一種衛(wèi)星在軌瞬態(tài)溫度模擬與預(yù)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供的一種衛(wèi)星在軌瞬態(tài)溫度模擬與預(yù)測(cè)系統(tǒng)，包括熱控模塊、軌道與姿態(tài)控制模塊、硬件接口模塊、軟件接口模塊和衛(wèi)星熱模型模塊；其中，熱控模塊用于模擬衛(wèi)星熱控管理功能；軌道與姿態(tài)控制模塊用于模擬衛(wèi)星在軌工作狀態(tài)功能；硬件接口模塊用于實(shí)現(xiàn)熱控模塊數(shù)據(jù)、姿態(tài)與軌道控制模塊數(shù)據(jù)分別與軟件接口模塊數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換；軟件接口模塊用于實(shí)現(xiàn)與衛(wèi)星熱模型模塊數(shù)據(jù)通信的協(xié)議轉(zhuǎn)換；衛(wèi)星熱模型模塊根據(jù)衛(wèi)星當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)計(jì)算分析衛(wèi)星熱狀態(tài)并輸出結(jié)果。本發(fā)明的系統(tǒng)，能實(shí)時(shí)接收衛(wèi)星在軌運(yùn)行的軌道、姿態(tài)、設(shè)備工作狀態(tài)、加熱器工作狀態(tài)等數(shù)據(jù)，模擬衛(wèi)星在軌運(yùn)行的熱狀態(tài)，對(duì)衛(wèi)星在軌運(yùn)行時(shí)的溫度分布進(jìn)行預(yù)測(cè)，驗(yàn)證衛(wèi)星的熱設(shè)計(jì)和主動(dòng)熱控功能。
【專利說(shuō)明】一種衛(wèi)星在軌瞬態(tài)溫度模擬與預(yù)測(cè)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種模擬與預(yù)測(cè)系統(tǒng)，尤其涉及一種衛(wèi)星在軌瞬態(tài)溫度模擬與預(yù)測(cè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，衛(wèi)星在軌溫度主要通過(guò)熱分析的方法進(jìn)行預(yù)測(cè)，該方法只能通過(guò)預(yù)先設(shè)定衛(wèi)星軌道、姿態(tài)、星上設(shè)備的熱耗、加熱片的功率等進(jìn)行某一工況的計(jì)算。實(shí)際中，衛(wèi)星運(yùn)行軌道、運(yùn)行姿態(tài)離目標(biāo)設(shè)定有偏差，設(shè)備、加熱器工作模式隨機(jī)變化，這些在軌變化因素使得一般熱分析結(jié)果與實(shí)際衛(wèi)星在軌溫度場(chǎng)分布有較大的誤差。故根據(jù)實(shí)時(shí)在軌數(shù)據(jù)進(jìn)行瞬態(tài)熱分析是較理想的衛(wèi)星在軌瞬態(tài)溫度預(yù)測(cè)的方法。
[0003]要實(shí)現(xiàn)這一功能，除對(duì)熱分析模型進(jìn)行參數(shù)化外，還應(yīng)建立完善的數(shù)據(jù)接口，以便熱分析模型能快速更新軌道、姿態(tài)、設(shè)備工作模式、加熱器工作模式等數(shù)據(jù)，從而快速對(duì)衛(wèi)星瞬態(tài)在軌溫度進(jìn)行預(yù)測(cè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種衛(wèi)星在軌瞬態(tài)溫度模擬與預(yù)測(cè)系統(tǒng)，能實(shí)時(shí)接收衛(wèi)星在軌運(yùn)行的軌道、姿態(tài)、設(shè)備工作設(shè)狀態(tài)、加熱器工作狀態(tài)等數(shù)據(jù)，用來(lái)模擬衛(wèi)星在軌運(yùn)行的熱狀態(tài)，對(duì)衛(wèi)星在軌運(yùn)行時(shí)的溫度分布進(jìn)行預(yù)測(cè)，驗(yàn)證衛(wèi)星的熱設(shè)計(jì)和主動(dòng)熱控功能。
[0005]本發(fā)明通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種衛(wèi)星在軌瞬態(tài)溫度模擬與預(yù)測(cè)系統(tǒng)，用于輸出衛(wèi)星的瞬態(tài)熱狀態(tài)和各測(cè)溫點(diǎn)的溫度值，所述系統(tǒng)包括熱控模塊、軌道與姿態(tài)控制模塊、硬件接口模塊、軟件接口模塊和衛(wèi)星熱模型模塊；其中，所述熱控模塊通過(guò)模擬量轉(zhuǎn)數(shù)字量AD采集模塊采集電阻溫度量數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)字IO輸出加熱狀態(tài)量數(shù)據(jù)；所述軌道與姿態(tài)控制模塊通過(guò)RS232接口發(fā)送軌道與姿態(tài)數(shù)據(jù)、設(shè)備開(kāi)關(guān)狀態(tài)串行數(shù)據(jù)，接收溫度遙測(cè)串行數(shù)據(jù)；所述硬件接口模塊通過(guò)RS232接口接收軌道與姿態(tài)數(shù)據(jù)、設(shè)備開(kāi)關(guān)狀態(tài)量數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)字IO接收加熱狀態(tài)量數(shù)據(jù)作為接口模塊的輸入條件，還通過(guò)數(shù)字電位器發(fā)送電阻溫度量數(shù)據(jù)、通過(guò)RS232接口發(fā)送溫度遙測(cè)串行數(shù)據(jù)；所述軟件接口模塊對(duì)硬件接口模塊接收或發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將其轉(zhuǎn)換為所述衛(wèi)星熱模型模塊能夠識(shí)別的變量，然后，對(duì)衛(wèi)星熱模型模塊中的熱控分析軟件進(jìn)行初始化并啟動(dòng)所述熱控分析軟件以及獲取所述熱控分析軟件計(jì)算的結(jié)果并輸出。
[0006]作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn),所述軟件接口模塊使用Visual Studio 2008進(jìn)行開(kāi)發(fā)。
[0007]作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)，所述將其換為所述衛(wèi)星熱模型模塊能夠識(shí)別的變量具體為:接收硬件接口模塊發(fā)送的軌道與姿態(tài)數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)換為衛(wèi)星熱模型模塊能夠識(shí)別的變量；接收硬件接口模塊發(fā)送的設(shè)備開(kāi)關(guān)狀態(tài)量數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)換為衛(wèi)星熱模型模塊的設(shè)備熱耗；接收硬件接口模塊發(fā)送的加熱狀態(tài)量數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)換為衛(wèi)星熱模型模塊的加熱片的功率。
[0008]作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)，所述系統(tǒng)有連接工作模式和離線工作模式；在連接工作模式時(shí)，接收軌道和姿態(tài)數(shù)據(jù)以及加熱狀態(tài)量數(shù)據(jù)，以進(jìn)行在軌溫度場(chǎng)模擬，并輸出溫度量；在離線工作模式時(shí)，進(jìn)行衛(wèi)星離線熱分析。
[0009]作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)，為實(shí)現(xiàn)根據(jù)設(shè)備的熱耗、衛(wèi)星的軌道、姿態(tài)以及主動(dòng)熱控來(lái)計(jì)算衛(wèi)星的瞬態(tài)溫度場(chǎng)，將以下數(shù)據(jù)參數(shù)化:軌道和姿態(tài)數(shù)據(jù)；設(shè)備、艙板初始溫度；設(shè)備熱耗；加熱器加熱功耗。
[0010]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的衛(wèi)星在軌瞬態(tài)溫度模擬與預(yù)測(cè)系統(tǒng)能模擬衛(wèi)星在軌運(yùn)行的熱狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了以下功能:(I)衛(wèi)星熱模擬功能，具備衛(wèi)星熱模型設(shè)計(jì)，能夠根據(jù)衛(wèi)星的結(jié)構(gòu)、設(shè)備的開(kāi)關(guān)、衛(wèi)星的軌道以及主動(dòng)熱控等計(jì)算衛(wèi)星的瞬態(tài)熱狀態(tài)；(2)溫度輸出功能，能夠輸出衛(wèi)星熱模型各測(cè)溫點(diǎn)的溫度值，以幫助判斷主動(dòng)熱控；(3)連接工作模式和離線工作模式，連接工作模式時(shí)，能夠接收軌道與姿態(tài)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)和加熱狀態(tài)量數(shù)據(jù)，以進(jìn)行在軌溫度場(chǎng)仿真，并輸出溫度量；離線工作模式，可進(jìn)行衛(wèi)星離線熱分析。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是本發(fā)明的衛(wèi)星在軌瞬態(tài)溫度模擬與預(yù)測(cè)系統(tǒng)的功能模塊示意圖；
圖2是本發(fā)明的衛(wèi)星在軌瞬態(tài)溫度模擬與預(yù)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】及【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0013]如附圖1所示，衛(wèi)星在軌瞬態(tài)溫度模擬與預(yù)測(cè)系統(tǒng)的由以下功能模塊組成:
[系統(tǒng)硬件接口模塊]
衛(wèi)星在軌瞬態(tài)溫度模擬與預(yù)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)RS232接口接收軌道與姿態(tài)數(shù)據(jù)、設(shè)備開(kāi)關(guān)狀態(tài)量數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)字IO接收加熱狀態(tài)量數(shù)據(jù)作為接口模塊的輸入條件，還通過(guò)數(shù)字電位器發(fā)送電阻溫度量數(shù)據(jù)、通過(guò)RS232接口發(fā)送溫度遙測(cè)串行數(shù)據(jù)。
[0014][系統(tǒng)軟件接口模塊]
軟件接口模塊在Visual Studio 2008上開(kāi)發(fā)，提供了衛(wèi)星熱模型模塊中的熱控分析軟件自動(dòng)運(yùn)行的接口。接口軟件是對(duì)熱控分析軟件進(jìn)行操作，并與外部RS232接口進(jìn)行通信的重要軟件，其主要作用是:通過(guò)RS232接口接收外部傳送過(guò)來(lái)的控制數(shù)據(jù)，對(duì)熱控分析軟件進(jìn)行初始化并啟動(dòng)分析軟件；獲取熱控分析軟件計(jì)算的結(jié)果。
[0015]軟件接口模塊將硬件接口模塊接收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為熱模型能夠識(shí)別的變量，以作用于衛(wèi)星的熱模型模塊:
(1)軟件接口模塊能夠接收硬件接口模塊發(fā)送的軌道與姿態(tài)數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)換為衛(wèi)星熱模型模塊能夠識(shí)別的變量；
(2)軟件接口模塊能夠接收硬件接口模塊發(fā)送的設(shè)備開(kāi)關(guān)狀態(tài)量，并能轉(zhuǎn)換為衛(wèi)星熱模型模塊的設(shè)備熱耗，以便于衛(wèi)星熱模型模塊調(diào)用；
(3)軟件接口模塊能夠接收硬件接口模塊發(fā)送的加熱狀態(tài)量，并能轉(zhuǎn)換為衛(wèi)星熱模型模塊的加熱片的功率，以便于衛(wèi)星熱模型模塊調(diào)用；
(4)能夠進(jìn)行循環(huán)周期開(kāi)始的判斷和單次計(jì)算完成的判斷，能夠控制熱模型進(jìn)行循環(huán)計(jì)算;
(5)能夠顯示控制熱模型運(yùn)算的結(jié)果，并能顯示加熱狀態(tài)量和加熱功率開(kāi)關(guān)狀態(tài)。[0016][衛(wèi)星熱模型模塊的分析模型參數(shù)化設(shè)計(jì)]
按照衛(wèi)星的總體布局，建立衛(wèi)星熱分析模型。
[0017]為實(shí)現(xiàn)根據(jù)設(shè)備的熱耗、衛(wèi)星的軌道、姿態(tài)以及主動(dòng)熱控等計(jì)算衛(wèi)星的瞬態(tài)熱溫度場(chǎng)，將以下幾類數(shù)據(jù)參數(shù)化:
(1)軌道、姿態(tài)數(shù)據(jù)；
(2)設(shè)備、艙板初始溫度；
每個(gè)設(shè)備都布置一個(gè)溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)；艙板根據(jù)衛(wèi)星實(shí)際需要布置溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)。所有溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)到的溫度作為熱分析模型溫度計(jì)算的初始溫度；
(3)設(shè)備熱耗；
每個(gè)設(shè)備都設(shè)置一個(gè)熱耗參數(shù)；
(4)加熱器加熱功耗；
每個(gè)加熱器都設(shè)置一個(gè)加熱功耗參數(shù)。
[0018]本發(fā)明的衛(wèi)星在軌瞬態(tài)溫度模擬與預(yù)測(cè)系統(tǒng)能模擬衛(wèi)星在軌運(yùn)行的熱狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了以下功能:(I)衛(wèi)星熱模擬功能，具備衛(wèi)星熱模型設(shè)計(jì)，能夠根據(jù)衛(wèi)星的結(jié)構(gòu)、設(shè)備的開(kāi)關(guān)、衛(wèi)星的軌道以及主動(dòng)熱控等計(jì)算衛(wèi)星的瞬態(tài)熱狀態(tài)；(2)溫度輸出功能，能夠輸出衛(wèi)星熱模型各測(cè)溫點(diǎn)的溫度值，以幫助判斷主動(dòng)熱控；(3)連接工作模式和離線工作模式，連接工作模式時(shí)，能夠接收軌道與姿態(tài)數(shù)據(jù)和加熱狀態(tài)量數(shù)據(jù)，以進(jìn)行在軌溫度場(chǎng)仿真，并輸出溫度量；離線工作模式，可進(jìn)行衛(wèi)星離線熱分析。
[0019]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種衛(wèi)星在軌瞬態(tài)溫度模擬與預(yù)測(cè)系統(tǒng)，用于輸出衛(wèi)星的瞬態(tài)熱狀態(tài)和各測(cè)溫點(diǎn)的溫度值，其特征在于:所述系統(tǒng)包括熱控模塊、軌道與姿態(tài)控制模塊、硬件接口模塊、軟件接口模塊和衛(wèi)星熱模型模塊；其中，所述熱控模塊通過(guò)模擬量轉(zhuǎn)數(shù)字量AD采集模塊采集電阻溫度量數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)字IO輸出加熱狀態(tài)量數(shù)據(jù)；所述軌道與姿態(tài)控制模塊通過(guò)RS232接口發(fā)送軌道與姿態(tài)數(shù)據(jù)、設(shè)備開(kāi)關(guān)狀態(tài)串行數(shù)據(jù)，接收溫度遙測(cè)串行數(shù)據(jù)；所述硬件接口模塊通過(guò)RS232接口接收軌道與姿態(tài)數(shù)據(jù)、設(shè)備開(kāi)關(guān)狀態(tài)量數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)字IO接收加熱狀態(tài)量數(shù)據(jù)作為接口模塊的輸入條件，還通過(guò)數(shù)字電位器發(fā)送電阻溫度量數(shù)據(jù)、通過(guò)RS232接口發(fā)送溫度遙測(cè)串行數(shù)據(jù)；所述軟件接口模塊對(duì)硬件接口模塊接收或發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將其轉(zhuǎn)換為所述衛(wèi)星熱模型模塊能夠識(shí)別的變量，然后，對(duì)衛(wèi)星熱模型模塊中的熱控分析軟件進(jìn)行初始化并啟動(dòng)所述熱控分析軟件以及獲取所述熱控分析軟件計(jì)算的結(jié)果并輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星在軌瞬態(tài)溫度模擬與預(yù)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述軟件接口模塊使用Visual Studio 2008進(jìn)行開(kāi)發(fā)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星在軌瞬態(tài)溫度模擬與預(yù)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述將其轉(zhuǎn)換為所述衛(wèi)星熱模型模塊能夠識(shí)別的變量具體為:接收硬件接口模塊發(fā)送的軌道與姿態(tài)數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)換為衛(wèi)星熱模型模塊能夠識(shí)別的變量；接收硬件接口模塊發(fā)送的設(shè)備開(kāi)關(guān)狀態(tài)量數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)換為衛(wèi)星熱模型模塊的設(shè)備熱耗；接收硬件接口模塊發(fā)送的加熱狀態(tài)量數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)換為衛(wèi)星熱模型模塊的加熱片的功率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星在軌瞬態(tài)溫度模擬與預(yù)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述系統(tǒng)有連接工作模式和離線工作模式；在連接工作模式時(shí)，接收軌道與姿態(tài)數(shù)據(jù)以及加熱狀態(tài)量數(shù)據(jù)，以進(jìn)行在軌溫度場(chǎng)模擬，并輸出溫度量；在離線工作模式時(shí)，進(jìn)行衛(wèi)星離線熱分析。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的衛(wèi)星在軌瞬態(tài)溫度模擬與預(yù)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:為實(shí)現(xiàn)根據(jù)設(shè)備的熱耗、衛(wèi)星的軌道、姿態(tài)以及主動(dòng)熱控來(lái)計(jì)算衛(wèi)星的瞬態(tài)溫度場(chǎng)，將以下數(shù)據(jù)參數(shù)化:軌道和姿態(tài)數(shù)據(jù)；設(shè)備、艙板初始溫度；設(shè)備熱耗；加熱器加熱功耗。
【文檔編號(hào)】G06F19/00GK103942429SQ201410153708
【公開(kāi)日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年4月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月16日
【發(fā)明者】高學(xué)海, 陳琦, 莊伍祥, 薛力軍, 黃宇棟 申請(qǐng)人:深圳航天東方紅海特衛(wèi)星有限公司