涂智軍，梅志武，袁 軍

（1.北京控制工程研究所，北京100190；2.空間智能控制技術(shù)國(guó)家級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100190）

一種利用CES軟件鑒別月球干擾的方法

涂智軍1，2，梅志武1，2，袁 軍1

（1.北京控制工程研究所，北京100190；2.空間智能控制技術(shù)國(guó)家級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100190）

月球和太陽(yáng)干擾圓錐掃描紅外地球敏感器（CES）導(dǎo)致衛(wèi)星姿態(tài)波動(dòng)，使若干顆中低軌道衛(wèi)星在軌出現(xiàn)整星進(jìn)入全姿態(tài)捕獲模式.針對(duì)這一問(wèn)題提出了一種利用CES軟件鑒別月球干擾的方法，并進(jìn)行了地面試驗(yàn)驗(yàn)證，試驗(yàn)結(jié)果表明該方法不僅可以給出“見(jiàn)月球”標(biāo)志，并且可以剔除月球和太陽(yáng)對(duì)CES姿態(tài)測(cè)量的影響.試驗(yàn)結(jié)果與在軌飛行遙測(cè)數(shù)據(jù)完全吻合，證明該方法完全有效.

圓錐掃描紅外地球敏感器軟件；鑒別；月球干擾

圓錐掃描紅外地球敏感器（CES，conical earth sensor）已被廣泛地用于中低軌道衛(wèi)星對(duì)地姿態(tài)測(cè)量.在其工作波段14～16.25μm范圍內(nèi)，月球模型可近似相當(dāng)于393 K黑體，其單位波長(zhǎng)輻射亮度為15W／（m2·sr·μm），相當(dāng)于地球平均輻射值的5.77倍，滿月時(shí)角直徑為0.56°，約占CES瞬時(shí)視場(chǎng)（1.5°×1.5°）的1／9；對(duì)地球的CO2輻射帶而言，溫度波動(dòng)主要受緯度、季節(jié)等條件的影響，夏季高冬季低，與平均水平相差±10%，夏季北半球高，冬季南半球高，南北極之間相差一倍左右，與平均水平相差±50%左右.由以上兩點(diǎn)分析可知，在特定的位置和時(shí)刻，即滿月前后，CES正在掃描地球低輻射帶，月球進(jìn)入紅外光學(xué)頭部視場(chǎng)時(shí)會(huì)影響其對(duì)地姿態(tài)測(cè)量.

經(jīng)過(guò)地面的分析試驗(yàn)驗(yàn)證，有若干顆中低軌道衛(wèi)星由于月球干擾CES，導(dǎo)致在軌出現(xiàn)整星進(jìn)入全姿態(tài)捕獲模式.本文以月球干擾CES的問(wèn)題為背景，利用CES局部通信單元軟件，設(shè)計(jì)相應(yīng)的月球鑒別方法，并針對(duì)該方法設(shè)計(jì)和實(shí)施地面試驗(yàn)驗(yàn)證，進(jìn)一步對(duì)在軌遙測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，證明該方法完全有效.

1 CES工作原理

圖1描述的是CES的姿態(tài)測(cè)量幾何關(guān)系.若不考慮安裝誤差，則敏感器的軸與衛(wèi)星是一致的，用OXYZ表示.

CES由紅外光學(xué)頭部和信息處理電路組成，局部通信單元軟件嵌入在信息處理電路中.紅外光學(xué)頭部的功能是對(duì)地球大氣圈進(jìn)行紅外探測(cè)，獲取衛(wèi)星信息；信息處理電路的功能則是將紅外光學(xué)頭部輸出的模擬信號(hào)處理成數(shù)字信號(hào)；CES局部通信單元軟件負(fù)責(zé)姿態(tài)數(shù)據(jù)采集并通過(guò)串行口傳送到姿軌控計(jì)算機(jī).CES采用圓錐掃描式方案，其工作機(jī)理為：首先CES的視場(chǎng)在直流無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下相對(duì)于地球作掃描運(yùn)動(dòng)，當(dāng)視場(chǎng)穿越地平線時(shí)，即掃到地球和空間交界時(shí)，CES接收到紅外輻射能量的躍變，通過(guò)熱敏元件探測(cè)器把這種輻射能量的躍變轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，形成地球方波；然后通過(guò)放大和處理電路，把它轉(zhuǎn)換成前沿脈沖和后沿脈沖；最后通過(guò)局部通信單元把前后沿脈沖與姿態(tài)基準(zhǔn)脈沖進(jìn)行比較得到姿態(tài)信息.CES同時(shí)具備給出太陽(yáng)光線進(jìn)入紅外視場(chǎng)的標(biāo)志功能：在太陽(yáng)進(jìn)入紅外光學(xué)頭部視場(chǎng)前，通過(guò)平行于紅外光學(xué)頭部光軸安裝的太陽(yáng)敏感器給出“見(jiàn)太陽(yáng)”標(biāo)志，通過(guò)CES局部通信單元軟件通知姿軌控計(jì)算機(jī)此時(shí)不要使用CES輸出的姿態(tài)數(shù)據(jù).

圖1 CES的姿態(tài)測(cè)量幾何關(guān)系

假定敏感器軸沿衛(wèi)星俯仰軸Y安裝，視線與敏感器軸夾角為β，在掃描裝置的驅(qū)動(dòng)下視線形成圓錐形視場(chǎng)，按右手法則視線逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，在YOZ平面內(nèi)安裝有基準(zhǔn)信號(hào)裝置，當(dāng)視線在tG時(shí)刻掃到Y(jié)OZ平面內(nèi)的G點(diǎn)時(shí)，輸出1個(gè)基準(zhǔn)脈沖.圖1中：Y是圓錐掃描軸；E是指向地心的天底矢量；ρ為地球的視角半徑；視線P在ti時(shí)刻的Hi點(diǎn)從天空掃到地球，硬件電路輸出地球前沿脈沖，在to時(shí)刻的Ho點(diǎn)從地球掃入天空，硬件電路輸出地球后沿脈沖；視線掃描地球弦寬為Ω，等于圍繞Y軸由Hi到Ho點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，掃入點(diǎn)Hi到基準(zhǔn)點(diǎn)G的寬度為地入角，記為Wi；俯仰軸的姿態(tài)偏差記為△y.由于有基準(zhǔn)脈沖標(biāo)志的基準(zhǔn)點(diǎn)，敏感器可測(cè)出視線掃描周期T，光電編碼器在每個(gè)掃描周期中輸出10 800個(gè)光柵時(shí)鐘脈沖，即每個(gè)脈沖代表2′，則有如下關(guān)系式：

式中NGi和Noi為兩個(gè)時(shí)刻之間的光柵時(shí)鐘脈沖個(gè)數(shù).由以上分析可看出，CES的基本功能是獲取掃入地球點(diǎn)到基準(zhǔn)脈沖時(shí)刻之間的光柵時(shí)鐘脈沖個(gè)數(shù)NGi以及掃入地球點(diǎn)到掃出地球點(diǎn)之間的光柵時(shí)鐘脈沖個(gè)數(shù)Noi.

CES局部通信單元采用單片機(jī)80C31作為處理器，主頻7.372 8 MHz，PROM程序區(qū)2 KB，片內(nèi)RAM變量數(shù)據(jù)區(qū)128B，片外RAM變量數(shù)據(jù)區(qū)8KB，此外利用80C31提供內(nèi)部串行口完成與姿軌控計(jì)算機(jī)的通信.

圖2是CES局部通信單元軟件主程序的基本流程，圖3是CES姿態(tài)測(cè)量邏輯示意圖.

如圖2所示，軟件基本流程如下：

1）通過(guò)80C31的P1.2口等待前沿脈沖的到來(lái).如果前沿脈沖在固定的時(shí)間內(nèi)到來(lái)，則將前沿標(biāo)志置位，同時(shí)會(huì)開(kāi)啟局部通信單元電路板上的雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，使光柵時(shí)鐘信號(hào)輸入到80C31的計(jì)數(shù)器T0，開(kāi)始一個(gè)測(cè)量周期的計(jì)數(shù)；如果前沿脈沖在固定的時(shí)間內(nèi)未到來(lái)，即計(jì)數(shù)器溢出了，則繼續(xù)查詢后沿脈沖和基準(zhǔn)脈沖狀態(tài)；

2）通過(guò)P1.3口和P1.1口等待后沿脈沖和基準(zhǔn)脈沖.如果“有后沿”或者“有基準(zhǔn)”，則設(shè)置相對(duì)應(yīng)的標(biāo)志，同時(shí)軟件進(jìn)入外部中斷服務(wù)程序，讀取80C31的計(jì)數(shù)器T0的值，即前沿與基準(zhǔn)或后沿脈沖之間的光柵時(shí)鐘脈沖個(gè)數(shù)，獲得Wi和Ω數(shù)據(jù)；如果前沿、基準(zhǔn)和后沿脈沖都已經(jīng)到來(lái)，或者計(jì)數(shù)器溢出了，就進(jìn)行計(jì)數(shù)器T0清零、向緩沖區(qū)發(fā)送數(shù)據(jù)、敏感器自檢和開(kāi)關(guān)中斷等工作，開(kāi)關(guān)中斷的目的是保護(hù)緩沖區(qū)中重要的姿態(tài)數(shù)據(jù)，這樣CES局部通信單元軟件與硬件配合完成了一個(gè)完整的掃描周期.

圖3 CES的姿態(tài)測(cè)量邏輯示意圖

2 軟件鑒別月球干擾的方法

由圖1可知當(dāng)?shù)厍蜻M(jìn)入紅外光學(xué)頭部視場(chǎng)時(shí)，在CES的一個(gè)掃描周期內(nèi)，只會(huì)出現(xiàn)1個(gè)前沿脈沖、后沿脈沖和基準(zhǔn)脈沖.如果月球同時(shí)進(jìn)入紅外光學(xué)頭部視場(chǎng)，則會(huì)出現(xiàn)2個(gè)前沿脈沖、1個(gè)后沿脈沖和基準(zhǔn)脈沖，根據(jù)圖2的軟件流程，將會(huì)把月球干擾引起的前沿脈沖當(dāng)作地球前沿脈沖，得到錯(cuò)誤的Wi和Ω數(shù)據(jù).因此，可以利用這種多前沿特性設(shè)計(jì)軟件以鑒別月球，將出現(xiàn)多前沿脈沖的情況判為“見(jiàn)月球”，將“見(jiàn)月球”標(biāo)志存入弦寬Ω的標(biāo)志位中，將“見(jiàn)太陽(yáng)”標(biāo)志存入地入角Wi的標(biāo)志位中.

當(dāng)月球進(jìn)入紅外光學(xué)頭部視場(chǎng)時(shí)，衛(wèi)星可能處于零姿態(tài)，也可能不處于零姿態(tài).對(duì)于任何一種情況都要求軟件能夠正確地識(shí)別哪些數(shù)據(jù)是由干擾源引起的，哪些數(shù)據(jù)是由地球引起的.月球進(jìn)入紅外光學(xué)頭部視場(chǎng)時(shí)，由于其能量較低，邊緣清晰，在CES線路中只會(huì)處理得到前沿脈沖信號(hào).太陽(yáng)完全進(jìn)入紅外光學(xué)頭部視場(chǎng)時(shí)，由于其能量很高，邊緣效應(yīng)較強(qiáng)，CES線路處理后可以同時(shí)得到前沿脈沖和后沿脈沖，根據(jù)圖2的軟件流程，將會(huì)把太陽(yáng)干擾引起的前后沿脈沖作為地球前后沿脈沖.根據(jù)理論分析和在軌遙測(cè)數(shù)據(jù)可知太陽(yáng)干擾引起的弦寬Ω最大值為150個(gè)光柵時(shí)鐘脈沖，一個(gè)光柵時(shí)鐘脈沖代表2′、即為5°.但是當(dāng)太陽(yáng)部分進(jìn)入紅外光學(xué)頭部視場(chǎng)時(shí)，進(jìn)入紅外光學(xué)頭部視場(chǎng)的能量將降低，角度將減少，CES線路處理后可能只出現(xiàn)前沿脈沖，因此“見(jiàn)月球”也有可能是太陽(yáng)造成的.根據(jù)以上分析，對(duì)于月球干擾和太陽(yáng)干擾，在軟件處理時(shí)需要分別對(duì)待.

CES的地入（S／E）、地出（E／S）、基準(zhǔn)脈沖（REF）和月球（MOON）共有3種方位關(guān)系，與太陽(yáng)（SUN）也有3種方位關(guān)系，加上零姿態(tài)共有7種方位關(guān)系，如圖4所示.

圖4 地球、基準(zhǔn)、月球和太陽(yáng)的方位邏輯示意圖

根據(jù)以上的分析和要求，提出一種可以進(jìn)行月球鑒別和剔除干擾的軟件方法，稱為軟件邏輯判別法。其基本依據(jù)是正常情況下CES的一個(gè)掃描周期只會(huì)出現(xiàn)一個(gè)前沿脈沖、后沿脈沖和基準(zhǔn)脈沖.其流程見(jiàn)圖5.

圖5 鑒別月球、太陽(yáng)干擾功能的主程序流程

如圖5所示的鑒別月球、太陽(yáng)干擾功能的主程序流程如下：

1）查詢前沿脈沖狀態(tài)，前沿脈沖信號(hào)為低電平，即無(wú)前沿（見(jiàn)圖3），則繼續(xù)判斷超時(shí)計(jì)數(shù)器是否溢出，超時(shí)計(jì)數(shù)器的作用是防止在無(wú)前沿狀態(tài)下程序進(jìn)入死等狀態(tài)；

2）如果未溢出，則對(duì)看門狗進(jìn)行喂狗后繼續(xù)查詢前沿脈沖狀態(tài)；

3）如果前沿脈沖為高電平，即有前沿時(shí)，則執(zhí)行延時(shí)2 ms程序代碼.延時(shí)的主要目的是消除前沿脈沖的上升沿受電磁干擾時(shí)產(chǎn)生尖峰脈沖導(dǎo)致誤判“見(jiàn)月球”，延時(shí)完成后等待前沿脈沖信號(hào)由高電平轉(zhuǎn)為低電平；

4）如果前沿脈沖信號(hào)為高電平，則繼續(xù)判斷是否有基準(zhǔn)脈沖，作用是處理前沿脈沖與基準(zhǔn)脈沖疊加的情況，避免在等待前沿脈沖由高電平變低電平的過(guò)程中基準(zhǔn)脈沖到來(lái)，加入超時(shí)計(jì)數(shù)器的目的同樣是為了避免程序進(jìn)入死等狀態(tài)；

5）如果前沿脈沖信號(hào)為低電平，則以先后循序查詢基準(zhǔn)脈沖、后沿脈沖和前沿脈沖狀態(tài)；

6）如果有基準(zhǔn)脈沖，則繼續(xù)等待后沿脈沖和前沿脈沖.當(dāng)后沿脈沖在既定的時(shí)間段內(nèi)到來(lái)時(shí)，完成整個(gè)掃描周期的數(shù)據(jù)采集；

7）如果沒(méi)有基準(zhǔn)脈沖而有后沿脈沖，則有可能是太陽(yáng)進(jìn)入紅外光學(xué)頭部視場(chǎng)引起的，也有可能是因?yàn)樾l(wèi)星處于非零姿態(tài)引起的.當(dāng)弦寬Ω大于8.5°時(shí)，程序繼續(xù)查詢基準(zhǔn)脈沖；當(dāng)弦寬小于8.5°時(shí)，則認(rèn)為是由于太陽(yáng)干擾引起，程序從頭開(kāi)始運(yùn)行.選用8.5°作為閥值是因?yàn)樘?yáng)引起的最大弦寬為5°，而CES有效測(cè)量最小弦寬為30°；

8）如果沒(méi)有基準(zhǔn)脈沖和后沿脈沖，而出現(xiàn)了第2個(gè)前沿脈沖，則有可能是月球進(jìn)入紅外光學(xué)頭部視場(chǎng)引起的，也有可能是因?yàn)楦蓴_引起的.調(diào)用如圖6所示的寬度鑒別子程序，在該子程序中，如果前沿脈沖寬度大于22個(gè)光柵時(shí)鐘脈沖，就可以認(rèn)為該脈沖是地球引起的前沿脈沖而并非是毛刺.第一個(gè)出現(xiàn)的前沿脈沖是月球干擾引起的，22個(gè)光柵時(shí)鐘脈沖對(duì)應(yīng)圖6中16進(jìn)制數(shù)16H，選用該閥值是因?yàn)樵虑蛞鸬那把孛}沖寬度最小值為40個(gè)光柵時(shí)鐘脈沖，而毛刺的最大脈沖寬度為10個(gè)光柵時(shí)鐘脈沖，約為1 ms.

圖6為寬度鑒別子程序流程圖.首先讀取80C31的計(jì)數(shù)器T0低8位數(shù)據(jù)TL0和高8位數(shù)據(jù)TH0，可以得到前沿脈沖高電平開(kāi)始時(shí)間，為避免串行口中斷服務(wù)程序影響，進(jìn)行了一次關(guān)和開(kāi)串行口中斷操作，前沿脈沖高電平開(kāi)始時(shí)間存入80C31內(nèi)存40H和41H中，結(jié)束時(shí)間存入80C31內(nèi)存42H和43H中.接下來(lái)的語(yǔ)句為通過(guò)運(yùn)算判斷前沿脈沖寬度是否大于22個(gè)光柵時(shí)鐘脈沖的寬度。如果小于，則認(rèn)為是干擾造成，子程序不做其他處理直接返回；如果大于，則子程序重新對(duì)姿態(tài)信息計(jì)數(shù)器T0賦值，其值為該前沿脈沖的寬度值.最后設(shè)置“見(jiàn)月球”標(biāo)志后程序返回.重新對(duì)計(jì)數(shù)器T0賦值是因?yàn)樵撉把孛}沖為真實(shí)的地球前沿脈沖，且其上升沿為地入點(diǎn)時(shí)刻，主程序中先前到來(lái)的前沿脈沖為月球干擾引起的，該掃描周期姿態(tài)測(cè)量的起點(diǎn)應(yīng)該是后到來(lái)的前沿脈沖的上升沿.

3 軟件測(cè)試及試驗(yàn)

為應(yīng)對(duì)衛(wèi)星在軌CES局部通信單元軟件可能遇到的各種情況，共設(shè)計(jì)并進(jìn)行了5項(xiàng)測(cè)試試驗(yàn)，包括：軟件單元測(cè)試試驗(yàn)；地面專用檢測(cè)設(shè)備向CES電子線路加電信號(hào)測(cè)試試驗(yàn)；CES上三軸轉(zhuǎn)臺(tái)加地球模擬器的標(biāo)定測(cè)試試驗(yàn)；CES在三軸轉(zhuǎn)臺(tái)上用太陽(yáng)模擬器干擾紅外光學(xué)頭部視場(chǎng)的功能測(cè)試試驗(yàn)；CES上兩軸轉(zhuǎn)臺(tái)加月球模擬器，同時(shí)使用CES地面專用檢測(cè)設(shè)備向CES頭部加電地球波信號(hào)（地檢信號(hào)）的測(cè)試試驗(yàn).

3.1 單元測(cè)試試驗(yàn)

采用KeilμVision2作為單元測(cè)試試驗(yàn)的測(cè)試工具，此測(cè)試工具可以實(shí)現(xiàn)斷點(diǎn)設(shè)置、變量賦值、查看變量、中斷設(shè)置、查看語(yǔ)句執(zhí)行時(shí)間、語(yǔ)句覆蓋率和分支覆蓋率查看等功能.

教無(wú)定法，課堂導(dǎo)入也無(wú)定法。課堂導(dǎo)入的范式也因文體而異，因文題而異，只有立足學(xué)生語(yǔ)文素養(yǎng)的提升，達(dá)到情趣和理趣的和諧共生的課堂導(dǎo)入才應(yīng)該是我們矢志追尋的。

通過(guò)設(shè)計(jì)的65個(gè)測(cè)試用例確認(rèn)了新版本軟件的語(yǔ)句覆蓋率和分支覆蓋率達(dá)到100%，滿足軟件工程化工作要求.

3.2 電信號(hào)測(cè)試試驗(yàn)

該試驗(yàn)設(shè)備包括地面專用檢測(cè)設(shè)備，CES信息處理電路及示波器、工控機(jī)等通用測(cè)試設(shè)備.

測(cè)試人員通過(guò)工控機(jī)向地面專用檢測(cè)設(shè)備發(fā)送指令，地面專用檢測(cè)設(shè)備可以模擬輸出各種姿態(tài)下的CES信號(hào)，包括電太陽(yáng)信號(hào)、電地球波信號(hào)、電基準(zhǔn)信號(hào)和電光柵時(shí)鐘信號(hào).測(cè)試項(xiàng)目包括大小弦寬測(cè)試、非零姿態(tài)測(cè)試和不同紅外輻射強(qiáng)度下的姿態(tài)測(cè)試.

測(cè)試結(jié)論是：軟件修改前后CES局部通信單元軟件在各種情況下的姿態(tài)測(cè)量值一致；通過(guò)模擬月球干擾紅外光學(xué)頭部視場(chǎng)時(shí)的地球信號(hào)波形，可以在弦寬Ω標(biāo)志位出現(xiàn)“見(jiàn)月球”標(biāo)志.

測(cè)試結(jié)果初步表明新版本CES局部通信單元軟件不影響原有軟件的測(cè)量功能和精度并能夠給出“見(jiàn)月球”標(biāo)志.

3.3 標(biāo)定測(cè)試試驗(yàn)

該試驗(yàn)設(shè)備包括CES紅外光學(xué)頭部，CES信息處理電路，地面專用檢測(cè)設(shè)備，紅外地球模擬器，三軸轉(zhuǎn)臺(tái)，溫控設(shè)備及示波器、工控機(jī)等通用測(cè)試設(shè)備.

測(cè)試人員通過(guò)溫控計(jì)算機(jī)設(shè)置紅外地球模擬器溫度，模擬不同季節(jié)及緯度的紅外地球模型，通過(guò)專用控制機(jī)柜設(shè)置地球弦寬和三軸轉(zhuǎn)臺(tái)角度，模擬不同軌道高度和不同姿態(tài)，進(jìn)行CES的標(biāo)定測(cè)試試驗(yàn).

測(cè)試結(jié)論是：軟件修改前后CES在各種情況下的姿態(tài)測(cè)量值一致；地入角Wi標(biāo)志位和弦寬Ω標(biāo)志位一直顯示“數(shù)據(jù)正常”.

所有測(cè)試結(jié)果進(jìn)一步表明新版本CES局部通信單元軟件不影響原有軟件的測(cè)量功能和精度.

3.4 太陽(yáng)模擬器測(cè)試試驗(yàn)

測(cè)試結(jié)論是：新版本CES局部通信單元軟件可以剔除月球干擾并能夠在月球進(jìn)入視場(chǎng)時(shí)給出“見(jiàn)月球”標(biāo)志.

3.5 月球模擬器測(cè)試試驗(yàn)

試驗(yàn)設(shè)備包括CES紅外光學(xué)頭部，CES信息處理電路，地面專用檢測(cè)設(shè)備，月球模擬器，兩軸轉(zhuǎn)臺(tái)及光學(xué)平臺(tái)、示波器、萬(wàn)用表、工控機(jī)等通用測(cè)試設(shè)備.試驗(yàn)設(shè)備的連接關(guān)系見(jiàn)圖7.

月球模擬器可以通過(guò)設(shè)置黑體溫度和光瀾大小來(lái)模擬不同月相.將CES安裝在兩軸轉(zhuǎn)臺(tái)上，啟動(dòng)月球模擬器，同時(shí)通過(guò)紅外地球敏感器地面專用檢測(cè)設(shè)備向CES的前置級(jí)電路板加不同相位和寬度的電地球波信號(hào).

當(dāng)月球模擬器干擾光在靠近CES地入點(diǎn)附近進(jìn)入紅外光學(xué)頭部視場(chǎng)時(shí)，地入角Wi標(biāo)志位給出“數(shù)據(jù)正?！睒?biāo)志，弦寬Ω標(biāo)志位給出“見(jiàn)月球”標(biāo)志，且CES輸出的姿態(tài)信息與干擾前沒(méi)有變化.通過(guò)調(diào)整轉(zhuǎn)臺(tái)角度可以改變?cè)虑虺霈F(xiàn)方位，通過(guò)設(shè)置信號(hào)源可以調(diào)整地球弦寬和地入角角度及地球的紅外輻射強(qiáng)度.

測(cè)試結(jié)論是：在不同輸入條件下弦寬Ω標(biāo)志位給出“見(jiàn)月球”和“數(shù)據(jù)正?！钡葮?biāo)志，“見(jiàn)月球”時(shí)姿態(tài)角信息不受影響.

測(cè)試結(jié)果進(jìn)一步表明新版本CES局部通信單元軟件可以剔除月球干擾.

4 在軌應(yīng)用

該CES局部通信單元軟件已經(jīng)成功應(yīng)用于中巴資源衛(wèi)星02B星，到目前為止未出現(xiàn)由于月球和太陽(yáng)干擾CES導(dǎo)致衛(wèi)星姿態(tài)波動(dòng)的問(wèn)題.表1為太陽(yáng)進(jìn)入紅外光學(xué)頭部視場(chǎng)時(shí)的在軌實(shí)時(shí)遙測(cè)CES數(shù)據(jù).

表1 中巴資源衛(wèi)星02B星在軌實(shí)時(shí)遙測(cè)CES數(shù)據(jù)

滿月前后CES正在掃描地球紅外低輻射帶，此時(shí)月球進(jìn)入紅外光學(xué)頭部視場(chǎng)，才會(huì)出現(xiàn)“見(jiàn)月球”標(biāo)志.如果在接下來(lái)的某個(gè)測(cè)量周期月球未進(jìn)入紅外光學(xué)頭部視場(chǎng)，該標(biāo)志將會(huì)被清除.中巴資源衛(wèi)星延時(shí)遙測(cè)數(shù)據(jù)的間隔時(shí)間為數(shù)分，實(shí)時(shí)遙測(cè)數(shù)據(jù)的間隔較短，為十多秒，但數(shù)據(jù)量較少.“見(jiàn)月球”時(shí)的CES數(shù)據(jù)剛好被存入遙測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)中屬于小概率事件，到目前為止，在中巴資源衛(wèi)星02B星的在軌遙測(cè)數(shù)據(jù)中未發(fā)現(xiàn)真正意義的“見(jiàn)月球”標(biāo)志.

從表1可以看出當(dāng)太陽(yáng)進(jìn)入紅外光學(xué)頭部視場(chǎng)時(shí)，地入角Wi標(biāo)志位給出了“見(jiàn)太陽(yáng)”標(biāo)志，同時(shí)有一組數(shù)據(jù)的弦寬Ω標(biāo)志位給出了“見(jiàn)月球”標(biāo)志.如前所述，該“見(jiàn)月球”標(biāo)志實(shí)質(zhì)上是由于太陽(yáng)部分進(jìn)入紅外光學(xué)頭部視場(chǎng)形成一個(gè)“假月球”所致（見(jiàn)圖8的太陽(yáng)位置d）.根據(jù)公式（3）可知“見(jiàn)太陽(yáng)”且太陽(yáng)進(jìn)入紅外瞬時(shí)視場(chǎng)時(shí)姿態(tài)出現(xiàn)大約1°的偏差，在CES的太陽(yáng)保護(hù)功能喪失的情況下，該姿態(tài)數(shù)據(jù)可以被姿軌控分系統(tǒng)接受，且不會(huì)造成較大的衛(wèi)星姿態(tài)波動(dòng).

圖8是太陽(yáng)進(jìn)入紅外光學(xué)頭部視場(chǎng)和太陽(yáng)保護(hù)視場(chǎng)形成的圓錐體底面的二維圖，太陽(yáng)處于位置a、b時(shí)對(duì)應(yīng)表1中第1～4組數(shù)據(jù)，位置c對(duì)應(yīng)第5～6組數(shù)據(jù)，位置d對(duì)應(yīng)第7組數(shù)據(jù)，位置e、f對(duì)應(yīng)第8～12組數(shù)據(jù)，位置g對(duì)應(yīng)第13～16組數(shù)據(jù).

5 結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)月球干擾CES的問(wèn)題設(shè)計(jì)了軟件鑒別月球干擾的方法.針對(duì)該方法設(shè)計(jì)并進(jìn)行了地面試驗(yàn)驗(yàn)證，試驗(yàn)結(jié)果表明該方法不僅可以給出“見(jiàn)月球”標(biāo)志，并且可以剔除月球和太陽(yáng)對(duì)CES姿態(tài)測(cè)量的影響.試驗(yàn)結(jié)果與在軌飛行遙測(cè)數(shù)據(jù)完全吻合，證明該方法可以實(shí)現(xiàn)鑒別月球干擾的功能.

圖8 太陽(yáng)進(jìn)入太陽(yáng)保護(hù)視場(chǎng)和紅外瞬時(shí)視場(chǎng)的示意圖

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A New Method for Discriminating Moon Interference Based on CES Software

TU Zhijun1，2，MEIZhiwu1，2，YUAN Jun1
（1.Beijing Institute of Control Engineering，Beijing 100190，China；2.National Laboratory of Space Intelligent Control，Beijing 100190，China）

When the moon and the sun light enter into the field of view of the conical scanning earth sensor（CES），the real attitude of the spacecraft will be affected because of wrong CES measurements.To solve this problem，a new method based on the CES software can discriminate the interference effect.A series of ground are designed to verify this method effectiveness，and results indicate that this method can not only give a indication of themoon，but also can eliminate effect of the moon and the sun light on the CES’smeasurements.Finally，the on-orbit flight data is presented to confirm thismethod validity.

conical scanning earth sensor software；discrimination；moon interference

V448.2

A

1674-1579（2009）05-0031-07

2009-03-28

涂智軍（1976—），男，湖北人，工程師，研究方向?yàn)楣鈱W(xué)敏感器設(shè)計(jì)（e-mail：tuzch76＠sina.com）.