计算机通过RS232通信方式及电平转换模块，向电激励生成装置注入指令，经FPGA指令解析，获得地球敏感器的运行轨道、卫星对地姿态角等系统配置参数；

2）、FPGA核心模块实时检测输入的红外探测器相关驱动信号的时序关系，得到图像每一像素的行、列索引值，根据下述步骤3）所述的地平圆绘制方法，生成电激励信号;

3）、根据步骤1）获取的配置参数，基于步骤2）生成的图像每一像元行、列索引值，在FPGA内部生成一幅动态的地平圆模拟图像，经数模转换模块逐行输出电激励信号;

地平圆模拟图像具体绘制方法为：将获取的红外地球敏感器的运行轨道转化为相应的地平圆半径R，卫星对地姿态偏差角转化为相应的地平圆圆心坐标（x₀,y₀）。假设某像元P，其行、列坐标为x，y，根据下式计算公式，可判断此时该像元为地平圆圆内像元或圆外像元：

（x-x₀）²+(y-y₀)²≤R²        （1）

若满足上式（1）的判断条件，则认为P是地平圆圆内像元，输出高电平电激励信号，否则认为是地平圆圆外像元，输出低电平电激励信号。

4）、通过加法器模块，步骤3）输出的电激励信号与探测器本底信号实现同步叠加，供红外地球敏感器地面测试使用。

本专利的优点：

（1）、本专利兼顾了红外探测器的非均匀性以及系统噪声对红外地球敏感器地面性能测试的影响，测试覆盖性广;