微小衛(wèi)星星群分布式管理系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及航天飛行器總體系統(tǒng)，特別是涉及一種微小衛(wèi)星星群分布式管理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]微小衛(wèi)星是指重量在100千克以下的人造衛(wèi)星。在科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展的基礎(chǔ)上，微小衛(wèi)星得到了迅速發(fā)展。微小衛(wèi)星是太空科技中出現(xiàn)的有明確用途的新一代衛(wèi)星，其特點(diǎn)是:新技術(shù)含量高、研制周期短、研制經(jīng)費(fèi)低，且可以進(jìn)一步組網(wǎng)，以分布式的星座形成“虛擬大衛(wèi)星”。與以往的大衛(wèi)星相比，微小衛(wèi)星具有很多優(yōu)勢。如微小衛(wèi)星重量輕、體積小，再加上批量生產(chǎn)，生產(chǎn)成本低；可以用小型火箭發(fā)射，或作為大型火箭的輔助載荷發(fā)射，發(fā)射成本低；能從戰(zhàn)斗機(jī)甚至氣球上發(fā)射，或利用地(水)面火炮發(fā)射，可以滿足快速反應(yīng)的需求。
[0003]隨著微小衛(wèi)星技術(shù)的不斷發(fā)展，微小衛(wèi)星組網(wǎng)、多星協(xié)作式空間任務(wù)的需求將不斷增加?，F(xiàn)有的微小衛(wèi)星組網(wǎng)、多星協(xié)作式空間任務(wù)，通常采用單星星務(wù)管理體質(zhì)，存在衛(wèi)星管理能力差、實(shí)時(shí)性低、可靠性低、投資成本高、不可重構(gòu)等缺陷，無法滿足微小衛(wèi)星組網(wǎng)、多星協(xié)作式空間任務(wù)的需求。
[0004]目前航天領(lǐng)域沒有發(fā)現(xiàn)與本發(fā)明類似相關(guān)技術(shù)的說明或報(bào)道，也尚未收集到國內(nèi)外類似的資料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決現(xiàn)有微小衛(wèi)星組網(wǎng)、多星協(xié)作式空間任務(wù)的星務(wù)管理存在的突出問題，本發(fā)明提出了一種微小衛(wèi)星星群分布式管理系統(tǒng)，該微小衛(wèi)星星群分布式管理系統(tǒng)依托空間分布式系統(tǒng)技術(shù)，結(jié)合微小衛(wèi)星發(fā)展趨勢，具有實(shí)時(shí)性高、靈活性強(qiáng)、可靠性高、投資成本低、可重構(gòu)等特點(diǎn)，對(duì)未來微小衛(wèi)星群的管理系統(tǒng)的工程應(yīng)用提供了參考價(jià)值。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0007]—種微小衛(wèi)星星群分布式管理系統(tǒng)，包括多個(gè)微小衛(wèi)星管理分系統(tǒng)，其中每一個(gè)微小衛(wèi)星管理分系統(tǒng)均包括:地面遙控指令處理模塊、衛(wèi)星遙測數(shù)據(jù)處理模塊、程控任務(wù)執(zhí)行模塊、星上時(shí)鐘調(diào)整模塊以及星內(nèi)通信管理模塊；其中:
[0008]所述地面遙控指令處理模塊，用于接受和處理地面遙控指令；
[0009]所述衛(wèi)星遙測數(shù)據(jù)處理模塊，用于根據(jù)地面遙控指令處理模塊接受和處理后的地面遙控指令，采集、處理、存儲(chǔ)和下傳衛(wèi)星遙測數(shù)據(jù)；
[0010]所述星上時(shí)鐘調(diào)整模塊，用于根據(jù)地面遙控指令處理模塊接受和處理后的地面遙控指令，實(shí)施星上時(shí)鐘授時(shí)和校時(shí)；
[0011]所述程控任務(wù)執(zhí)行模塊，用于根據(jù)地面遙控指令處理模塊接受和處理后的地面遙控指令，執(zhí)行程控任務(wù)；
[0012]所述星內(nèi)通信管理模塊，用于完成星內(nèi)通信管理。
[0013]優(yōu)選地，所述程控任務(wù)包括如下任一種或任多種:
[0014]-衛(wèi)星飛行程控；
[0015]-衛(wèi)星自主溫控；
[0016]-衛(wèi)星有效載荷設(shè)備程控開關(guān)機(jī)。
[0017]優(yōu)選地，所述多個(gè)微小衛(wèi)星管理分系統(tǒng)包括如下任一種模式:
[0018]-獨(dú)立模式，多個(gè)微小衛(wèi)星管理分系統(tǒng)之間相互獨(dú)立，根據(jù)地面遙控指令處理模塊接受和處理后的地面遙控指令，各自完成自身的衛(wèi)星遙測數(shù)據(jù)的采集、處理、存儲(chǔ)和下傳、星上時(shí)鐘的授時(shí)和校時(shí)、程控任務(wù)；
[0019]-組網(wǎng)模式，多個(gè)微小衛(wèi)星管理分系統(tǒng)之間通過星內(nèi)通信管理模塊彼此通信連接，根據(jù)地面遙控指令，通過其中任一個(gè)微小衛(wèi)星管理分系統(tǒng)協(xié)作其他微小衛(wèi)星管理分系統(tǒng)完成衛(wèi)星遙測數(shù)據(jù)的采集、處理、存儲(chǔ)和下傳、星上時(shí)鐘的授時(shí)和校時(shí)、程控任務(wù)；
[0020]所述組網(wǎng)模式下，地面遙控指令通過以下任一種或任多種方式獲得:
[0021]-微小衛(wèi)星管理分系統(tǒng)通過其地面遙控指令處理模塊接受和處理地面遙控指令；
[0022]-微小衛(wèi)星管理分系統(tǒng)通過其星內(nèi)通信管理模塊共享和整合其他微小衛(wèi)星管理分系統(tǒng)的地面遙控指令。
[0023]優(yōu)選地，組網(wǎng)模式下，多個(gè)微小衛(wèi)星管理分系統(tǒng)之間通過標(biāo)準(zhǔn)的無線通信。
[0024]優(yōu)選地，所述標(biāo)準(zhǔn)的無線通信采用WiFi通信。
[0025]優(yōu)選地，相鄰兩個(gè)微小衛(wèi)星管理分系統(tǒng)之間的距離為200米以內(nèi)。
[0026]本發(fā)明提供的微小衛(wèi)星星群分布式管理系統(tǒng)，適合于微小衛(wèi)星多星協(xié)同通訊技術(shù)、星群近距離(200米內(nèi))的組網(wǎng)通信，打破了傳統(tǒng)單星星務(wù)管理體制，通過星群分布式數(shù)據(jù)管理，可實(shí)現(xiàn)各個(gè)微小衛(wèi)星獨(dú)立的數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)和控制或分系統(tǒng)間數(shù)據(jù)分發(fā)、處理、存儲(chǔ)和控制。由于WiFi標(biāo)準(zhǔn)高效的網(wǎng)絡(luò)自組織以及快速恢復(fù)功能，各個(gè)微小衛(wèi)星采用工業(yè)級(jí)貨架式集成電路，使得星群分布式管理系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)性高、靈活性強(qiáng)、可靠性高、投資成本低、可重構(gòu)等特點(diǎn)，對(duì)未來微小衛(wèi)星群的管理系統(tǒng)的工程應(yīng)用提供了參考價(jià)值。
[0027]本發(fā)明提供的微小衛(wèi)星星群分布式管理系統(tǒng)，通過獨(dú)立模式和組網(wǎng)模式:
[0028]實(shí)現(xiàn)了星群遙控功能:在獨(dú)立模式下，各微小衛(wèi)星管理分系統(tǒng)分別接收和處理地面遙控命令；在組網(wǎng)模式下，通過WiFi通信，實(shí)現(xiàn)微小衛(wèi)星管理分系統(tǒng)之間的遙控命令分發(fā)。星群遙控增加了遙控命令冗余度，提高了衛(wèi)星遙控可靠性。
[0029]實(shí)現(xiàn)了星群遙測功能:在獨(dú)立模式下，各微小衛(wèi)星管理分系統(tǒng)分別完成自身遙測采集、組幀、存儲(chǔ)和下傳等任務(wù)；在組網(wǎng)模式下，通過WiFi通信，微小衛(wèi)星管理分系統(tǒng)可協(xié)作其它分系統(tǒng)完成遙測管理任務(wù)，實(shí)現(xiàn)多星遙測協(xié)同管理。星群遙測增強(qiáng)了衛(wèi)星遙測管理的靈活性。
[0030]實(shí)現(xiàn)了星群時(shí)鐘同步功能:在獨(dú)立模式下，各微小衛(wèi)星管理分系統(tǒng)采集自身時(shí)鐘數(shù)據(jù)，完成星內(nèi)授時(shí)和校時(shí)；在組網(wǎng)模式下，通過WiFi通信，實(shí)現(xiàn)多星時(shí)鐘數(shù)據(jù)采集、綜合、分析和解算，實(shí)現(xiàn)多星授時(shí)和校時(shí)。星群時(shí)鐘同步提高了衛(wèi)星時(shí)鐘的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度。
[0031]實(shí)現(xiàn)了星群通信功能:在獨(dú)立模式下，各微小衛(wèi)星管理分系統(tǒng)主要通過總線實(shí)現(xiàn)星內(nèi)模塊間的數(shù)據(jù)交互；在組網(wǎng)模式下，通過WiFi通信，完成多星動(dòng)態(tài)組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)多星信息流共享和整合。星群通信增強(qiáng)了衛(wèi)星通信的實(shí)時(shí)性和靈活性。
[0032]實(shí)現(xiàn)了星群程控功能:在獨(dú)立模式下，各微小衛(wèi)星管理分系統(tǒng)完成自身程控任務(wù)；在組網(wǎng)模式下，通過WiFi通信，微小衛(wèi)星管理分系統(tǒng)可生成程控指令分發(fā)其它分系統(tǒng)執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)多星程控協(xié)同管理。星群程控可用于實(shí)現(xiàn)更為復(fù)雜的程控任務(wù)。
[0033]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:
[0034]1、本發(fā)明提供的微小衛(wèi)星星群分布式管理系統(tǒng)，打破了傳統(tǒng)單星星務(wù)管理體制，通過星群分布式數(shù)據(jù)管理，可實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的衛(wèi)星管理功能，具有實(shí)時(shí)性高、靈活性強(qiáng)、可靠性高、投資成本低、可重構(gòu)等特點(diǎn)，對(duì)未來微小衛(wèi)星群的管理系統(tǒng)的工程應(yīng)用提供了參考價(jià)值。
[0035]2、本發(fā)明針對(duì)微小衛(wèi)星的特點(diǎn)，以空間無線通信技術(shù)為基礎(chǔ)，各微小衛(wèi)星間通過WiFi無線組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)各個(gè)微小衛(wèi)星獨(dú)立的數(shù)據(jù)管理和分系統(tǒng)間數(shù)據(jù)共享管理，以多星協(xié)作式空間任務(wù)。
【附圖說明】
[0036]通過閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:
[0037]圖1為一種微小衛(wèi)星星群分布式管理系統(tǒng)原理框圖；
[0038]圖2為一種微小衛(wèi)星星群分布式管理系統(tǒng)星群遙控流程圖；
[0039]圖3為一種微小衛(wèi)星星群分布式管理系統(tǒng)星群遙測流程圖；
[0040]圖4為一種微小衛(wèi)星星群分布式管理系統(tǒng)星群時(shí)鐘同步流程圖；
[0041]圖5為一種微小衛(wèi)星星群分布式管理系統(tǒng)星群通信流程圖；
[0042]圖6為一種微小衛(wèi)星星群分布式管理系統(tǒng)星群程控流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0043]下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明:本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0044]實(shí)施例
[0045]本實(shí)施例提供了一種微小衛(wèi)星星群分布式管理系統(tǒng)，包括多個(gè)微小衛(wèi)星管理分系統(tǒng)，其中每一個(gè)微小衛(wèi)星管理分系統(tǒng)均包括:地面遙控指令處理模塊、衛(wèi)星遙測數(shù)據(jù)處理模塊、程控任務(wù)執(zhí)行模塊、星上時(shí)鐘調(diào)整模塊以及星內(nèi)通信管理模塊；其中:
[0046]所述地面遙控指令處理模塊，用于接受和處理地面遙控指令；
[0047]所述衛(wèi)星遙測數(shù)據(jù)處理模塊，用于根據(jù)地面遙控指令處理模塊接受和處理后的地面遙控指令，采集、處理、存儲(chǔ)和下傳衛(wèi)星遙測數(shù)據(jù)；
[0048]所述星上時(shí)鐘調(diào)整模塊，用于根據(jù)地面遙控指令處理模塊接受和處理后的地面遙控指令，實(shí)施星上時(shí)鐘授時(shí)和校時(shí)；
[0049]所述程控任務(wù)執(zhí)行模塊，用于根據(jù)地面遙控指令處理模塊接受和處理后的地面遙控指令，執(zhí)行程控任務(wù)；
[0050]所述星內(nèi)通信管理模塊，用于完成星內(nèi)通信管理。
[0051]所述多個(gè)微小衛(wèi)星管理分系統(tǒng)包括如下任一種模式:
[0052]-獨(dú)立模式，多個(gè)微小衛(wèi)星管理分系統(tǒng)之間相互獨(dú)立，根據(jù)地面遙控指令處理模塊接受和處理后的地面遙控指令，各自完成自身的衛(wèi)星遙測數(shù)據(jù)的采集、處理、存儲(chǔ)和下傳、星上時(shí)鐘的授時(shí)和校時(shí)、程控任務(wù)；
[0053]-組網(wǎng)模式，多個(gè)微小衛(wèi)星管理分系統(tǒng)之間通過星內(nèi)通信管理模塊彼此通信連接，根據(jù)地面遙控指令，通過其中任一個(gè)微小衛(wèi)星管理分系統(tǒng)協(xié)作其他微小衛(wèi)星管理分系統(tǒng)完成衛(wèi)星遙測數(shù)據(jù)的采集、處理、存儲(chǔ)和下傳、星上時(shí)鐘的授時(shí)和校時(shí)、程控任務(wù)；
[0054]所述組網(wǎng)模式下，地面遙控指令通過以下任一種或任多種方式獲得:
[0055]-微小衛(wèi)星管理分系統(tǒng)通過其地面遙控指令處理模塊接受和處理地面遙控指令；
[0056]-微小衛(wèi)星管理分系統(tǒng)通過其星內(nèi)通信管理模塊共享和整合其他微小衛(wèi)星管理分系統(tǒng)的地面遙控指令。