为了保证月基极紫外相机能够准确地对地指向, 实现对地球周围等离子体层产生的30.4 nm辐射进行全方位、长期的观测研究, 设计并研制了指向机构控制系统。首先介绍了指向机构控制系统的构成及工作原理; 其次对系统的关键模块进行详细设计; 然后提出了一种基于霍尔传感器定位的控制算法; 最后对系统的误差源进行详细分析。误差计算和月球表面工作的结果表明: 基于霍尔传感器定位的控制算法正确、有效, 指向机构控制系统对地指向的控制误差≤0.1°, 满足极紫外相机技术指标要求。

为了保证月基极紫外相机圆满完成工程任务, 实现对地球周围等离子体层的观测研究, 设计并实现了极紫外相机软件系统。首先, 介绍了软件系统的构成及工作原理; 其次, 对软件系统的关键模块及工作模式进行详细设计; 最后, 对极紫外相机在月球表面长期探测的结果进行详细分析。探测结果表明: 软件系统实现了精准的对地跟踪, 误差≤0.1°, 高压控制到2 850 V时获得了高质量的图像数据, 各功能及工作模式执行正确, 各项性能测试结果满足极紫外相机技术指标要求, 为极紫外相机在月球取得圆满成功的结果起到了重要作用。

针对嫦娥三号极紫外相机影像由于缺少控制点约束而无法沿用地球遥感影像几何定位方法的现状, 研究了极紫外相机的工作原理、涉及的坐标系统及其转换关系, 提出了一种基于星上遥测参数和严格坐标转换关系的几何定位方法, 进行了影像数据几何定位及定位精度分析.研究结果表明, 该方法能够解算影像拍摄时刻极紫外相机光轴在太阳磁层坐标系中的指向, 以及着陆器在该坐标系中的位置, 精确定位影像中地球质心的位置, 校正相机光轴指向在原始影像中对应的位置, 确保极紫外相机探测数据的科学应用价值, 实现嫦娥三号空间环境探测的科学目标.

为了实现对极紫外相机控制及管理功能，设计并实现了一种基于FPGA的电控单元。该系统以FPGA为核心，经过RS-422接口与信号处理子系统进行通讯，通过LVDS接口接收信号处理子系统发送的科学数据，与CPU之间通过数据总线进行通讯。为了提高电控单元的可靠性，在设计过程中采用了抗辐照设计和交叉备份的冗余设计。通过极紫外相机电控单元的测试和试验验证表明：极紫外相机电控单元的功能和性能满足指标要求，为极紫外相机在轨取得圆满成功的结果起到了重要作用。

为了实现对月基极紫外相机电控单元功能和性能的检测,设计并实现了一种基于FPGA的检测系统.该检测系统以FPGA为核心单元,经过USB接口与上位机进行通讯,通过模拟电控单元各外部接口并对其采集后的遥测数据和图像数据进行分析,以此实现对电控单元各项功能和性能的检测.通过月基极紫外相机电控单元和检测系统的验证实验表明,检测系统的检测方法准确,测试结果正确有效.该检测系统具有实用、有效、便携的特点,在极紫外相机的研制过程中已经得到了充分的使用,对工程研制的顺利进行起到了重要的作用.

为了对月基极紫外相机输出的科学数据进行采集, 将其生成图像并实时显示, 设计了月基极紫外相机图像采集与实时显示系统。该系统选用XILINX公司的Virtex II系列FPGA作为图像采集和处理以及控制中心, 完成科学数据接收、图像数据生成和存储以及USB接口控制功能,利用RS-422接口实现与极紫外相机的通讯功能, 利用LVDS接口接收相机发送的科学数据。输出的图像数据通过USB总线传输到上位机, 由上位机形成图像并实时显示。该系统与极紫外相机进行了联合成像实验, 实验结果证明, 本系统在光子计数率为66 kcps的情况下, 能够正确地采集科学数据将其转换为图像数据并实现实时显示功能。