本發(fā)明涉及天線展開控制設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種具有在軌故障診斷及自主處理功能的天線展開控制器。

背景技術(shù)：

運載火箭整流罩對航天器天線的尺寸有嚴(yán)格限制，目前航天器天線廣泛采用可展開結(jié)構(gòu)，發(fā)射時收攏，入軌后展開。天線作為衛(wèi)星的主要載荷，其是否能夠在軌正常展開，決定了衛(wèi)星在軌運行的性能。天線的展開可采用電機驅(qū)動，彈簧或記憶合金驅(qū)動等方式。其中電機驅(qū)動的特點是，天線展開過程平穩(wěn)，展開過程易于控制，展開精度高，對結(jié)構(gòu)的沖擊比較小。但電機驅(qū)動的展開機構(gòu)需要有展開控制器進行驅(qū)動控制，作為復(fù)雜的電子單機產(chǎn)品，其設(shè)計的可靠性直接決定了天線是否能夠正常展開。目前在軌使用的天線展開控制器，只能根據(jù)地面上傳指令，執(zhí)行單一的展開、停轉(zhuǎn)或收攏動作，其存在如下缺點：

(1)展開控制器無法自動判斷天線卡滯、控制電路程序跑飛、驅(qū)動線路異常等故障現(xiàn)象，需要地面人員監(jiān)測遙測參數(shù)，并人為地判斷故障類型。

(2)當(dāng)出現(xiàn)天線卡滯、程序跑飛、驅(qū)動線路異常等故障現(xiàn)象時，需要在航天器與地面基站指令通道暢通的條件下，由地面人員發(fā)出新的指令，開展故障處理。在測控弧段之外發(fā)生故障時，地面人員無法判斷并排除故障。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種具有在軌故障診斷及自主處理功能的天線展開控制器，以解決天線展開控制器無法在軌自主診斷并處理故障的問題。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：提供一種具有在軌故障診斷及自主處理功能的天線展開控制器，包括：驅(qū)動模塊，接收控制模塊的換向和電流控制信號，將兩者功率放大后，連接至天線機構(gòu)中的電機；控制模塊，包括單片機、復(fù)位電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路及數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，所述單片機通過指令接口收到相應(yīng)指令后，產(chǎn)生相序信號，作為電機換向信號連接至所述驅(qū)動模塊，同時所述單片機控制數(shù)模轉(zhuǎn)換電路產(chǎn)生連續(xù)變化的電壓信號，作為電流控制信號連接至所述驅(qū)動模塊；電流檢測電路，分別與所述驅(qū)動模塊和所述控制模塊相連，將所述驅(qū)動模塊中輸出的遙測電流信號轉(zhuǎn)化為電壓信號連接至所述控制模塊中的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路；角度檢測電路，分別與角度傳感器和所述控制模塊連接，將天線機構(gòu)中表征天線角度的阻值線性轉(zhuǎn)化為電壓信號連接至所述控制模塊中的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路；電源模塊，連接所述控制模塊，為各電路提供二次電源；切換模塊，連接所述控制模塊和電源模塊，當(dāng)所述控制模塊發(fā)生程序跑飛故障時，所述控制模塊中的復(fù)位電路產(chǎn)生自主切換信號，控制切換模塊將供電電源切換至備份。

進一步地，所述控制模塊包括主份控制模塊和備份控制模塊，兩者完全一致，主份控制模塊包括主份單片機最小系統(tǒng)、主份復(fù)位電路、主份模數(shù)轉(zhuǎn)換電路及主份數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，備份控制模塊包括備份單片機最小系統(tǒng)、備份復(fù)位電路、備份模數(shù)轉(zhuǎn)換電路及備份數(shù)模轉(zhuǎn)換電路。

進一步地，所述電流檢測電路包括主份電流檢測電路和備份電流檢測電路，兩者完全一致，所述主份電流檢測電路與所述主份控制模塊連接，所述備份電流檢測電路與所述備份控制模塊連接。

進一步地，所述驅(qū)動模塊包括主份驅(qū)動模塊和備份驅(qū)動模塊，兩者完全一致，主份驅(qū)動模塊接收主份控制模塊的換向和主份電流控制信號，將兩者功率放大后，連接至天線機構(gòu)中的主份電機繞組，備份驅(qū)動模塊接收備份控制模塊的換向和備份電流控制信號，將兩者功率放大后，連接至天線機構(gòu)中的備份電機繞組。

進一步地，所述電源模塊包括主份電源模塊和備份電源模塊，兩者完全一致，并互相連接，所述主份電源模塊與主份控制模塊連接，所述備份電源模塊與所述備份控制模塊連接。

本發(fā)明提供的具有在軌故障診斷及自主處理功能的天線展開控制器，其中的控制模塊、電流檢測電路、角度檢測電路、驅(qū)動模塊和電源模塊均為獨立的冗余備份電路，可人為或自動切換主備份電路，提高了展開控制器的可靠性。利用電流檢測電路和控制模塊采集天線展開電機驅(qū)動電流，當(dāng)電機電流長時間為零，則認(rèn)為天線驅(qū)動故障，此時，天線展開控制器根據(jù)設(shè)定流程自動切換至備份電路，處理驅(qū)動故障，無需人為干預(yù)，自動處理驅(qū)動電路故障。利用角度檢測電路和控制模塊采集天線機構(gòu)展開角度，當(dāng)電機電流不為零，展開角度長時間無變化，則認(rèn)為天線產(chǎn)生卡滯故障，此時，天線展開控制器根據(jù)設(shè)定流程自動收攏30s，再繼續(xù)展開天線，無需人為干預(yù)，自動處理天線卡滯故障。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對發(fā)明作進一步說明：

圖1為本發(fā)明實施例提供的具有在軌故障診斷及自主處理功能的天線展開控制器模塊結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的主份控制模塊結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例提供的角度檢測電路結(jié)構(gòu)原理示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例提供的電流檢測電路結(jié)構(gòu)原理示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例提供的主份電源模塊原理結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明實施例提供的切換模塊原理結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明實施例提供的驅(qū)動模塊原理結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明提出的具有在軌故障診斷及自主處理功能的天線展開控制器作進一步詳細(xì)說明。根據(jù)下面說明和權(quán)利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比率，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實施例的目的。

本發(fā)明的核心思想在于，本發(fā)明提供的具有在軌故障診斷及自主處理功能的天線展開控制器，其中的控制模塊、電流檢測電路、角度檢測電路、驅(qū)動模塊和電源模塊均為獨立的冗余備份電路，可人為或自動切換主備份電路，提高了展開控制器的可靠性。利用電流檢測電路和控制模塊采集天線展開電機驅(qū)動電流，當(dāng)電機電流長時間為零，則認(rèn)為天線驅(qū)動故障，此時，天線展開控制器根據(jù)設(shè)定流程自動切換至備份電路，處理驅(qū)動故障，無需人為干預(yù)，自動處理驅(qū)動電路故障。利用角度檢測電路和控制模塊采集天線機構(gòu)展開角度，當(dāng)電機電流不為零，展開角度長時間無變化，則認(rèn)為天線產(chǎn)生卡滯故障，此時，天線展開控制器根據(jù)設(shè)定流程自動收攏30s，再繼續(xù)展開天線，無需人為干預(yù)，自動處理天線卡滯故障。

圖1為本發(fā)明實施例提供的具有在軌故障診斷及自主處理功能的天線展開控制器模塊結(jié)構(gòu)示意圖。參照圖1，具有在軌故障診斷及自主處理功能的天線展開控制器，包括：驅(qū)動模塊，接收控制模塊的換向和電流控制信號，將兩者功率放大后，連接至天線機構(gòu)中的電機；控制模塊，包括單片機、復(fù)位電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路及數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，所述單片機通過指令接口收到相應(yīng)指令后，產(chǎn)生相序信號，作為電機換向信號連接至所述驅(qū)動模塊，同時所述單片機控制數(shù)模轉(zhuǎn)換電路產(chǎn)生連續(xù)變化的電壓信號，作為電流控制信號連接至所述驅(qū)動模塊；電流檢測電路12，分別與所述驅(qū)動模塊和所述控制模塊相連，將所述驅(qū)動模塊中輸出的遙測電流信號轉(zhuǎn)化為電壓信號連接至所述控制模塊中的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路；角度檢測電路16，分別與角度傳感器17和所述控制模塊連接，將天線機構(gòu)中表征天線角度的阻值線性轉(zhuǎn)化為電壓信號連接至所述控制模塊中的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路；電源模塊，連接所述控制模塊，為各電路提供二次電源；切換模塊18，連接所述控制模塊和電源模塊，當(dāng)所述控制模塊發(fā)生程序跑飛故障時，所述控制模塊中的復(fù)位電路產(chǎn)生自主切換信號，控制切換模塊將供電電源切換至備份。

進一步地，所述控制模塊包括主份控制模塊11a和備份控制模塊11b，兩者完全一致，主份控制模塊11a包括主份單片機最小系統(tǒng)111a、主份復(fù)位電路112a、主份模數(shù)轉(zhuǎn)換電路113a及主份數(shù)模轉(zhuǎn)換電路114a，備份控制模塊11b包括備份單片機最小系統(tǒng)111b、備份復(fù)位電路112b、備份模數(shù)轉(zhuǎn)換電路113b及備份數(shù)模轉(zhuǎn)換電路114b。

進一步地，所述電流檢測電路12包括主份電流檢測電路12a和備份電流檢測電路12b，兩者完全一致，所述主份電流檢測電路12a與所述主份控制模塊11a連接，所述備份電流檢測電路12b與所述備份控制模塊11b連接。

所述驅(qū)動模塊包括主份驅(qū)動模塊13a和備份驅(qū)動模塊13b，兩者完全一致，主份驅(qū)動模塊13a接收主份控制模塊11a的換向和主份電流控制信號，將兩者功率放大后，連接至天線機構(gòu)中的主份電機繞組14a，備份驅(qū)動模塊13b接收備份控制模塊11b的換向和備份電流控制信號，將兩者功率放大后，連接至天線機構(gòu)中的備份電機繞組14b。

所述電源模塊包括主份電源模塊15a和備份電源模塊15b，兩者完全一致，并互相連接，所述主份電源模塊15a與主份控制模塊11a連接，所述備份電源模塊15b與所述備份控制模塊11b連接。

圖2為本發(fā)明實施例提供的主份控制模塊結(jié)構(gòu)示意圖。參照圖2，主份單片機最小系統(tǒng)111a包括單片機80c32、晶振ja547-16mhz、高頻獨石電容、八線鎖存器54hc373、八線驅(qū)動器54hc244、程序存儲器hs1-6664、譯碼電路54hc138，上述器件組成的主份單片機最小系統(tǒng)111a在電源模塊輸出供電后，運行程序存儲器hs1-6664中燒錄的程序，執(zhí)行天線展開程序。其中主份控制模塊11a中的主份單片機最小系統(tǒng)111a通過單片機80c32的/wr腳和譯碼電路54hc138的/y0腳與主份數(shù)模轉(zhuǎn)換電路114a連接。主份單片機最小系統(tǒng)111a通過單片機80c32的/rd腳和譯碼電路54hc138的/y1腳與主份模數(shù)轉(zhuǎn)換電路113a連接。主份單片機最小系統(tǒng)111a通過單片機80c32的p1.7腳和rst腳與主份復(fù)位電路112a連接。通過單片機80c32的p1.7腳定時向主份復(fù)位電路112a發(fā)送喂狗信號，確保主份復(fù)位電路112a無復(fù)位信號輸入給主份單片機最小系統(tǒng)111a。主份數(shù)模轉(zhuǎn)換電路114a由八位da轉(zhuǎn)換器ad558組成，通過14/15/16管腳與主份驅(qū)動模塊13a相連，作為主份驅(qū)動模塊13a電流控制信號。主份模數(shù)轉(zhuǎn)換電路113a由4通道8位ad轉(zhuǎn)換芯片ad7824組成，通過in0腳與角度檢測電路16相連，通過in1腳與主份電流檢測電路12a相連。

圖3為本發(fā)明實施例提供的角度檢測電路結(jié)構(gòu)原理示意圖。參照圖3所示，角度檢測電路16通過運放7f747和分壓電阻，將角度傳感器17的信號從0～5kω電阻轉(zhuǎn)換為0～5v電壓，輸出信號與主份模數(shù)轉(zhuǎn)換電路113a和備份模數(shù)轉(zhuǎn)換電路113b相連。

圖4為本發(fā)明實施例提供的電流檢測電路結(jié)構(gòu)原理示意圖。參照圖4所示，電流檢測電路12通過7f747運放和反饋電阻構(gòu)成同相比例放大電路，將驅(qū)動模塊輸出的電流遙測信號從0～1v電壓轉(zhuǎn)換為0～5v電壓，輸出信號與主份模數(shù)轉(zhuǎn)換電路113a和備份模數(shù)轉(zhuǎn)換電路113b相連。

圖5為本發(fā)明實施例提供的主份電源模塊原理結(jié)構(gòu)示意圖。參照圖5所示，主份電源模塊15a由fme28-461濾波器51、28v轉(zhuǎn)5v和±12vdc/dc模塊52和濾波電容53組成。dc/dc輸出的5v和±12v電源連接主份控制模塊11a。

圖6為本發(fā)明實施例提供的切換模塊原理結(jié)構(gòu)示意圖。參照圖6所示，切換模塊18由2jb5-1磁保持繼電器61、3dg182小功率晶體管62和分壓電阻63組成。3dg182小功率晶體管62分別接收“自動切換備份信號”或“自動切換主份信號”，驅(qū)動繼電器61觸點動作，將外部供電電壓分別與主份電源模塊15a和備份電源模塊15b相連。切換模塊18與主份復(fù)位電路112a通過“自動切換備份信號”相連，切換模塊18與備份復(fù)位電路112b通過“自動切換主份信號”相連。

圖7為本發(fā)明實施例提供的驅(qū)動模塊原理結(jié)構(gòu)示意圖。參照圖7所示，驅(qū)動模塊由功率mos管71、op07運放72、達林頓管73、電流采樣電阻74組成。驅(qū)動模塊與控制模塊通過電流控制信號和相序控制信號相連。驅(qū)動模塊與電流檢測電路通過電流遙測管腳相連。

利用本發(fā)明實施例提供的具有在軌故障診斷及自主處理功能的天線展開控制器進行作業(yè)時，正常工作時，系統(tǒng)上電后，主份電源模塊15a為整機提供持續(xù)穩(wěn)定的電源?？刂颇K輸出特定頻率的相序控制信號和電流控制信號，經(jīng)過驅(qū)動模塊的功率放大，驅(qū)動主份電機繞組14a。同時電流檢測電路檢測到驅(qū)動模塊中的電流不為0，角度檢測電路16檢測到天線的角度遞增變化，滿足上述兩個條件時，單片機最小系統(tǒng)p1.6口不輸出高電平的切換信號?？刂颇K中的單片機最小系統(tǒng)通過p1.7口定時向復(fù)位電路喂狗，保證復(fù)位電路不輸出切換信號。

當(dāng)發(fā)生單片機最小系統(tǒng)程序跑飛故障時，單片機最小系統(tǒng)無法向復(fù)位電路喂狗，導(dǎo)致復(fù)位電路輸出“自動切換備份”信號，切換模塊18執(zhí)行“自動切換備份”指令，將外部供電切換至備份電源模塊15b，備份線路運行。自動處理了控制模塊程序跑飛故障。

當(dāng)控制模塊通過電流檢測電路連續(xù)30s檢測到驅(qū)動模塊的電流遙測輸出為0，則認(rèn)為發(fā)生驅(qū)動電路故障，單片機最小系統(tǒng)通過p1.6口向復(fù)位電路輸出切換信號，復(fù)位電路輸出“自動切換備份”信號，切換模塊18執(zhí)行“自動切換備份”指令，將外部供電切換至備份電源模塊15b，備份線路運行。自動處理了控制模塊程序跑飛故障。

當(dāng)控制模塊通過角度檢測電路16連續(xù)30s檢測角度傳感器17的信號無變化，并且通過電流檢測電路檢測到電流遙測輸出不為0，則認(rèn)為發(fā)生天線產(chǎn)生卡滯故障。此時單片機最小系統(tǒng)執(zhí)行天線卡滯故障程序，通過控制模塊輸出相序信號和電流控制信號的變化，控制天線反方向收攏30s，再正向展開天線，自動處理了天線卡滯故障。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變形而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。