● 摘要
卫星姿轨控系统是卫星的重要组成部分之一，而随着航天器完成的空间任务的不断复杂，对航天器的姿态控制系统稳定性的要求也相应越来越高，因此使用航天器通用姿态控制仿真平台对姿态控制方法进行验证显得尤为迫切和重要。航天器通用姿态控制仿真平台使用基于VME总线的卫星GNC（导航制导与控制）来作为验证控制算法的平台，以便于仿真系统更加接近于星上系统的控制器姿态控制系统从而达到半物理仿真效果。本文根据VME总线的特点，分析各种VME总线的数据传输模式，利用FPGA的逻辑功能设计、集成度高、功能可裁减等特点，设计一种方法就是使用FPGA（现场可编程门阵列）来作为VME总线的读写逻辑接口设计，另一方面由FPGA来控制外围电路的信号采集控制，从而使得姿态轨道控制器能够采集从敏感器传输过来的信号以及发送到执行机构的控制信号。本文针对基于仿真平台中的VME总线的姿态轨道控制器的研究工作如下：首先论述了VME总线的发展状况以及国内外的应用情况和发展趋势，并对VME总线应用于航天领域的情况作了简要介绍。然后分析VME总线的读写模式和中断模式，以及数据传输特点。针对应用于航天器姿态控制系统中的特定数据传输模式，设计使用FPGA作为VME总线SLAVE接口的芯片，其内部逻辑功能设计遵照VME总线的数据传输模式要求以及相关的时序要求。其次根据星上的航天器姿态轨道控制器的接口要求，设计星上功能接口设计。再次按照设计的基于VME总线的SLAVE设备，设计其相应的软件支持。最后利用航天器姿轨控仿真平台来验证设计基于VME总线的卫星GNC接口的FPGA实现的正确性。使用该基于VME总线的姿态轨道控制器的系统不仅能够完成卫星姿态控制算法的验证，通过电接口装换装置的信号配置，可以模拟不同星上实际电气环境，满足不同航天器世纪姿态控制系统的半物理仿真需要。