本發(fā)明涉及一種基于衛(wèi)星地面測(cè)試的動(dòng)態(tài)供電系統(tǒng)，特別適用于整星地面測(cè)試供配電系統(tǒng)的供電處理。

背景技術(shù)：

當(dāng)下我國(guó)航天事業(yè)蓬勃發(fā)展，衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量逐年增加，衛(wèi)星地面測(cè)試是衛(wèi)星上天之前的必要步驟，而供配電作為給整星供電和星上蓄電池充電是整個(gè)系統(tǒng)安全運(yùn)行的保障。因此在供電方式上，供配電系統(tǒng)理所當(dāng)然應(yīng)該追趕時(shí)代的步伐，在供電效率、供電安全作出貢獻(xiàn)，保障衛(wèi)星順利飛天，造福人類。

目前地面衛(wèi)星供配電系統(tǒng)在模擬太陽(yáng)帆板給整星供電時(shí)都采用手動(dòng)供電方式。如測(cè)試某型號(hào)衛(wèi)星時(shí)，依據(jù)衛(wèi)星設(shè)計(jì)人員經(jīng)驗(yàn)預(yù)判，正常模式時(shí)在軟件中預(yù)設(shè)幾組供電參數(shù)，飛行模式時(shí)制定進(jìn)出陰影文件(包含時(shí)間、電流、電壓比)來(lái)驅(qū)動(dòng)供電設(shè)備改變供電輸出來(lái)模擬衛(wèi)星帆板光照情況。類此種方式都必須由設(shè)計(jì)人員觀察衛(wèi)星狀態(tài)信息來(lái)通知供配電人員手動(dòng)切換預(yù)置的供電方式來(lái)改變對(duì)衛(wèi)星的供電，此種供電方式不僅有人力物力損耗，在模擬空間環(huán)境的供電效率和供電精準(zhǔn)性上也有差距。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于衛(wèi)星地面測(cè)試的動(dòng)態(tài)供電系統(tǒng)，有效解決供電精準(zhǔn)性的問(wèn)題，降低衛(wèi)星測(cè)試成本，提高了供配電系統(tǒng)的供電效率。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種基于衛(wèi)星地面測(cè)試的動(dòng)態(tài)供電系統(tǒng)，包括基本信息配置模塊、通訊模塊、算法模塊、供電轉(zhuǎn)換模塊；

基本信息配置模塊負(fù)責(zé)配置系統(tǒng)信息，并被系統(tǒng)內(nèi)其它模塊使用；

通訊模塊創(chuàng)建測(cè)試局域網(wǎng)的通訊鏈路，并從測(cè)試局域網(wǎng)訂閱本型號(hào)的遙測(cè)參數(shù)，遙測(cè)參數(shù)數(shù)據(jù)到達(dá)后送入算法模塊；

算法模塊從基本信息配置中加載運(yùn)行信息，在遙測(cè)參數(shù)數(shù)據(jù)到達(dá)后，初始化計(jì)算矩陣結(jié)構(gòu)，通過(guò)運(yùn)算生成供電比例值；

供電轉(zhuǎn)換模塊為控制設(shè)備的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，當(dāng)算法模塊生成供電比例之后運(yùn)行，接受供電比例值，按供電比例值重構(gòu)供電曲線并利用控制設(shè)備功能把供電曲線發(fā)送到供電設(shè)備，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)供電。

所述基本信息配置模塊包括通訊配置單元、衛(wèi)星型號(hào)配置單元、供電配置單元、算法定義單元；其中通訊配置單元配置系統(tǒng)與測(cè)試局域網(wǎng)的tcp通訊鏈路連接信息，包括ip地址和端口；衛(wèi)星型號(hào)配置單元配置型號(hào)編號(hào)、型號(hào)名稱及型號(hào)與算法對(duì)應(yīng)關(guān)系；供電配置單元配置上電曲線信息，包括曲線編號(hào)、曲線名稱、開路電壓、工作電壓、短路電流、工作電流，設(shè)備編號(hào)；算法定義單元配置算法運(yùn)行時(shí)的輸入項(xiàng)，包括算法類型、見太陽(yáng)標(biāo)志、太陽(yáng)轉(zhuǎn)角θa、太陽(yáng)星歷、滾動(dòng)角γ、俯仰角θ、偏航角ψ和見太陽(yáng)標(biāo)記。

所述通訊模塊包括初始化單元和訂閱單元；其中初始化單元使用通訊配置單元的測(cè)試局域網(wǎng)ip和端口，創(chuàng)建與測(cè)試局域網(wǎng)的通訊鏈路；訂閱單元，在通訊連接建立后，使用算法定義單元的遙測(cè)參數(shù)編號(hào)，在測(cè)試局域網(wǎng)訂閱遙測(cè)參數(shù)數(shù)據(jù)，并循環(huán)等待接收遙測(cè)數(shù)據(jù)。

所述算法模塊包括算法調(diào)度單元和計(jì)算單元；其中算法調(diào)度單元完成算法定義單元中所有的算法實(shí)例化，并依據(jù)衛(wèi)星型號(hào)配置單元的型號(hào)與算法對(duì)應(yīng)關(guān)系，確定當(dāng)前的運(yùn)行算法實(shí)例；計(jì)算單元調(diào)用運(yùn)行算法并接收通訊模塊的訂閱單元遙測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)算獲得供電比例值。

計(jì)算獲得供電比例值的過(guò)程為：首先初始化遙測(cè)參數(shù)計(jì)算三元矩陣，包括θa矩陣、γ矩陣、θ矩陣和ψ矩陣；利用θ矩陣、γ矩陣和ψ矩陣乘積計(jì)算出姿態(tài)三元矩陣；利用θa矩陣和姿態(tài)矩陣，結(jié)合太陽(yáng)星歷的x、y、z軸組成的一元矩陣的乘積計(jì)算獲得太陽(yáng)帆板與太陽(yáng)矢量夾角的一元矩陣；利用太陽(yáng)帆板與太陽(yáng)矢量夾角一元矩陣的x軸除以z軸，把結(jié)果值取正切計(jì)算得出陽(yáng)帆板與太陽(yáng)矢量的弧度；最后把弧度轉(zhuǎn)化為角度值并除以帆板轉(zhuǎn)動(dòng)幅度，把結(jié)果值取絕對(duì)值，計(jì)算獲得供電比例值。

所述供電轉(zhuǎn)換模塊包括供電轉(zhuǎn)換單元和供電功能單元；其中供電轉(zhuǎn)換單元接收算法模塊的供電比例值，結(jié)合供電配置單元中供電曲線，按供電比例值重構(gòu)上電供電曲線；供電功能單元與供電設(shè)備交互，把上電供電曲線設(shè)置到供電設(shè)備，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)、精準(zhǔn)供電。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于：

(1)：本發(fā)明通過(guò)測(cè)試過(guò)程中的遙測(cè)信息來(lái)決斷供電，能夠更加實(shí)時(shí)和精準(zhǔn)給測(cè)試整星供電；

(2)：通過(guò)供電信息配置預(yù)置供電方案，供配電系統(tǒng)運(yùn)行后，供電自動(dòng)運(yùn)行、依據(jù)場(chǎng)景不同而自動(dòng)切換供電，可實(shí)現(xiàn)供電無(wú)人值守；

(3)：供電信息配置靈活，不同型號(hào)可設(shè)置不同的供電配置(包括供電曲線和算法類型)，適用于多數(shù)衛(wèi)星地面測(cè)試的供配電系統(tǒng)；

附圖說(shuō)明

圖1本發(fā)明的組成圖；

圖2基本信息配置模塊圖；

圖3通訊模塊圖；

圖4算法模塊圖；

圖5供電轉(zhuǎn)換模塊；

圖6本發(fā)明的工作流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。

如圖1所示，本發(fā)明功能模塊包括基本信息配置模塊、通訊模塊、算法模塊、供電轉(zhuǎn)換模塊。

基本信息配置模塊，包括通訊配置單元、衛(wèi)星型號(hào)配置單元、供電配置單元、算法定義單元。其中通訊配置單元配置系統(tǒng)與測(cè)試局域網(wǎng)的tcp通訊鏈路連接信息，包括ip地址和端口；衛(wèi)星型號(hào)配置單元配置型號(hào)編號(hào)、型號(hào)名稱及型號(hào)與算法對(duì)應(yīng)關(guān)系；供電配置單元配置上電曲線信息，包括曲線編號(hào)、曲線名稱、開路電壓、工作電壓、短路電流、工作電流、設(shè)備編號(hào)；算法定義單元配置算法運(yùn)行時(shí)的輸入項(xiàng)，包括算法類型、見太陽(yáng)標(biāo)志、太陽(yáng)轉(zhuǎn)角θa、太陽(yáng)星歷s0、滾動(dòng)角γ、俯仰角θ、偏航角ψ和見太陽(yáng)標(biāo)記；所用配置信息生成后，被系統(tǒng)內(nèi)其它模塊使用。

通訊模塊，包括初始化單元和訂閱單元。其中初始化單元使用通訊配置單元的測(cè)試局域網(wǎng)ip和端口，創(chuàng)建與測(cè)試局域網(wǎng)的通訊鏈路；訂閱單元，在通訊連接建立后，使用算法定義單元的遙測(cè)參數(shù)編號(hào)，在測(cè)試局域網(wǎng)訂閱遙測(cè)參數(shù)數(shù)據(jù)，并循環(huán)等待接收遙測(cè)數(shù)據(jù)。

算法模塊，包括算法調(diào)度單元和計(jì)算單元。其中算法調(diào)度單元完成算法定義單元中所有的算法實(shí)例化，并依據(jù)衛(wèi)星型號(hào)配置單元的型號(hào)與算法對(duì)應(yīng)關(guān)系，唯一確定單前的運(yùn)行算法實(shí)例；計(jì)算單元調(diào)用運(yùn)行算法實(shí)例并接收通訊模塊的訂閱單元遙測(cè)數(shù)據(jù)，開始計(jì)算，首先初始化遙測(cè)參數(shù)計(jì)算三元矩陣，包括θa矩陣、γ矩陣、θ矩陣和ψ矩陣；利用θ矩陣、γ矩陣和ψ矩陣乘積計(jì)算出姿態(tài)三元矩陣；利用θa矩陣和姿態(tài)矩陣，結(jié)合太陽(yáng)星歷的x、y、z軸組成的一元矩陣的乘積計(jì)算出太陽(yáng)帆板與太陽(yáng)矢量夾角的一元矩陣；利用太陽(yáng)帆板與太陽(yáng)矢量夾角一元矩陣的x軸除以z軸，把結(jié)果值取正切計(jì)算出陽(yáng)帆板與太陽(yáng)矢量的弧度；最后把弧度轉(zhuǎn)化為角度值并除以帆板轉(zhuǎn)動(dòng)幅度，把結(jié)果值取絕對(duì)值，計(jì)算出供電比例值。供電比例值被供電轉(zhuǎn)換模塊使用來(lái)改變供電設(shè)備輸出屬性。

供電轉(zhuǎn)換模塊，包括供電轉(zhuǎn)換單元和供電功能單元。其中供電轉(zhuǎn)換單元接收計(jì)算模塊的供電比例值，結(jié)合供電配置單元中供電曲線，按供電比例值重構(gòu)上電供電曲線；供電功能單元與供電設(shè)備交互，把上電供電曲線設(shè)置到供電設(shè)備，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)、精準(zhǔn)供電。

如圖2所示，基本信息配置模塊是動(dòng)態(tài)精準(zhǔn)供電系統(tǒng)的全局配置信息，本模塊可以定義整個(gè)供電過(guò)程中的控制規(guī)范(如：供電配置單元中配置為設(shè)備編號(hào)[01]和供電曲線[曲線1]，表示本次供電使用設(shè)備01并以曲線1運(yùn)行來(lái)供電)，其它模塊依賴此模塊定義的配置信息規(guī)則執(zhí)行計(jì)算和供電。操作員通過(guò)操作界面配置供電基本信息，所有配置信息數(shù)據(jù)最終存入配置數(shù)據(jù)庫(kù)?；拘畔⒛K按信息類別分為：通訊配置單元、衛(wèi)星型號(hào)配置單元、供電配置單元、算法定義單元。其中通訊配置單元信息定義為{ip地址、端口}，最終為通訊模塊使用，利用其建立測(cè)試局域網(wǎng)鏈路；衛(wèi)星型號(hào)配置單元信息定義為{型號(hào)編號(hào)、型號(hào)名稱及型號(hào)與算法對(duì)應(yīng)關(guān)系}，最終為算法模塊使用，利用型號(hào)信息，定位本型號(hào)對(duì)應(yīng)的算法實(shí)例；供電配置單元信息定義為{曲線編號(hào)、曲線名稱、開路電壓、工作電壓、短路電流、工作電流、設(shè)備編號(hào)}，最終供電轉(zhuǎn)換模塊利用供電曲線加電；算法定義單元信息定義為{算法類型、見太陽(yáng)標(biāo)志、太陽(yáng)轉(zhuǎn)角、太陽(yáng)星歷、滾動(dòng)角γ、俯仰角θ和偏航角ψ}，最終為通訊模塊和計(jì)算模塊使用，通訊模塊通過(guò)遙測(cè)參數(shù)編號(hào)(如：太陽(yáng)轉(zhuǎn)角編號(hào))訂閱測(cè)試數(shù)據(jù)，算法模塊依據(jù)算法類型提取算法實(shí)例，準(zhǔn)備計(jì)算。

如圖3所示，通訊模塊是動(dòng)態(tài)精準(zhǔn)供電系統(tǒng)與測(cè)試局域網(wǎng)交互模塊，主要功能是按算法定義的遙測(cè)參數(shù)編號(hào)信息來(lái)訂閱實(shí)時(shí)遙測(cè)數(shù)據(jù)并緩存此數(shù)據(jù)，供算法模塊調(diào)用。本模塊包括初始化單元和訂閱單元，運(yùn)行時(shí)，初始化單元加載通訊配置單元數(shù)據(jù){ip、端口}，內(nèi)部以tcp連接方式建立與測(cè)試局域網(wǎng)的通訊鏈路。與測(cè)試局域網(wǎng)交互鏈路成功后，自動(dòng)調(diào)用訂閱單元，訂閱單元加載算法定義單元數(shù)據(jù){太陽(yáng)轉(zhuǎn)角θa、太陽(yáng)星歷、滾動(dòng)角γ、俯仰角θ和偏航角ψ}的編號(hào)信息，利用編號(hào)信息向測(cè)試局域網(wǎng)發(fā)送訂閱請(qǐng)求，成功后，等待接收實(shí)時(shí)算法數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)送入算法參數(shù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)隊(duì)列，最終由算法模塊使用。

如圖4所示，算法模塊是動(dòng)態(tài)精準(zhǔn)供電系統(tǒng)關(guān)鍵模塊，其最終生成的供電比例值為動(dòng)態(tài)供電依據(jù)，本模塊分為算法調(diào)度單元和計(jì)算單元兩部分。當(dāng)通訊模塊收到訂閱數(shù)據(jù)時(shí)，算法模塊開始工作，算法調(diào)度單元首先執(zhí)行，先判斷是否已加載數(shù)據(jù)，如沒(méi)有加載則加載型號(hào)配置單元數(shù)據(jù)和算法定義單元數(shù)據(jù)，利用型號(hào)配置中的型號(hào)與算法對(duì)應(yīng)關(guān)系，從算法定義單元中讀取算法類型，依據(jù)算法類型從算法庫(kù)(算法模塊內(nèi)置多種算法處理類型)提取算法并實(shí)例化。計(jì)算單元由算法調(diào)度單元實(shí)例化而來(lái)并調(diào)用執(zhí)行，主要任務(wù)是通過(guò)算法參數(shù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算供電比例值，計(jì)算單元首先判斷見太陽(yáng)標(biāo)志，當(dāng)見太陽(yáng)標(biāo)志有效，執(zhí)行初始化，否則設(shè)置供電比例值恒定為1(即按供電曲線正常輸出供電)，直接跳入供電轉(zhuǎn)換模塊；初始化時(shí)使用算法參數(shù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)來(lái)初始化參與計(jì)算的參數(shù)三元矩陣(包括θ矩陣、γ矩陣、ψ矩陣和θa矩陣)，完成后開始計(jì)算，操作步驟如下：

1)利用θ矩陣、γ矩陣和ψ矩陣乘積計(jì)算出姿態(tài)三元矩陣；

2)利用θa矩陣和姿態(tài)矩陣，結(jié)合太陽(yáng)星歷的x、y、z軸組成的一元矩陣的乘積計(jì)算出太陽(yáng)帆板與太陽(yáng)矢量夾角的一元矩陣；

3)利用太陽(yáng)帆板與太陽(yáng)矢量夾角一元矩陣的x軸除以z軸，把結(jié)果值取正切計(jì)算出陽(yáng)帆板與太陽(yáng)矢量的弧度；

4)最后把弧度轉(zhuǎn)換為角度值并除以帆板轉(zhuǎn)動(dòng)幅度，把結(jié)果值取絕對(duì)值，計(jì)算出供電比例值；

最終供電比例值由供電轉(zhuǎn)換模塊使用。

如圖5所示，供電轉(zhuǎn)換模塊是動(dòng)態(tài)精準(zhǔn)供電系統(tǒng)的供電執(zhí)行模塊，模塊生成最終供電曲線，并把曲線設(shè)置到供電設(shè)備實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)供電，本模塊包括供電轉(zhuǎn)換單元和供電功能單元兩部分。當(dāng)算法模塊生成供電比例值，本模塊調(diào)用，供電轉(zhuǎn)換單元使用供電配置數(shù)據(jù)和供電比例值，執(zhí)行供電曲線初始化，初始化過(guò)程包括：

1)依據(jù)操作員選擇提取供電配置數(shù)據(jù)；

2)定義提取的供電配置數(shù)據(jù)記錄為當(dāng)前供電曲線；

3)使用供電比例值格式化單前供電曲線(分別用比例值乘開路電壓、工作

電壓、短路電流、工作電流)；

初始化完成后，本執(zhí)行單元調(diào)用供電功能單元；供電功能單元內(nèi)置控設(shè)備功能(驗(yàn)證設(shè)備采用是德科技電源，控制設(shè)備使用visa的scpi指令控制設(shè)備)，本執(zhí)行單元使用供電曲線，把供電曲線數(shù)據(jù)發(fā)送到設(shè)備以控制設(shè)備供電。

如圖6所示，為本發(fā)明工作過(guò)程如下。

(1)控制啟動(dòng)，基本信息配置準(zhǔn)備與啟動(dòng)型號(hào)相關(guān)的配置信息；

(2)通訊模塊從基本信息配置中加載運(yùn)行信息，通過(guò)地址信息，開始創(chuàng)建測(cè)試局域網(wǎng)的通訊鏈路，并從測(cè)試局域網(wǎng)訂閱本型號(hào)的遙測(cè)參數(shù)，遙測(cè)參數(shù)數(shù)據(jù)到達(dá)后送入算法模塊；

(3)算法模塊從基本信息配置中加載運(yùn)行信息，在遙測(cè)參數(shù)數(shù)據(jù)到達(dá)后，初始化計(jì)算矩陣結(jié)構(gòu)，通過(guò)運(yùn)算生成供電比例值。

(4)供電轉(zhuǎn)換模塊為控制設(shè)備的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，當(dāng)算法模塊生成供電比例之后運(yùn)行，接受供電比例值，按供電比例值重構(gòu)供電曲線并利用控制設(shè)備功能把供電曲線發(fā)送到供電設(shè)備，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)供電。注：供電設(shè)備為物理供電設(shè)備，通過(guò)電纜與衛(wèi)星連接給衛(wèi)星供電，測(cè)試衛(wèi)星與測(cè)試局域網(wǎng)通過(guò)網(wǎng)線連接，衛(wèi)星測(cè)試數(shù)據(jù)分發(fā)到測(cè)試局域網(wǎng)。