CN103594749A - 基于无线能源传输的空间飞行器充电方法 - Google Patents
基于无线能源传输的空间飞行器充电方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103594749A CN103594749A CN201310526925.5A CN201310526925A CN103594749A CN 103594749 A CN103594749 A CN 103594749A CN 201310526925 A CN201310526925 A CN 201310526925A CN 103594749 A CN103594749 A CN 103594749A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- spacecraft
- charging
- recharged
- aircraft
- charge
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/44—Methods for charging or discharging
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
本发明涉及基于无线能源传输的空间飞行器充电方法，包括步骤：（1）需要充电的空间飞行器向指控中心发出充电请求指令，地面指控中心根据需要的充电量及能源传输效率，计算无线能源传输的时间；（2）以充电、被充电空间飞行器的轨道及充电时间为约束，进行交会轨道计算，并导引充电飞行器以C-W制导策略与被充电飞行器按照轨道计算结果进行轨道交会；（3）建立能源传输通道，充电空间飞行器与被充电空间飞行器进行相对位置和相对姿态确认，（4）通过激光或微波的方式，向被充电飞行器传输能源，本发明方法可有效降低飞行器的质量规模，降低碎片清除等小型飞行器的发射成本，提高开展空间碎片主动清除人物的可行性。
Description
技术领域
本发明属于空间碎片主动清除技术领域，涉及基于无线能源传输的空间飞行器充电方法。
背景技术
空间碎片是人类在进行空间活动时产生的各种废弃物及其衍生物。随着空间资源开发的逐渐深化和空间应用的日益扩大，特别是小卫星和卫星星座的出现和发展，进入空间轨道上的航天器数量越多，生成的空间碎片也越多。空间碎片不仅严重地威胁着在轨运行航天器的安全，而且随着数量不断增加，对有限的空间轨道资源也构成了严重的威胁，尤其是当某一轨道高度的空间碎片密度达到一个临界值时，碎片之间的链式碰撞过程将会造成轨道资源的永久破坏。因此迫切需要采用先进的技术对已经漂浮在轨道的空间碎片进行治理或清除。
而对于空间碎片清除飞行器，在轨停留期间能源的稳定供给是能够保证持续在轨开展空间碎片主动清除操作的先决条件。传统的电源供给方式主要通过携带电池或太阳能帆板，保证系统能源供给。但使用电池会使飞行器付出极大的重量代价，特别对于碎片清除而言，为进一步降低清除成本，需要飞行器长期在轨工作。而使用太阳能帆板，虽然可以有效解决长期在轨的问题，但需要复杂的展开机构、运载器的过载也将受到限制。同时，大型挠性太阳帆板的振动对卫星的高精度姿态控制带来了较大的影响，对空间飞行器在开展精细化操作过程中的高精度姿态控制带来了较大的影响。并且太阳能帆板在碎片较多的区域，也容易发生碰撞时间，导致更加恶劣的影响。
因此对于开展空间碎片主动清除任务的飞行器而言，需要一种能够提供无线能源供给的空间充电飞行器，定期为飞行器进行能源供给，保证飞行器在工作能力允许的情况下最大程度的降低飞行器的规模。
空间碎片主动清除需通过飞行器机动至目标周围，通过携带的有效载荷设备实现对空间碎片的捕获操作。空间碎片因长期处于无控状态，自身运动特性存在较大的不稳定性。因此开展碎片捕获操作，需要飞行器具备较高的姿态控制能力，而这就对飞行器携带大型挠性器件，如太阳能帆板带来了较大的影响。同时，为提高费效比，碎片清除飞行器往往需要长期在轨，开展多次碎片清除操作。因此，对于碎片清除飞行器而言，需要通过一种稳定的能源传输方式，定期通过无线能源传输的方式为清除飞行器提供能源供给。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供基于无线能源传输的空间飞行器充电方法，该方法可有效降低飞行器的质量规模，降低碎片清除等小型飞行器的发射成本，提高开展空间碎片主动清除人物的可行性。
本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：
基于无线能源传输的空间飞行器充电方法，包括如下步骤：
步骤（一）、需要进行充电的空间飞行器向指控中心发出充电请求指令，所述充电请求指令中包括需要的充电量；地面指控中心根据被充电空间飞行器需要的充电量及能源传输效率，计算无线能源传输的时间t，即充电时间t；
步骤（二）、以充电空间飞行器与被充电空间飞行器的轨道及充电时间t为约束，进行交会轨道计算，并导引充电飞行器以C-W制导策略与被充电飞行器按照交会轨道计算结果进行轨道交会；
步骤（三）、充电空间飞行器与被充电空间飞行器进入交会轨道后，充电空间飞行器根据地面指控中心提供的充电空间飞行器与被充电空间飞行器的轨道信息，首先利用雷达探测方式对被充电飞行器进行扫描搜索，并发射探测信号；被充电飞行器检测到所述探测信号后，向充电飞行器反馈充电信号，之后充电空间飞行器与被充电空间飞行器进行相对位置和相对姿态确认，并建立通信通道；
步骤（四）、充电空间飞行器与被充电空间飞行器通过信息交互的方式，持续保持步骤（三）确认的相对位置和相对姿态；
步骤（五）、充电空间飞行器为被充电空间飞行器进行充电，具体过程如下：
（1）、充电飞行器利用太阳能帆板获取能源，并将能源储存在蓄电池组中，接着充电空间飞行器将蓄电池组中的电能转化为微波，再将微波束按照步骤（三）确认的充电空间飞行器与被充电空间飞行器相对位置和相对姿态进行发射，为被充电空间飞行器进行充电；
（2）、被充电飞行器接收微波束，将微波转化为电流，从而实现被充电空间飞行器的充电。
在上述基于无线能源传输的空间飞行器充电方法中，步骤（五）中充电空间飞行器通过充电装置为被充电空间飞行器进行充电，被充电空间飞行器通过电源接收装置接收来自充电空间飞行器的电源。
其中充电装置包括高频电源、磁控管、功率放大器和微波传送天线，首先充电飞行器通过蓄电池组为高频电源提供能量，高频电源产生高频电流，同时蓄电池组产生低频电流，所述高频电流与低频电流同时输入到磁控管中，磁控管中低频电流生成的相互垂直的恒定磁场和恒定电场，与高频电流产生的高频电磁场发生相互作用，把从恒定磁场中获得的能量转变为微波，由磁控管将微波输出给功率放大器，通过功率放大器将微波进行能量放大，并通过微波传送天线向被充电飞行器方向发射；
电源接收装置包括盘式天线、低压电流二极管、电子束回旋加速器、两个磁性元件和变流机，首先通过盘式天线获取微波，两个磁性元件产生恒定磁场，微波输入到低压电流二极管和电子束回旋加速器组成的电路中，在所述恒定磁场的作用下将电子加速转换为高频交流电流，电子束回旋加速器将高频交流电流输入到变流机，通过变流机将交流电流转化为直流电流，将直流电流输入给被充电飞行器的蓄电池组。
在上述基于无线能源传输的空间飞行器充电方法中，步骤（四）中采用程序跟踪与扫描搜索相结合的方式计算相对位置及相对姿态数据，充电飞行器与被充电飞行器通过调整自身位置及姿态或调整充电装置与电源接收装置姿态的方式，持续保持步骤（三）确认的相对位置和相对姿态，其中充电装置放置在充电飞行器上，电源接收装置放置在被充电飞行器上。
基于无线能源传输的空间飞行器充电方法，包括如下步骤：
步骤（一）、需要进行充电的空间飞行器向指控中心发出充电请求指令，所述充电请求指令中包括需要的充电量；地面指控中心根据被充电空间飞行器需要的充电量及能源传输效率，计算无线能源传输的时间t，即充电时间t；
步骤（二）、以充电空间飞行器与被充电空间飞行器的轨道及充电时间t为约束，进行交会轨道计算，并导引充电飞行器以C-W制导策略与被充电飞行器按照交会轨道计算结果进行轨道交会；
步骤（三）、充电空间飞行器与被充电空间飞行器进入交会轨道后，充电空间飞行器根据地面指控中心提供的充电空间飞行器与被充电空间飞行器的轨道信息，首先利用雷达探测方式对被充电飞行器进行扫描搜索，并发射探测信号；被充电飞行器检测到所述探测信号后，向充电飞行器反馈充电信号，之后充电空间飞行器与被充电空间飞行器进行相对位置和相对姿态确认，并建立通信通道；
步骤（四）、充电空间飞行器与被充电空间飞行器通过信息交互的方式，持续保持步骤（三）确认的相对位置和相对姿态；
步骤（五）、充电空间飞行器为被充电空间飞行器进行充电，具体过程如下：
（1）、充电飞行器利用太阳能帆板获取能源，并将能源储存在蓄电池组中，接着充电空间飞行器将蓄电池组中的电能转化为激光束，再将激光束按照步骤（三）确认的充电空间飞行器与被充电空间飞行器相对位置和相对姿态进行发射，为被充电空间飞行器进行充电；
（2）、被充电飞行器接收激光束，将激光转化为电流，从而实现被充电空间飞行器的充电。
在上述基于无线能源传输的空间飞行器充电方法中，步骤（五）中充电空间飞行器通过充电装置为被充电空间飞行器进行充电，被充电空间飞行器通过电源接收装置接收来自充电空间飞行器的电源。
其中充电装置包括增益介质、泵源和谐振腔，其中泵源提供高能激励，增益介质通过泵源吸收高能激励产生激光，并将激光输出给谐振腔，谐振腔提供反馈实现激光振荡；
电源接收装置包括光敏器件和电流放大器，光敏器件接收激光光照后生成光生电流，光生电流经过电流放大器输出电信号，形成直流电流。
在上述基于无线能源传输的空间飞行器充电方法中，步骤（四）中采用程序跟踪与扫描搜索相结合的方式计算相对位置及相对姿态数据，充电飞行器与被充电飞行器通过调整自身位置及姿态或调整充电装置与电源接收装置姿态的方式，持续保持步骤（三）确认的相对位置和相对姿态，其中充电装置放置在充电飞行器上，电源接收装置放置在被充电飞行器上。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
（1）、本发明采用全新的空间能源传输方法，通过无线能源传输技术为空间飞行器提供能源，可有效降低飞行器的质量规模，降低碎片清除等小型飞行器的发射成本，提高开展空间碎片主动清除人物的可行性；此外，通过验证空间无线能源传输技术，为后续深空探测提供有效保障，也为空间太阳能电站的创建奠定基础；
（2）、本发明通过充电飞行器的充电装置与被充电飞行器的电源接收装置实现为被充电飞行器进行充电，使被充电飞行器无需携带大尺寸太阳能帆板等挠性器件，在实现飞行器规模减小的同时，大大提高自身的姿态控制精度，克服了因空间碎片运动存在较大的不确定性，清除飞行器需要自身具备较强的姿态控制能力和控制精度，而太阳能帆板这样的大型挠性期间对姿态控制存在较大影响的问题；
（3）、本发明将充电飞行器的电能通过无线（微波、激光）形式将能源传输给需要能源的被充电空间飞行器，实现被充电飞行器只需携带相应的接受装置和少量可充电电池，在轨停留期间将依靠空间充电飞行器进行充电，提高了飞行器任务实现的可行性。
（4）、本发明针对空间飞行任务，开展了空间充电飞行器远程交会、能源传输通道建立与保持方案设计，使得空间飞行器具备转化为空间碎片能源供给的能力。
附图说明
图1为本发明充电飞行器充电装置（微波模式下）原理示意图；
图2为本发明被充电飞行器充电装置（微波模式下）原理示意图；
图3为本发明充电飞行器充电装置（激光模式下）原理示意图；
图4为本发明被充电飞行器充电装置（激光模式下）原理示意图；
图5位本发明空间无线充电飞行器工作模式图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：
基于无线能源传输的空间充电飞行器以空间充电飞行器（OPSV）为基础，充电飞行器携带大尺寸太阳能帆板及蓄电池组。飞行器采用电推进工作方式，最大程度提高自身的在轨维持能力。充电飞行器携带空间无线能源发射装置，可利用电磁感应、微波及激光三种手段为被充电飞行器提供能源供给。碎片清除飞行器携带标准的能源接收装置及能够维持每一次能源加注之间能源使用量的蓄电池组。
对于空间无线能源传输，为提高能源传输效率，需要针对飞行任务规划，开展空间无线能源传输轨道优化设计。OPSV首先机动至距离碎片密集区域一定距离的轨道停留，避免碎片与OPSV发生撞击。根据碎片主动清除飞行器的轨道规划，进一步对两个飞行器的任务规划进行优化，以能源传输距离为约束，分析两种飞行器的能源传输时间。此时，OPSV与碎片主动清除飞行器需通过姿态控制系统实现姿态调节，保证充电装置与能源接收装置能够建立有效的能源传输通道。
同时，OPSV可对多个飞行器实现充电操作，通过轨道优化设计，需要OPSV以推进剂消耗和可提供充电时间为约束，提升工作能力。如图5所示为本发明空间无线充电飞行器工作模式图。
本发明基于无线能源传输的空间飞行器充电方法，包括如下步骤：
步骤（一）、需要进行充电的空间飞行器向指控中心发出充电请求指令，充电请求指令中包括需要的充电量q0，
q0=w×t0
其中：w为被充电飞行器每小时的能耗，t0为每一次充电之间的间隔时间；
地面指控中心根据被充电空间飞行器需要的充电量及能源传输效率，计算无线能源传输的时间t；
t=q0/q1
其中：q1为每小时能够有效传输的能源，即能源传输效率；
步骤（二）、以充电空间飞行器与被充电空间飞行器的轨道及充电时间t为约束，进行交会轨道计算，并导引充电飞行器以C-W制导策略与被充电飞行器按照交会轨道计算结果进行轨道交会。
轨道交会及制导策略可参考飞行器测控学报第32卷第二期《TG01SZ08交会对接轨道确定与预报精度分析》。
步骤（三）、充电空间飞行器与被充电空间飞行器进入交会轨道后，充电空间飞行器根据地面指控中心提供的充电空间飞行器与被充电空间飞行器的轨道信息，首先利用雷达探测方式对被充电飞行器进行扫描搜索，并发射探测信号；被充电飞行器检测到所述探测信号后，向充电飞行器反馈充电信号，之后充电空间飞行器与被充电空间飞行器进行相对位置和相对姿态确认，并建立通信通道。
步骤（四）、充电空间飞行器与被充电空间飞行器通过信息交互的方式，持续保持步骤（三）确认的相对位置和相对姿态。采用程序跟踪与扫描搜索相结合的方式计算相对位置及相对姿态数据，充电飞行器与被充电飞行器通过调整自身位置及姿态或调整充电装置与电源接收装置姿态的方式，持续保持步骤（三）确认的相对位置和相对姿态，其中充电装置放置在充电飞行器上，电源接收装置放置在被充电飞行器上。
步骤（五）、充电空间飞行器为被充电空间飞行器进行充电，可以通过激光或微波的方式。
一、微波模式下
充电空间飞行器通过充电装置为被充电空间飞行器进行充电，被充电空间飞行器通过电源接收装置接收来自充电空间飞行器的电源。
如图1所示为本发明充电飞行器充电装置（微波模式下）原理示意图，由图可知充电装置包括高频电源、磁控管、功率放大器和微波传送天线，首先充电飞行器通过蓄电池组为高频电源提供能量，高频电源产生高频电流，同时蓄电池组产生低频电流，高频电流与低频电流同时输入到磁控管中，磁控管中低频电流生成的相互垂直的恒定磁场和恒定电场，与高频电流产生的高频电磁场发生相互作用，把从恒定磁场中获得的能量转变为微波，由磁控管将微波输出给功率放大器，通过功率放大器将微波进行能量放大，并通过微波传送天线向被充电飞行器方向发射。
如图2所示为本发明被充电飞行器充电装置（微波模式下）原理示意图，由图可知电源接收装置包括盘式天线、低压电流二极管、电子束回旋加速器、两个磁性元件和变流机，首先通过盘式天线获取微波，两个磁性元件产生恒定磁场，微波输入到低压电流二极管和电子束回旋加速器组成的电路中，在所述恒定磁场的作用下将电子加速转换为高频交流电流，电子束回旋加速器将高频交流电流输入到变流机，通过变流机将交流电流转化为直流电流，将直流电流输入给被充电飞行器的蓄电池组。
二、激光模式下
充电空间飞行器通过充电装置为被充电空间飞行器进行充电，被充电空间飞行器通过电源接收装置接收来自充电空间飞行器的电源。
如图3所示为本发明充电飞行器充电装置（激光模式下）原理示意图，由图可知充电装置包括增益介质、泵源和谐振腔，其中泵源提供高能激励，增益介质通过泵源吸收高能激励产生激光，并将激光输出给谐振腔，谐振腔提供反馈实现激光振荡，并向被充电飞行器方向发射。
如图4所示为本发明被充电飞行器充电装置（激光模式下）原理示意图，由图可知电源接收装置包括光敏器件和电流放大器，光敏器件接收激光光照后生成光生电流，光生电流经过电流放大器输出电信号，形成直流电流，将直流电流输入给被充电飞行器的蓄电池组。
空间无线能源传输主要有三种无线能源传输模式：
（1）通过电磁感应“磁耦合”进行短程传输；
（2）将电能以电磁波“射频”或非辐射性谐振“磁耦合”等形式中程传输；
（3）将电能以微波或激光形式远程传输—发射到远端的接收天线，然后通过整流、调制等处理后使用。
基于以上三种能源传输方式，本发明开展基于无线能源传输需要对充电飞行器与被充电飞行器之间的轨道进行优化，寻找最佳交会轨道，分析该轨道下可实现能源传输的时间。以飞行器的工作需要和充电飞行器的轨道机动能力为约束，系统可快速建立充电轨道机动方案，开展空间无线能源传输，为空间碎片主动清除任务规划提供稳定的能源供给。
以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。
Claims (8)
1.基于无线能源传输的空间飞行器充电方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤（一）、需要进行充电的空间飞行器向指控中心发出充电请求指令，所述充电请求指令中包括需要的充电量；地面指控中心根据被充电空间飞行器需要的充电量及能源传输效率，计算无线能源传输的时间t，即充电时间t；
步骤（二）、以充电空间飞行器与被充电空间飞行器的轨道及充电时间t为约束，进行交会轨道计算，并导引充电飞行器以C-W制导策略与被充电飞行器按照交会轨道计算结果进行轨道交会；
步骤（三）、充电空间飞行器与被充电空间飞行器进入交会轨道后，充电空间飞行器根据地面指控中心提供的充电空间飞行器与被充电空间飞行器的轨道信息，首先利用雷达探测方式对被充电飞行器进行扫描搜索，并发射探测信号；被充电飞行器检测到所述探测信号后，向充电飞行器反馈充电信号，之后充电空间飞行器与被充电空间飞行器进行相对位置和相对姿态确认，并建立通信通道；
步骤（四）、充电空间飞行器与被充电空间飞行器通过信息交互的方式，持续保持步骤（三）确认的相对位置和相对姿态；
步骤（五）、充电空间飞行器为被充电空间飞行器进行充电，具体过程如下：
（1）、充电飞行器利用太阳能帆板获取能源，并将能源储存在蓄电池组中，接着充电空间飞行器将蓄电池组中的电能转化为微波，再将微波束按照步骤（三）确认的充电空间飞行器与被充电空间飞行器相对位置和相对姿态进行发射，为被充电空间飞行器进行充电；
（2）、被充电飞行器接收微波束，将微波转化为电流，从而实现被充电空间飞行器的充电。
2.根据权利要求1所述的基于无线能源传输的空间飞行器充电方法，其特征在于：所述步骤（五）中充电空间飞行器通过充电装置为被充电空间飞行器进行充电，被充电空间飞行器通过电源接收装置接收来自充电空间飞行器的电源。
3.根据权利要求2所述的基于无线能源传输的空间飞行器充电方法，其特征在于：所述充电装置包括高频电源、磁控管、功率放大器和微波传送天线，首先充电飞行器通过蓄电池组为高频电源提供能量，高频电源产生高频电流，同时蓄电池组产生低频电流，所述高频电流与低频电流同时输入到磁控管中，磁控管中低频电流生成的相互垂直的恒定磁场和恒定电场，与高频电流产生的高频电磁场发生相互作用，把从恒定磁场中获得的能量转变为微波，由磁控管将微波输出给功率放大器，通过功率放大器将微波进行能量放大，并通过微波传送天线向被充电飞行器方向发射；
所述电源接收装置包括盘式天线、低压电流二极管、电子束回旋加速器、两个磁性元件和变流机，首先通过盘式天线获取微波，两个磁性元件产生恒定磁场，微波输入到低压电流二极管和电子束回旋加速器组成的电路中，在所述恒定磁场的作用下将电子加速转换为高频交流电流，电子束回旋加速器将高频交流电流输入到变流机，通过变流机将交流电流转化为直流电流，将直流电流输入给被充电飞行器的蓄电池组。
4.根据权利要求1所述的基于无线能源传输的空间飞行器充电方法，其特征在于：所述步骤（四）中采用程序跟踪与扫描搜索相结合的方式计算相对位置及相对姿态数据，充电飞行器与被充电飞行器通过调整自身位置及姿态或调整充电装置与电源接收装置姿态的方式，持续保持步骤（三）确认的相对位置和相对姿态，其中充电装置放置在充电飞行器上，电源接收装置放置在被充电飞行器上。
5.基于无线能源传输的空间飞行器充电方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤（一）、需要进行充电的空间飞行器向指控中心发出充电请求指令，所述充电请求指令中包括需要的充电量；地面指控中心根据被充电空间飞行器需要的充电量及能源传输效率，计算无线能源传输的时间t，即充电时间t；
步骤（二）、以充电空间飞行器与被充电空间飞行器的轨道及充电时间t为约束，进行交会轨道计算，并导引充电飞行器以C-W制导策略与被充电飞行器按照交会轨道计算结果进行轨道交会；
步骤（三）、充电空间飞行器与被充电空间飞行器进入交会轨道后，充电空间飞行器根据地面指控中心提供的充电空间飞行器与被充电空间飞行器的轨道信息，首先利用雷达探测方式对被充电飞行器进行扫描搜索，并发射探测信号；被充电飞行器检测到所述探测信号后，向充电飞行器反馈充电信号，之后充电空间飞行器与被充电空间飞行器进行相对位置和相对姿态确认，并建立通信通道；
步骤（四）、充电空间飞行器与被充电空间飞行器通过信息交互的方式，持续保持步骤（三）确认的相对位置和相对姿态；
步骤（五）、充电空间飞行器为被充电空间飞行器进行充电，具体过程如下：
（1）、充电飞行器利用太阳能帆板获取能源，并将能源储存在蓄电池组中，接着充电空间飞行器将蓄电池组中的电能转化为激光束，再将激光束按照步骤（三）确认的充电空间飞行器与被充电空间飞行器相对位置和相对姿态进行发射，为被充电空间飞行器进行充电；
（2）、被充电飞行器接收激光束，将激光转化为电流，从而实现被充电空间飞行器的充电。
6.根据权利要求5所述的基于无线能源传输的空间飞行器充电方法，其特征在于：所述步骤（五）中充电空间飞行器通过充电装置为被充电空间飞行器进行充电，被充电空间飞行器通过电源接收装置接收来自充电空间飞行器的电源。
7.根据权利要求6所述的基于无线能源传输的空间飞行器充电方法，其特征在于：所述充电装置包括增益介质、泵源和谐振腔，其中泵源提供高能激励，增益介质通过泵源吸收高能激励产生激光，并将激光输出给谐振腔，谐振腔提供反馈实现激光振荡；
所述电源接收装置包括光敏器件和电流放大器，光敏器件接收激光光照后生成光生电流，光生电流经过电流放大器输出电信号，形成直流电流。
8.根据权利要求5所述的基于无线能源传输的空间飞行器充电方法，其特征在于：所述步骤（四）中采用程序跟踪与扫描搜索相结合的方式计算相对位置及相对姿态数据，充电飞行器与被充电飞行器通过调整自身位置及姿态或调整充电装置与电源接收装置姿态的方式，持续保持步骤（三）确认的相对位置和相对姿态，其中充电装置放置在充电飞行器上，电源接收装置放置在被充电飞行器上。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310526925.5A CN103594749B (zh) | 2013-10-30 | 2013-10-30 | 基于无线能源传输的空间飞行器充电方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310526925.5A CN103594749B (zh) | 2013-10-30 | 2013-10-30 | 基于无线能源传输的空间飞行器充电方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103594749A true CN103594749A (zh) | 2014-02-19 |
| CN103594749B CN103594749B (zh) | 2015-12-30 |
Family
ID=50084795
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310526925.5A Active CN103594749B (zh) | 2013-10-30 | 2013-10-30 | 基于无线能源传输的空间飞行器充电方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103594749B (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106329684A (zh) * | 2015-07-10 | 2017-01-11 | 西安中兴新软件有限责任公司 | 一种无线充电装置、方法及设备 |
| CN106786956A (zh) * | 2017-01-11 | 2017-05-31 | 河北省自动化研究所 | 群体无人机供电装置 |
| CN109774974A (zh) * | 2019-01-31 | 2019-05-21 | 上海微小卫星工程中心 | 一种用于空间碎片接近的轨道设计方法 |
| CN112235037A (zh) * | 2020-10-13 | 2021-01-15 | 中国人民解放军63921部队 | 一种激光/微波综合测控数传方法及数传站 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3158092U (ja) * | 2009-10-23 | 2010-03-18 | 完 森田 | エコロジー処理コンピュータヴィークルシステム |
| CN103219779A (zh) * | 2013-05-13 | 2013-07-24 | 东南大学 | 一种传感网节点无线充电方法 |
| CN103326479A (zh) * | 2013-07-12 | 2013-09-25 | 重庆大学 | 基于感应耦合方式的飞行器间无线供电系统及供电方法 |
-
2013
- 2013-10-30 CN CN201310526925.5A patent/CN103594749B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3158092U (ja) * | 2009-10-23 | 2010-03-18 | 完 森田 | エコロジー処理コンピュータヴィークルシステム |
| CN103219779A (zh) * | 2013-05-13 | 2013-07-24 | 东南大学 | 一种传感网节点无线充电方法 |
| CN103326479A (zh) * | 2013-07-12 | 2013-09-25 | 重庆大学 | 基于感应耦合方式的飞行器间无线供电系统及供电方法 |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106329684A (zh) * | 2015-07-10 | 2017-01-11 | 西安中兴新软件有限责任公司 | 一种无线充电装置、方法及设备 |
| WO2017008424A1 (zh) * | 2015-07-10 | 2017-01-19 | 中兴通讯股份有限公司 | 一种无线充电装置、方法及设备 |
| CN106786956A (zh) * | 2017-01-11 | 2017-05-31 | 河北省自动化研究所 | 群体无人机供电装置 |
| CN106786956B (zh) * | 2017-01-11 | 2019-05-10 | 河北省自动化研究所 | 群体无人机供电装置 |
| CN109774974A (zh) * | 2019-01-31 | 2019-05-21 | 上海微小卫星工程中心 | 一种用于空间碎片接近的轨道设计方法 |
| CN109774974B (zh) * | 2019-01-31 | 2020-08-14 | 上海微小卫星工程中心 | 一种用于空间碎片接近的轨道设计方法 |
| CN112235037A (zh) * | 2020-10-13 | 2021-01-15 | 中国人民解放军63921部队 | 一种激光/微波综合测控数传方法及数传站 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103594749B (zh) | 2015-12-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9815573B2 (en) | Solar energy conversion and transmission system and method | |
| Matsumoto | Research on solar power satellites and microwave power transmission in Japan | |
| Shinohara | Wireless power transfer via radiowaves | |
| CN103594749B (zh) | 基于无线能源传输的空间飞行器充电方法 | |
| Shinohara et al. | Recent wireless power transmission technologies in Japan for space solar power station/satellite | |
| US10020690B2 (en) | Device for remote transfer of energy to a moving object by acoustic waves | |
| Shinohara | History of research and development of beam wireless power transfer | |
| Mehrotra | Cut the cord: wireless power transfer, its applications, and its limits | |
| Goh et al. | LEO satellite formation for SSP: energy and doppler analysis | |
| Sasaki | How Japan plans to build an orbital solar farm | |
| RU113434U1 (ru) | Система беспроводной передачи энергии для энергопитания летательных аппаратов | |
| Dong et al. | Hybrid mode wireless power transfer for wireless sensor network | |
| RU2713129C1 (ru) | Система передачи энергии на Землю с орбитальной солнечной электростанции | |
| JP6097488B2 (ja) | 人工衛星システム | |
| Venugopal et al. | Overview of space based solar power | |
| CN114583848A (zh) | 带安全锚的无线跟随充电系统 | |
| Mori et al. | Beamed-mobility Engineering: Wireless-power Beaming to Aircrafts, Spacecrafts and Rockets | |
| Bergsrud et al. | Constructing a constellation of 6U solar power cube satellites | |
| Dankanich et al. | Space-to-space power beaming enabling high performance rapid geocentric orbit transfer | |
| Alam et al. | Towards net zero: A technological review on the potential of space-based solar power and wireless power transmission | |
| Cougnet et al. | Solar power satellites for space exploration and applications | |
| Zekavat et al. | Space-based power grids introduction: Feasibility study | |
| Sisodiya et al. | Green Microwave and Satellite Communication Systems | |
| Sawant et al. | Advanced Wireless Power Transmission | |
| Boddu et al. | Solar Energy Harvesting from Solar Power Satellite |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |