專利名稱：適用于低軌衛(wèi)星星座組網(wǎng)應(yīng)用的微小衛(wèi)星平臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及航天設(shè)備，具體涉及ー種可適用于近地衛(wèi)星星座組網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的微小衛(wèi)星平臺。
背景技術(shù)：
在航天領(lǐng)域，有很多衛(wèi)星平臺，主要用于進行空間科學探測的服務(wù)保障系統(tǒng)，為科學探測儀器及設(shè)備提供發(fā)射、在軌運行、工作環(huán)境、能源供應(yīng)、姿態(tài)控制、數(shù)據(jù)存儲及傳輸?shù)确?wù)，是空間探測任務(wù)的核心技木。隨著我國航天技術(shù)的發(fā)展，由于衛(wèi)星星座具有覆蓋面廣、重復(fù)周期短、響應(yīng)快等特點越來越多地代替單星應(yīng)用于軍事等各個領(lǐng)域。
國內(nèi)衛(wèi)星平臺很多，從20公斤級到5000公斤級均有，但是，目前這些衛(wèi)星平臺均針對單一的任務(wù)設(shè)計，數(shù)量很少，一般不考慮星座組網(wǎng)應(yīng)用；北斗衛(wèi)星平臺雖然面向星座組網(wǎng)應(yīng)用設(shè)計，但是位于中高軌道且質(zhì)量重、體積大、成本高，不利于低軌星座組網(wǎng)的普遍應(yīng)用。本發(fā)明提供一種面向低軌衛(wèi)星星座組網(wǎng)應(yīng)用的微小衛(wèi)星平臺，可應(yīng)用于近地空間科學探測、光學遙感、對地通信等應(yīng)用領(lǐng)域，具備ー箭多星發(fā)射或采用上面級組合發(fā)射的能力，是ー種創(chuàng)新的衛(wèi)星應(yīng)用平臺。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供ー種適用于低軌衛(wèi)星星座組網(wǎng)應(yīng)用的微小衛(wèi)星平臺，以解決現(xiàn)有衛(wèi)星平臺不適于低軌衛(wèi)星星座應(yīng)用的技術(shù)問題。為達到上述目的，本發(fā)明的目的在于提供ー種適用于低軌衛(wèi)星星座組網(wǎng)應(yīng)用的微小衛(wèi)星平臺，包括結(jié)構(gòu)分系統(tǒng)和分別與綜合電子分系統(tǒng)連接的太陽翼分系統(tǒng)、熱控分系統(tǒng)、姿軌控分系統(tǒng)、推進分系統(tǒng)、供配電分系統(tǒng)、測控分系統(tǒng)以及數(shù)傳分系統(tǒng)，其中，結(jié)構(gòu)分系統(tǒng)包括頂板、底板、中層板、隔板和若干側(cè)板，各側(cè)板相互連接，頂板和底板分別與側(cè)板連接，內(nèi)部形成艙體；中層板和隔板設(shè)置在側(cè)板內(nèi)，且分別與側(cè)板、頂板和底板連接，將艙體劃分為上艙和下底艙；供配電、測控、綜合電子及姿軌控分系統(tǒng)均設(shè)置在隔板上，太陽翼分系統(tǒng)分別設(shè)置在對應(yīng)的兩塊側(cè)板上；推進分系統(tǒng)部分設(shè)置在下底艙內(nèi)，部分設(shè)置于下底面外側(cè)；熱控分系采用整體低溫化設(shè)計，分散設(shè)置在艙體內(nèi)部及表面；測控和數(shù)傳分系統(tǒng)單機部件設(shè)置在艙體內(nèi)，測控數(shù)傳天線安裝于對地面上，星間測量天線對稱安裝于星體表面，形成全向覆蓋范圍。依照本發(fā)明較佳實施例所述的適用于低軌衛(wèi)星星座組網(wǎng)應(yīng)用的微小衛(wèi)星平臺，該太陽翼分系統(tǒng)，根據(jù)不同軌道類型和光照條件設(shè)計其容量，并具備一維轉(zhuǎn)動功能。依照本發(fā)明較佳實施例所述的適用于低軌衛(wèi)星星座組網(wǎng)應(yīng)用的微小衛(wèi)星平臺，該熱控分系統(tǒng)，采用被動熱控為主，主動熱控為輔的等溫化設(shè)計方案，對于有特殊要求的載荷或平臺設(shè)備采取獨立熱控技木，適應(yīng)近地空間-9(Γ90V溫度環(huán)境。依照本發(fā)明較佳實施例所述的適用于低軌衛(wèi)星星座組網(wǎng)應(yīng)用的微小衛(wèi)星平臺，該姿軌控分系統(tǒng)，采用零動量三軸穩(wěn)定控制方式，包括星敏感器、高精度數(shù)字太陽角計和陀螺測量組件，用以備份方案采用星敏感器及星上軌道推算，控制方案包括4個2Nms反作用飛輪，處理器合入整星高性能綜合電子計算機中。依照本發(fā)明較佳實施例所述的適用于低軌衛(wèi)星星座組網(wǎng)應(yīng)用的微小衛(wèi)星平臺，該推進分系統(tǒng)，采用落壓式單元肼催化分解系統(tǒng)，包括ー個球形表面張カ貯箱和8-12臺額定推力為IN的推力器，用以滿足衛(wèi)星初始姿態(tài)建立、初始軌道調(diào)整、軌道保持及飛輪卸載等任務(wù)要求。依照本發(fā)明較佳 實施例所述的適用于低軌衛(wèi)星星座組網(wǎng)應(yīng)用的微小衛(wèi)星平臺，該供配電分系統(tǒng)，采用效率為28. 6%的三結(jié)砷化鎵太陽電池片和30Ah鋰離子電池組聯(lián)合供電方案，母線電壓28± IV，為全調(diào)節(jié)方式。依照本發(fā)明較佳實施例所述的適用于低軌衛(wèi)星星座組網(wǎng)應(yīng)用的微小衛(wèi)星平臺，該綜合電子分系統(tǒng)，采用小型化的棧接式結(jié)構(gòu)，由多個模塊組成，模塊間采用層疊式連接，且平臺采用CAN總線或422通信接ロ，有效載荷與處理器之間采用LVDS接ロ。依照本發(fā)明較佳實施例所述的適用于低軌衛(wèi)星星座組網(wǎng)應(yīng)用的微小衛(wèi)星平臺，該測控分系統(tǒng)，采用USB和擴頻測控方式，輔以GPS測量；并且，配置S波段空間路由器，用以星間信息傳輸，實現(xiàn)一星通全網(wǎng)。依照本發(fā)明較佳實施例所述的適用于低軌衛(wèi)星星座組網(wǎng)應(yīng)用的微小衛(wèi)星平臺，該數(shù)傳分系統(tǒng)，采用X頻段，數(shù)傳碼速率可達為60-100Mbps，包括數(shù)傳綜合處理器、X波段數(shù)傳發(fā)射機和X波段數(shù)傳天線，用以實現(xiàn)器地通信，將探測數(shù)據(jù)傳回地面。依照本發(fā)明較佳實施例所述的適用于低軌衛(wèi)星星座組網(wǎng)應(yīng)用的微小衛(wèi)星平臺，該平臺總重約280kg，有效載荷承載能力約60kg-80kg，本體尺寸約750mmX750mmX 1000mm。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為整星采用箱板式承カ結(jié)構(gòu)，優(yōu)化構(gòu)型布局，并且采用集成化、模塊化棧接式綜合電子分系統(tǒng)對整星信息流進行統(tǒng)一管理，具有故障診斷、處理與恢復(fù)功能；星上配置空間路由器，實現(xiàn)星座中衛(wèi)星之間的通信與信息共享，適于低軌衛(wèi)星星座應(yīng)用。另外，本發(fā)明采用Φ340πιπι小型包帯與運載火箭相連，適用于ー箭多星或與上面級組合發(fā)射。本發(fā)明還具有質(zhì)量輕、體積小、并行制造與測試、研制周期短等技術(shù)特點。綜上所述，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明能夠適用于低軌衛(wèi)星星座應(yīng)用、適用于ー箭多星或與上面級組合發(fā)射且具有質(zhì)量輕、體積小、并行制造與測試、研制周期短的優(yōu)點。


圖I為本發(fā)明微小衛(wèi)星平臺的結(jié)構(gòu)原理框圖；圖2為本發(fā)明微小衛(wèi)星平臺的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實施例的各分系統(tǒng)的連接關(guān)系示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖，具體說明本發(fā)明。請同時參閱圖I至圖3，ー種適用于低軌衛(wèi)星星座組網(wǎng)應(yīng)用的微小衛(wèi)星平臺，包括結(jié)構(gòu)分系統(tǒng)I和分別與高性能綜合電子計算機連接的太陽翼分系統(tǒng)2、熱控分系統(tǒng)3、姿軌控分系統(tǒng)4、推進分系統(tǒng)5、供配電分系統(tǒng)6、綜合電子分系統(tǒng)7、測控分系統(tǒng)8以及數(shù)傳分系統(tǒng)9，其中，結(jié)構(gòu)分系統(tǒng)I包括頂板11、底板12、中層板13、隔板14和若干側(cè)板15，各側(cè)板15相互連接,頂板11和底板12分別與側(cè)板15連接，中層板13和隔板14設(shè)置在側(cè)板15內(nèi)，且分別與側(cè)板15、頂板11和底板12連接，隔板14采用主承力方式，供配電分系統(tǒng)6、測控分系統(tǒng)8、綜合電子分系統(tǒng)7及姿軌控分系統(tǒng)4的部件和設(shè)備安裝在隔板14上，太陽翼分系統(tǒng)2分別設(shè)置在對應(yīng)的兩塊側(cè)板15上，通過爆炸螺栓固定，入軌后展開。推進分系統(tǒng)5的貯箱等部件安裝于平臺下底艙內(nèi)，以降低質(zhì)心，推力器安裝于平臺下底面外側(cè)。熱控分系統(tǒng)3采用整體低溫化設(shè)計，包括包覆多層、涂層、熱敏電阻、加熱器等部件，分散設(shè)置在艙體內(nèi)部及表面。測控分系統(tǒng)8和數(shù)傳分系統(tǒng)9單機部件安裝于艙體內(nèi)，測控數(shù)傳天線81安裝于對地面上，星間測量天線82對稱安裝于星體表面，形成全向覆蓋范圍。結(jié)構(gòu)分系統(tǒng)1，由頂板、底板、中層板、隔板和四塊側(cè)板等組成，采用隔板主承力方式，用于安裝電源、測控、綜合電子及姿軌控分系統(tǒng)的部件和設(shè)備，底板12下端連接星箭連接環(huán)10,星箭連接環(huán)10具體為Φ340ι πι包帶,用以與運載火箭或上面級相連,適用于ー箭多星或與上面級組合發(fā)射。太陽翼分系統(tǒng)2，根據(jù)不同軌道類型和光照條件設(shè)計其容量，可根據(jù)需要具備ー維 轉(zhuǎn)動的功能，滿足衛(wèi)星長期在軌工作的要求。熱控分系統(tǒng)3，采用被動熱控為主，主動熱控為輔的等溫化設(shè)計方案，對于有特殊要求的載荷或平臺設(shè)備采取獨立熱控技術(shù)，適應(yīng)近地空間-9(T90°C溫度環(huán)境。姿軌控分系統(tǒng)4，采用零動量三軸穩(wěn)定控制方式。利用星敏感器、高精度數(shù)字太陽角計、陀螺作為測量組件，備份方案采用星敏感器及星上軌道推算，控制方案采用4個2Nms反作用飛輪實現(xiàn)，處理器合入整星高性能綜合電子計算機中。推進分系統(tǒng)5，采用落壓式單元肼催化分解系統(tǒng)，由ー個球形表面張カ貯箱，8-12臺額定推力為IN的推力器等主要部分組成，滿足衛(wèi)星初始姿態(tài)建立、初始軌道調(diào)整、軌道保持及飛輪卸載等任務(wù)要求。供配電分系統(tǒng)6，采用效率為28. 6%的三結(jié)砷化鎵太陽電池片和30Ah鋰離子電池組聯(lián)合供電方案，母線電壓28± IV，為全調(diào)節(jié)方式。綜合電子分系統(tǒng)7，采用小型化的棧接式結(jié)構(gòu)，平臺可采用CAN總線或422通信接ロ，有效載荷與處理器之間可采用LVDS接ロ。機箱由多個模塊組成，模塊間采用層疊式連接。測控分系統(tǒng)8，采用USB和擴頻測控方式，并輔以GPS測量；星間信息傳輸采用S波段空間路由器，實現(xiàn)一星通全網(wǎng)功能。數(shù)傳分系統(tǒng)9，采用X頻段，數(shù)傳碼速率可達為60-100Mbps，由數(shù)傳綜合處理器、X波段數(shù)傳發(fā)射機及X波段數(shù)傳天線等主要部件組成。圖2是本發(fā)明微小衛(wèi)星平臺的外形圖，如圖2所示，本發(fā)明微小衛(wèi)星平臺呈六面體構(gòu)型，組裝后形成上艙和下艙兩段，下端通過Φ 340mm包帯與運載火箭或上面級相連；平臺采用零動量三軸穩(wěn)定控制，實現(xiàn)從入軌到太陽翼定向、有效載荷工作、數(shù)據(jù)傳送等過程中的姿態(tài)穩(wěn)定和機動、軌道保持與機動功能；平臺通過以USB和擴頻為主，GPS測量為輔的測控方式，將遙測數(shù)據(jù)下傳；通過X頻段數(shù)傳方式，將有效載荷數(shù)據(jù)下傳。圖3是本發(fā)明的系統(tǒng)連接框圖，如圖3所示，綜合電子分系統(tǒng)安裝于高性能綜合電子計算機內(nèi)作為衛(wèi)星平臺的數(shù)據(jù)處理中心，通過對熱控、推進、測控、數(shù)傳等分系統(tǒng)的信息進行調(diào)度和管理，完成能源管理、溫度管理、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)分發(fā)、程序控制等功能，實現(xiàn)探測器飛行過程自主管理功能。盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實施例作了詳細介紹，但應(yīng)當認識到上述的 描述不應(yīng)被認為是對本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求
1.ー種適用于低軌衛(wèi)星星座組網(wǎng)應(yīng)用的微小衛(wèi)星平臺，其特征在于，包括結(jié)構(gòu)分系統(tǒng)和分別與綜合電子分系統(tǒng)連接的太陽翼分系統(tǒng)、熱控分系統(tǒng)、姿軌控分系統(tǒng)、推進分系統(tǒng)、供配電分系統(tǒng)、測控分系統(tǒng)以及數(shù)傳分系統(tǒng)，其中，所述結(jié)構(gòu)分系統(tǒng)包括頂板、底板、中層板、隔板和若干側(cè)板，所述各側(cè)板相互連接，所述頂板和底板分別與所述側(cè)板連接，內(nèi)部形成艙體；所述中層板和隔板設(shè)置在所述側(cè)板內(nèi)，且分別與所述側(cè)板、頂板和底板連接，將所述艙體劃分為上艙和下底艙；所述供配電、測控、綜合電子及姿軌控分系統(tǒng)均設(shè)置在所述隔板上，所述太陽翼分系統(tǒng)分別設(shè)置在對應(yīng)的兩塊側(cè)板上；所述推進分系統(tǒng)部分設(shè)置在所述下底艙內(nèi)，部分設(shè)置于下底面外側(cè)；所述熱控分系采用整體低溫化設(shè)計，分散設(shè)置在所述艙體內(nèi)部及表面；所述測控和數(shù)傳分系統(tǒng)單機部件設(shè)置在艙體內(nèi)，測控數(shù)傳天線安裝于對地面上，星間測量天線對稱安裝于星體表面，形成全向覆蓋范圍。
2.如權(quán)利要求I所述的適用于低軌衛(wèi)星星座組網(wǎng)應(yīng)用的微小衛(wèi)星平臺，其特征在干，所述太陽翼分系統(tǒng)，根據(jù)不同軌道類型和光照條件設(shè)計其容量，并具備一維轉(zhuǎn)動功能。
3.如權(quán)利要求I所述的適用于低軌衛(wèi)星星座組網(wǎng)應(yīng)用的微小衛(wèi)星平臺，其特征在干，所述熱控分系統(tǒng)，采用被動熱控為主，主動熱控為輔的等溫化設(shè)計方案，對于有特殊要求的載荷或平臺設(shè)備采取獨立熱控技木，適應(yīng)近地空間-9(Γ90V溫度環(huán)境。
4.如權(quán)利要求I所述的適用于低軌衛(wèi)星星座組網(wǎng)應(yīng)用的微小衛(wèi)星平臺，其特征在干，所述姿軌控分系統(tǒng)，采用零動量三軸穩(wěn)定控制方式，包括星敏感器、高精度數(shù)字太陽角計和陀螺測量組件，用以備份方案采用星敏感器及星上軌道推算，控制方案包括4個2Nms反作用飛輪，處理器合入整星高性能綜合電子計算機中。
5.如權(quán)利要求I所述的適用于低軌衛(wèi)星星座組網(wǎng)應(yīng)用的微小衛(wèi)星平臺，其特征在干，所述推進分系統(tǒng)，采用落壓式單元肼催化分解系統(tǒng)，包括ー個球形表面張カ貯箱和8-12臺額定推力為IN的推力器，用以滿足衛(wèi)星初始姿態(tài)建立、初始軌道調(diào)整、軌道保持及飛輪卸載等任務(wù)要求。
6.如權(quán)利要求I所述的適用于低軌衛(wèi)星星座組網(wǎng)應(yīng)用的微小衛(wèi)星平臺，其特征在干，所述供配電分系統(tǒng)，采用效率為28. 6%的三結(jié)神化鎵太陽電池片和30Ah鋰離子電池組聯(lián)合供電方案，母線電壓28土 IV，為全調(diào)節(jié)方式。
7.如權(quán)利要求I所述的適用于低軌衛(wèi)星星座組網(wǎng)應(yīng)用的微小衛(wèi)星平臺，其特征在干，所述綜合電子分系統(tǒng)，采用小型化的棧接式結(jié)構(gòu)，由多個模塊組成，模塊間采用層疊式連接，且平臺采用CAN總線或422通信接ロ，有效載荷與處理器之間采用LVDS接ロ。
8.如權(quán)利要求I所述的適用于低軌衛(wèi)星星座組網(wǎng)應(yīng)用的微小衛(wèi)星平臺，其特征在干，所述測控分系統(tǒng)，采用USB和擴頻測控方式，輔以GPS測量；并且，配置S波段空間路由器，用以星間信息傳輸，實現(xiàn)一星通全網(wǎng)。
9.如權(quán)利要求I所述的適用于低軌衛(wèi)星星座組網(wǎng)應(yīng)用的微小衛(wèi)星平臺，其特征在干，所述數(shù)傳分系統(tǒng)，采用X頻段，數(shù)傳碼速率可達為60-100Mbps，包括數(shù)傳綜合處理器、X波段數(shù)傳發(fā)射機和X波段數(shù)傳天線，用以實現(xiàn)器地通信，將探測數(shù)據(jù)傳回地面。
10.如權(quán)利要求I所述的適用于低軌衛(wèi)星星座組網(wǎng)應(yīng)用的微小衛(wèi)星平臺，其特征在于，所述平臺總重約280kg,有效載荷承載能力約60kg-80kg,本體尺寸約750mmX 750mmX IOOOmm0
全文摘要
一種衛(wèi)星平臺，包括結(jié)構(gòu)分系統(tǒng)和分別與綜合電子分系統(tǒng)連接的太陽翼、熱控、姿軌控、推進、供配電、測控以及數(shù)傳分系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)分系統(tǒng)包括頂板、底板、中層板、隔板和側(cè)板，各側(cè)板相互連接，頂板和底板分別與側(cè)板連接內(nèi)部形成艙體；中層板和隔板設(shè)置在側(cè)板內(nèi)，將艙體劃分為上艙和下底艙；供配電、測控、綜合電子及姿軌控分系統(tǒng)設(shè)置在隔板上，太陽翼分系統(tǒng)設(shè)置在側(cè)板上；推進分系統(tǒng)部分設(shè)置在下底艙內(nèi)，部分設(shè)置于下底面外側(cè)；熱控分系分散設(shè)置在艙體內(nèi)部及表面；測控和數(shù)傳分系統(tǒng)單機部件設(shè)置在艙體內(nèi)，測控數(shù)傳天線安裝于對地面上，星間測量天線對稱安裝于星體表面。本發(fā)明能夠適用于低軌衛(wèi)星星座應(yīng)用，具有質(zhì)量輕、體積小的優(yōu)點。
文檔編號B64G1/10GK102717900SQ201210215018
公開日2012年10月10日 申請日期2012年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月26日
發(fā)明者張偉, 方寶東, 李文峰, 王偉 申請人:上海衛(wèi)星工程研究所