CN102495621B - 一种卫星与运载器一体化航天系统 - Google Patents
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Abstract
一种卫星与运载器一体化航天系统，涉及星箭一体化航天系统。为了解决小卫星对于应急灾害监测提出的不同载荷的需求难以灵活适应，同时小运载航天器在所运载卫星的入轨质量方面存在最大能力约束的问题。包括任务载荷舱、运载器，任务载荷舱内设置高分辨率相机和数据与测控模块，运载器包括运载子级一级火箭、运载子级二级火箭和运载子级三级火箭，它还包括共用服务舱和CAN总线，共用服务舱内设置数据采集与控制指令模块、推进模块、姿态与轨道控制模块、电源模块、仪器安装模块和热控模块。数据采集与控制指令模块通过CAN总线控制任务载荷舱，数据采集与控制指令模块通过CAN总线控制运载器，本发明用于航天航空领域。
Description
技术领域
本发明涉及航天装置，具体涉及一种卫星与运载器一体化航天系统。
背景技术
在重大灾害发生后，发射灾害应急监测飞行器，迅速进行空间部署并投入使用，提供准确、实时、高质量的灾害信息数据，为进行灾情评估和抗灾与救援的决策提供依据，进而实施行之有效的紧急救援和灾后重建，将灾害的损失程度降低到最低，从而从根本上改变我国在自然灾害监测和抗灾、救灾方面能力薄弱的现状，为减灾防灾奠定坚实的基础。
目前的小卫星、小运载航天器分别针对特定任务研制，由于小卫星研制过程中载荷固定对于应急灾害监测提出的不同载荷的需求难以灵活适应。同时小运载航天器在所运载卫星的入轨质量方面存在最大能力约束。但是，现在的卫星与运载器中分别在卫星平台和运载器中各设置一套由数据采集与控制指令模块、推进模块、姿态与轨道控制模块、电源模块、仪器安装模块组成的系统，增加了系统的重量。
发明内容
本发明为了解决小卫星对于应急灾害监测提出的不同载荷的需求难以灵活适应，以及小运载航天器在所运载卫星的入轨质量方面存在最大能力约束的问题。从而提供了一种卫星与运载器一体化航天系统。
一种卫星与运载器一体化航天系统，它包括任务载荷舱和运载器，任务载荷舱内设置高分辨率相机和数据测控系统，运载器包括运载子级一级火箭、运载子级二级火箭和运载子级三级火箭，本发明还包括共用服务舱、第一CAN总线和第二CAN总线，共用服务舱内设置数据采集与控制指令模块、推进模块、姿态与轨道控制模块、电源模块、仪器安装模块和热控模块，
所述的数据采集与控制指令模块通过第一CAN总线与高分辨率相机和数据与测控模块进行信息传输，所述的数据采集与控制指令模块通过第二CAN总线控制推进模块、姿态与轨道控制模块、电源模块、热控模块、运载子级一级火箭、运载子级二级火箭和运载子级三级火箭。
本发明在固体小运载航天器能力有限的情况下，将卫星与运载器分别配置的数据采集与控制指令模块、推进模块、姿态与轨道控制模块、电源模块、仪器安装模块和热控模块进行功能融合一体化设计，进一步提高航天系统的功能密度，形成一个卫星和运载器共用舱段，使得共用舱段在入轨过程中控制运载器，达到了入轨后控制卫星，最大限度地简化系统配置，从而提高资源利用率，提高有效载荷的入轨质量，并具有对多种不同任务载荷的灵活、快速适应能力的目的。
附图说明
图1为一种卫星与运载器一体化航天系统的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一、一种卫星与运载器一体化航天系统，它包括任务载荷舱1和运载器3，任务载荷舱1内设置高分辨率相机1-1和数据测控系统1-2，运载器3包括运载子级一级火箭3-1、运载子级二级火箭3-2和运载子级三级火箭3-3，其特征在于：它还包括共用服务舱2、第一CAN总线4和第二CAN总线5，共用服务舱2内设置数据采集与控制指令模块2-1、推进模块2-2、姿态与轨道控制模块2-3、电源模块2-4、仪器安装模块2-5和热控模块2-6，
所述的数据采集与控制指令模块2-1通过第一CAN总线4与高分辨率相机1-1和数据与测控模块1-2进行信息传输，所述的数据采集与控制指令模块2-1通过第二CAN总线5控制推进模块2-2、姿态与轨道控制模块2-3、电源模块2-4、热控模块2-6、运载子级一级火箭3-1、运载子级二级火箭3-2和运载子级三级火箭3-3。
数据采集与控制指令模块2-1是运载器3的电子系统和任务载荷舱1的卫星电子系统集成电子系统。数据采集与控制指令模块2-1用于主动阶段的飞行控制和在轨运行阶段的任务管理、姿态与轨道控制、遥测遥控、热控、电源以及任务载荷的控制与数据采集。
具体实施方式二、本实施方式与具体实施方式一的区别在于：推进模块2-2，用于运载器3的末助推和卫星在轨运行阶段的轨道维持与机动共用的推进模块，推进模块2-2在主动段为运载器3提供侧喷流控制所需的控制力矩的命令，在末助推段提供推进动力和姿态控制力矩的命令，在轨运行阶段为卫星提供轨道维持和机动动力的控制命令。
具体实施方式三、本实施方式与具体实施方式一的区别在于：姿态与轨道控制模块2-3是运载器3制导、导航与控制和任务载荷舱1的控制集成的模块，采用了对日/对地三轴稳定控制方案，在轨运行期间平时采用对日定向模式，拍照时采用对地定向模式，具有全方位姿态快速机动能力，以适应高分辨率相机1-1的多种工作模式，扩大高分辨率相机1-1对地侦查成像范围；在低轨环境下具有高精度和高稳定度姿态控制能力，符合高分辨率相机1-1高分辨率成像的要求，姿态与轨道控制模块2-3在运载器3的运载子级一级火箭3-1、运载子级二级火箭3-2和运载子级三级火箭3-3分离以后，用于控制共用服务舱2的运行轨道。
具体实施方式四、本实施方式与具体实施方式一的区别在于：电源模块2-4是运载器3与卫星共用电源，用于提供运载子级二级火箭3-2和运载子级三级火箭3-3和任务载荷舱1与共用服务舱2之间的级间分离、整流罩分离、运载子级二级火箭3-2和运载子级三级火箭3-3发动机点火，在主动阶段为运载器3提供电能，在轨运行期间为共用服务舱2提供能源和供配电管理。
具体实施方式五、本实施方式与具体实施方式一的区别在于：仪器安装模块2-5，用于安装和固定共用服务舱2内部的数据采集与控制指令模块2-1、推进模块2-2、姿态与轨道控制模块2-3、电源模块2-4和热控模块2-6。
具体实施方式六、本实施方式与具体实施方式一的区别在于：热控模块2-6用于保持卫星入轨阶段和在轨阶段共用服务舱2中数据采集与控制指令模块2-1、推进模块2-2、姿态与轨道控制模块2-3和电源模块2-4的温度维持在-10℃～+45℃。本发明为了在采用小运载航天器情况下，尽可能增加入轨质量，将卫星与运载器分别配置的数据采集与控制指令模块、推进模块、姿态与轨道控制模块、电源模块、仪器安装模块、热控模块进行功能融合一体化设计，上述模块为卫星和运载器共同使用，即在入轨过程中控制运载器，入轨后控制卫星。将固体小运载航天器末修级与小卫星平台融合设计，所形成的共用服务舱具有系统快速集成与测试、全方位姿态快速机动、主动段控制、自主运行管理和轨道维持与机动等能力，通过标准化接口和模块化组合方式灵活适配其它任务载荷。同时本发明通过星箭一体化设计与集成，简化了系统配置，减小了系统质量，最大限度地提高了飞行器的资源利用率和功能密度，为提高小型固体运载入轨任务载荷的质量创造了条件。
Claims (6)
1.一种卫星与运载器一体化航天系统，它包括任务载荷舱（1）和运载器（3），任务载荷舱（1）内设置高分辨率相机（1-1）和数据测控系统（1-2），运载器（3）包括运载子级一级火箭（3-1）、运载子级二级火箭（3-2）和运载子级三级火箭（3-3），其特征在于：它还包括共用服务舱（2）、第一CAN总线（4）和第二CAN总线（5），共用服务舱（2）内设置数据采集与控制指令模块（2-1）、推进模块（2-2）、姿态与轨道控制模块（2-3）、电源模块（2-4）、仪器安装模块（2-5）和热控模块（2-6），
所述的数据采集与控制指令模块（2-1）通过第一CAN总线（4）与高分辨率相机(1-1)和数据测控系统（1-2）进行信息传输，所述的数据采集与控制指令模块（2-1）通过第二CAN总线（5）控制推进模块（2-2）、姿态与轨道控制模块（2-3）、电源模块(2-4)、热控模块(2-6)、运载子级一级火箭(3-1)、运载子级二级火箭(3-2)和运载子级三级火箭(3-3)。
2.根据权利要求1所述的一种卫星与运载器一体化航天系统，其特征是：推进模块(2-2)，用于运载器（3）的末助推和卫星在轨运行阶段的轨道维持与机动共用的推进模块，推进模块（2-2）在主动段为运载器（3）提供侧喷流控制所需的控制力矩的命令，在末助推段提供推进动力和姿态控制力矩的命令，在轨运行阶段为卫星提供轨道维持和机动动力的控制命令。
3.根据权利要求1所述的一种卫星与运载器一体化航天系统，其特征是：姿态与轨道控制模块（2-3）是运载器（3）制导、导航与控制和任务载荷舱（1）的控制集成的模块，采用了对日/对地三轴稳定控制方案，在轨运行期间平时采用对日定向模式，拍照时采用对地定向模式，具有全方位姿态快速机动能力，以适应高分辨率相机（1-1）的多种工作模式，扩大高分辨率相机（1-1）对地侦查成像范围；在低轨环境下具有高精度和高稳定度姿态控制能力，符合高分辨率相机（1-1）高分辨率成像的要求，姿态与轨道控制模块（2-3）在运载器（3）的运载子级一级火箭（3-1）、运载子级二级火箭（3-2）和运载子级三级火箭（3-3）分离以后，用于控制共用服务舱（2）的运行轨道。
4.根据权利要求1所述的一种卫星与运载器一体化航天系统，其特征是：电源模块（2-4）是运载器（3）与卫星共用电源，用于提供运载子级二级火箭（3-2）和运载子级三级火箭（3-3）和任务载荷舱（1）与共用服务舱（2）之间的级间分离、整流罩分离、运载子级二级火箭（3-2）和运载子级三级火箭（3-3）发动机点火，在主动阶段为运载器（3）提供电能，在轨运行期间为共用服务舱（2）提供能源和供配电管理。
5.根据权利要求1所述的一种卫星与运载器一体化航天系统，其特征是：仪器安装模块（2-5），用于安装和固定共用服务舱（2）内部的数据采集与控制指令模块（2-1）、推进模块（2-2）、姿态与轨道控制模块（2-3）、电源模块（2-4）和热控模块（2-6）。
6.根据权利要求1所述的一种卫星与运载器一体化航天系统，其特征是：热控模块（2-6）用于保持卫星入轨阶段和在轨阶段共用服务舱（2）中数据采集与控制指令模块（2-1）、推进模块（2-2）、姿态与轨道控制模块（2-3）和电源模块（2-4）的温度维持在-10℃～+45℃。
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