我國自行研制的衛(wèi)星地面接收系統(tǒng) ,由天線、 天線跟蹤伺服、 接收信道、 數(shù)據(jù)存儲與傳輸?shù)炔糠纸M成 ,主要任務(wù)是實(shí)時(shí)跟蹤過境的風(fēng)云一號極軌氣象衛(wèi)星 ,接收其下發(fā)的 HRPT、 DPT信號;實(shí)時(shí)跟蹤過境的美國 NOAA衛(wèi)星 ,接
收其下發(fā)的 HRPT信號。天線跟蹤伺服是 FY1 - 02批數(shù)據(jù)接收處理系統(tǒng)中最重要的前端組成部分 ,它擔(dān)負(fù)著對衛(wèi)星準(zhǔn)確跟蹤的任務(wù) ,一旦故障則整個(gè)數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)將處于癱瘓狀態(tài)。由于衛(wèi)星每天過鏡 20多次 ,天線要運(yùn)轉(zhuǎn)20多次 ,加上設(shè)備已經(jīng)日夜運(yùn)行了 10多年 ,老化、 性能下降引發(fā)了很多問題。如天線伺服系統(tǒng)曾先后出現(xiàn)天線撞限位后被卡住、 碼盤損壞使得天線亂轉(zhuǎn)、 測速電機(jī)未固定好引起天線抖動(dòng)、 GPS時(shí)間源并行時(shí)間碼驅(qū)動(dòng)電路性能變差 ,引起天線中途退出等故障。天線跟蹤伺服系統(tǒng)技術(shù)復(fù)雜 ,涉及電子、 計(jì)算機(jī)、 機(jī)械傳動(dòng)等領(lǐng)域 ,因此其故障也相應(yīng)涉及環(huán)節(jié)多。排除天線伺服系統(tǒng)故障除需要多方面的技術(shù)理論支持外 ,更需要實(shí)踐經(jīng)驗(yàn) ,特別是對隱蔽性較強(qiáng)的如特窄脈沖干擾引發(fā)的故障 ,更需要長時(shí)間的觀察及細(xì)致的試驗(yàn)和分析。
故障現(xiàn)象及排查:2006年 9月下旬開始 ,出現(xiàn) FY1 - 02批設(shè)備 Y軸的天線跟蹤伺服系統(tǒng)在跟蹤過程中 ,衛(wèi)星軌道報(bào)的值突然隨機(jī)地由非 0位置一下跳變到 000 . 00位置 , Y軸也相應(yīng)的馬上運(yùn)動(dòng)到 000 . 00的位置 ,也就是收藏位置 ,致使天線退出跟蹤 ,收圖中斷。這種現(xiàn)象開始時(shí)偶爾出現(xiàn) ,后來頻次慢慢增加。經(jīng)仔細(xì)觀察 ,這種現(xiàn)象與衛(wèi)星及時(shí)段都沒有直接關(guān)系 ,找不到規(guī)律。此時(shí) , X軸伺服系統(tǒng)正常跟蹤。整個(gè)天線跟蹤系統(tǒng)包括機(jī)械傳動(dòng)及控制系統(tǒng) 2大部分 ,從故障現(xiàn)象看 ,問題應(yīng)出在控制系統(tǒng)部分。造成控制系統(tǒng)故障的各種可能因素包括:衛(wèi)星軌道根數(shù)錯(cuò)誤、 光電碼盤故障、 測速電機(jī)損壞、 讀取標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間出錯(cuò)。首先根據(jù)故障現(xiàn)象對以上各種可能的因素進(jìn)行逐一的分析 ,通過排除不相關(guān)因素 ,找出故障原因。分析思路如下:
1) 確定故障現(xiàn)象不是因衛(wèi)星軌道根數(shù)錯(cuò)誤引起。如果軌道根數(shù)錯(cuò)誤 ,軌道預(yù)報(bào)會(huì)有問題。但每次出現(xiàn)退出跟蹤時(shí) ,馬上查軌道預(yù)報(bào) ,看 Y軸值是連續(xù)變化的 ,沒有中途歸 0的指令。另外 ,如果根數(shù)未及時(shí)更新 ,天線運(yùn)動(dòng)總是滯后于衛(wèi)星 ,但不會(huì)隨機(jī)地由非 0位置一下跳變到000 . 00的位置。因此可以判定 Y軸伺服退出跟蹤不是軌道根數(shù)引起。
2) 確定故障現(xiàn)象不是因光電碼盤引起。如果光電碼盤壞了 ,單片機(jī)控制單元讀取的天線位置的數(shù)據(jù)一定出錯(cuò) ,其顯示的角度值也將出錯(cuò) ,天線可能會(huì)出現(xiàn)隨機(jī)的運(yùn)動(dòng)。但本故障現(xiàn)象中 ,單片機(jī)控制單元顯示的角度值正確 ,并且天線的運(yùn)動(dòng)始終朝向收藏位置。因此可以斷定故障現(xiàn)象不是因光電碼盤引起。
3) 確定故障現(xiàn)象不是因測速電機(jī)引起。如果測速電機(jī)數(shù)據(jù)出錯(cuò) ,會(huì)使天線在小范圍內(nèi)不停地來回抖動(dòng) ,但不會(huì)朝向收藏位置運(yùn)動(dòng)。
4) 確定故障現(xiàn)象是因讀取標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間出錯(cuò)引起。天線在跟蹤衛(wèi)星過程中 ,單片機(jī)控制單元通過擴(kuò)充的并行接口采集由標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間源送來的并行時(shí)間碼 ,其格式是 20位的 BCD碼。單片機(jī)控制單元根據(jù)讀取的時(shí)間碼查找衛(wèi)星預(yù)報(bào)位置 ,并根據(jù)衛(wèi)星預(yù)報(bào)位置控制天線運(yùn)動(dòng)。如果單片機(jī)讀取的時(shí)間出錯(cuò) ,那么其查找到的衛(wèi)星預(yù)報(bào)位置也是錯(cuò)誤的 ,由此也將造成天線控制出錯(cuò)。特別當(dāng)單片機(jī)從讀取的出錯(cuò)時(shí)間中判斷衛(wèi)星已經(jīng)過境時(shí) ,將會(huì)控制天線到收藏位置 ,也就是發(fā)生本故障現(xiàn)象。將其他幾種不相關(guān)因素排除后 ,可初步判斷故障現(xiàn)象是因讀取標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間出錯(cuò)引起??赡茉斐勺x取標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間出錯(cuò)的環(huán)節(jié)包括:標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間源、 并行時(shí)間碼驅(qū)動(dòng)電路、 連接電纜。通過分析及測試 ,確定問題出在哪一環(huán)節(jié)。由于 X軸及 Y軸控制系統(tǒng)共用同一套標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間源,而故障僅在 Y軸控制系統(tǒng)中出現(xiàn),因此可確定故障現(xiàn)象不是因標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間源引起。我們又對 Y軸伺服系統(tǒng)各電路中的輸入和輸出接口的線纜頭進(jìn)行了檢查,并更換了所有單元的供電電源,但故障仍未排除。將檢查重點(diǎn)放在并行時(shí)間碼驅(qū)動(dòng)電路環(huán)節(jié),認(rèn)為時(shí)間源 BCD碼中,“ 十分 ” 位輸出引起的可能性最大。通過更換 GPS時(shí)間的 20位時(shí)間并碼的“ 十分” 位驅(qū)動(dòng)輸出芯片,問題得到徹底解決。