ВВЕДЕНИЕ 7
1 ОБЗОР ОСНОВНЫХ ПРИНЦИПОВ ПОСТРОЕНИЯ СТЕНДОВ И ИММИТАТОРОВ АСТРООРИЕНТИРОВ 10
1.1 Обзор основных типов стендов для испытаний оптикоэлектронных приборов ориентации и навигации космических аппаратов 10
1.1.1 Структура стенда на основе двухстепенного подвеса 11
1.1.2 Структура стенда с неподвижным оптико-электронным прибором и сканирующим зеркалом 13
1.1.3 Структура стенда с одномерным вращением испытуемого оптико-электронного прибора 15
1.1.4 Структура стенда с нерасстраиваемой сканирующей системой 18
1.1.5 Структура стенда на основе самокалибрующегося простраственного оптического шарнира 24
1.2 Обзор существующих иммитаторов астроориентиров 26
1.2.1 Структура иммитатора звезды и фона видимого диаппазона 26
1.2.2 Структура иммитатора земли-атмосферы-космоса 29
1.2.3 Структура простейшего иммитатора земли-атмосферы-космоса 33
1.2.4 Структура имитатора земли видимого диаппазона 34
1.2.5 Структура имитатора солнца (астроориентира) видимого диапазона 35
1.3 Выводы по разделу 1 37
2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВЫХ ПРИНЦИПОВ ПОСТРОЕНИЯ ПРОЕКТИРУЕМОГО СТЕНДА 39
2.1 Разработка функциональной схемы устройства 39
2.2 Обзор основных составляющих функциональной схемы 40
2.2.1 Персональный компьютер 40
2.2.2 Модуль пребразователь 43
2.2.3 LCD - модуль 51
2.3 Разработка оптической схемы проектируемого стенда 60
2.4 Выводы по разделу 2 61
3 РАЗРАБОТКА ПРОГРАМНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ ПРОЕКТИРУЕМОГО СТЕНДА 62
3.1 Разработка блок-схемы и описание работы программы 62
3.1.1 Разработка блок-схемы 62
3.1.2 Описание работы программы 65
3.2 Разработка кода программы в среде разработки IAR Embedded Workbench 66
3.3 Выводы по разделу 3 68
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 69
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 70
ПРИЛОЖЕНИЕ А 72
Развитие космической техники во многом связано с совершенствованием систем управления космическими аппаратами. В связи с высокими и постоянно возрастающими требованиями к точности таких систем, с необходимостью обеспечения автономности их функционирования в качестве датчиков первичной информации используются оптико-электронные приборы, определяющие угловое положение аппарата относительно астрономических источников излучения (астроориентиров) — звезд, Солнца, планет. Эти приборы на современных космических аппаратах могут обеспечивать в составе системы управления решение четырех основных задач — астроориентации, астрокоррекции, астронавигации и определения положения (индикации) осей космического аппарата [1].
Задача астроориентации заключается в ориентировании космического аппарата или устройства расположенного на нём в инерциальной системе отсчёта по показаниям астроприборов.
При решении задачи астрокоррекции показания астроприборов используются для коррекции положения осей космического аппарата.
В задаче астронавигации показания приборов используются для определения параметров орбиты и местоположения на ней космического аппарата.
Задача индикации положения осей космического аппарата предполагает точное определение направления осей аппарата.
Существует несколько типов приборов ориентации и навигации космических аппаратов: звездные приборы, солнечные приборы, земные приборы, где в качестве астроориентиров выступают звезды, солнце и планеты соответственно [2].
Использование данных приборов без испытаний невозможно. Испытание приборов в космосе непосредственно на космических аппаратах неосуществимо в виду дороговизны таких испытаний и непредсказуемых последствий в случае отказа приборов в ходе испытаний.
В большинстве случаев для испытания приборов ориентации и навигации космических аппаратов в качестве задатчиков изображаний используются мониторы с электронно-лучевой трубкой.
В данной выпускной работе речь пойдет об использовании LCD-технологии.
Жидкокристаллические (LCD) - модули являются одним из основных средств вывода информации для современных цифровых систем, представляющие собой недорогое и удобное решение, позволяющие сэкономить время и ресурсы при разработке новых изделий. Такие устройства отображения обеспечивают воспроизведение большого объема информации при хорошей различимости и низком электропотреблении, благодаря чему широко используются в измерительных приборах, медицинском оборудовании, промышленном оборудовании, информационных системах, аппаратуре с автономным питанием [3, с.1].
По сравнению с LCD электронно-лучевая трубка имеет большую геометрическую погрешность из-за своей структуры, а LCD имеет жестко определенную структуру пикселей, поэтому при правильной коллибровке достигается высокая точность воспроизведения геометрических параметров иммитируемого изображения.
При проведении испытаний приборов ориентации и навигации космических аппаратов в качестве задатчиков изображений используются различные источники света для имитации определенного объекта.
Например, для имитации звезды используются лампы, набор линз, светофильтров и объективов. В качестве иммитатора земли используют инфракрасный излучатель [2].
Использование разных типов иммитаторов на одном и том же стенде приводит к появлению погрешности в ходе испытаний.
Использование LCD модуля в качестве иммитатора позволит уменьшить количество используемых в испытаниях иммитаторов и снизить погрешность....
В данной выпускной квалификационной работе был осуществлён анализ основных принципов построения стендов и имитаторов астроориентиров, были
выявлены их недостатки.
Также в ходе данной выпускной квалификационной работы была разработана функциональная схема проектиуемого стенда. Произведен обзор основных составляющих функциональной схемы проектируемого устройтсва. Определена общая структура и возможный аппаратный состав стенда на основе матричного LCD - модуля.
Также была разработана оптическая схема проектируемого устройства и произведен численный расчёт параметров для стенда с LCD - модулем, и стенда где в качестве имитатора астроориентира выступает монитор с электронно лучевой трубкой, при прочих равных условиях. По результатам этого расчёта было получено, что угловая точность стенда с LCD - модулем превосходит угловую точность стенда с электронной лучевой трубкой в 20 раз.
Также в ходе данной выпускной квалификационной работы был разработан код программы для управления LCD - модулем, разработана блок-схема описывающая работу программы и представлено описание данной программы.
