CN104410361B - 一种卫星太阳翼遮挡测试方法 - Google Patents

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Abstract

一种卫星太阳翼遮挡测试方法，分析确定多种太阳翼被遮挡的工况下输出功率损失后的测试功率曲线，将遮挡曲线以离散点的形式存入太阳能电池模拟器中，结合配套地面测试设备完成太阳翼遮挡测试项目。本发明适应卫星构型的复杂化及大型可展开式天线在卫星上的应用的现状，弥补了卫星供电系统测试在太阳翼遮挡工况下的空缺，增强了卫星供电系统测试的全面性，具有良好的应用与推广价值。

Description

一种卫星太阳翼遮挡测试方法
技术领域
本发明涉及卫星太阳翼遮挡测试方法，适用于在卫星供电系统测试过程中，可以获得卫星供电系统在太阳翼遮挡工况下的性能指标，属于卫星测试领域。
背景技术
随着卫星有效载荷技术的发展，卫星上天线口径越来越大。随着太阳翼的转动和太阳角的变化，在某些特定时刻，天线将对太阳翼造成遮挡，在卫星运行过程中天体有时也会对太阳翼造成遮挡，其实质都是对太阳翼电池片的遮挡。遮挡使投射到部分电池表面的太阳光强度减小，导致其整组太阳电池阵输出电流下降，太阳电池阵输出功率衰减，是对卫星供电系统稳定性的考验。卫星供电系统的稳定性作为卫星供电系统的重要测试指标，直接影响对卫星供电系统的性能评估，因此有必要在太阳翼电池片被遮挡工况下进行卫星供电系统性能测试。
目前，在卫星供电系统性能测试过程中没有针对太阳翼遮挡工况下的相应测试方法，无法完成对卫星供电系统在太阳翼遮挡工况下的性能指标评估。
发明内容
本发明技术解决的问题是：弥补现有测试项目的缺失，提高对卫星供电系统性能测试的覆盖性，提供一种卫星太阳翼遮挡测试方法，该方法不需要增加新的地面测试设备，直接使用现有的卫星供电系统测试设备进行测试，能够真实反映卫星供电系统在太阳翼遮挡工况下的性能指标，具有较高的可信度。
本发明的技术解决方案：一种卫星太阳翼遮挡测试方法，如图1所示，实现步骤如下：
(1)将卫星天线的主要组成部件分别置于卫星太阳翼试验组件一侧；所述卫星天线的主要组成部件为桁架支杆、网状抛物面、悬线；
(2)将卫星天线的主要组成部件分别设置为不同遮挡状态，进行地面自然光照试验，得到该遮挡状态下卫星太阳翼的输出I-V曲线；
(3)将步骤(2)所得的输出I-V曲线按照所述不同遮挡状态分类，整理形成遮挡曲线组，以最小二乘法在遮挡曲线组中选取离散点，将遮挡曲线以离散点的形式存入太阳能电池模拟器中；在卫星测试中太阳能电池模拟器模拟卫星太阳翼给卫星供电；
(4)卫星加电时，太阳能电池模拟器根据卫星在轨运行的动态轨道条件设定遮挡曲线组中遮挡曲线调用时间及调用顺序，模拟卫星在轨太阳翼被卫星天线遮挡的真实供电状态，作为一项卫星供电系统的一个测试项目验证此工况下卫星供电系统的性能，达到试验目的。
所述步骤(1)中的，所述卫星天线的主要组成部件分别置于卫星太阳翼试验组件一侧为距离卫星太阳翼4-6米。
所述步骤(2)中的，所述卫星天线的主要组成部件分别设置为不同遮挡状态，其中桁架支杆设置为横向、纵向、斜向遮挡状态，网状抛物面设置为1根悬线和6根悬线的横向、纵向、斜向遮挡状态，悬线设置为0°、30°、45°、60°遮挡状态；所述的横向、纵向、斜向及0°、30°、45°、60°以太阳翼平面作为参照物。
所述步骤(4)中的，所述根据卫星在轨运行的动态轨道条件设定遮挡曲线组中遮挡曲线调用时间及调用顺序。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)本发明适应卫星构型的复杂化及大型可展开式天线在卫星上的应用的现状，弥补了卫星供电系统测试在太阳翼遮挡工况下的空缺，提高了卫星供电系统测试的全面性。
(2)本发明测试方法根据卫星在轨运行时太阳翼被遮挡的实际环境设计测试方案，测试结果能够真实反映卫星供电系统在太阳翼遮挡工况下的性能指标，具有较高的可信度。
(3)本发明测试方法不需要增加新的地面测试设备，直接使用现有的卫星供电系统测试设备进行测试，具有良好的应用与推广价值。
附图说明
图1为本发明实现流程图；
图2为桁架支杆遮挡试验太阳能电池电路I-V曲线图；
图3为悬线遮挡试验太阳能电池电路I-V曲线图；
图4为网状抛物面遮挡试验太阳能电池电路I-V曲线图；
图5为卫星供电系统测试专用供电设备组成连接框图。
具体实施方式
以某型号卫星所携带网状抛物面天线为例，所携带网状抛物面天线在轨展开后对太阳电池阵造成遮挡，网状天线对太阳电池阵的遮挡主要来自周边桁架支杆、金属网状抛物面和悬线三部分造成的遮挡影响，将天线对卫星太阳翼的遮挡工况分为3种：桁架支杆遮挡工况、网状抛物面遮挡工况、悬线遮挡工况。
根据所确定的3种太阳翼遮挡工况进行地面自然光照条件下的遮挡试验，分别模拟卫星天线的桁架支杆、网状抛物面、悬线遮挡在不同距离处、以不同角度对太阳电池电路造成的遮挡状态，获得卫星太阳翼被遮挡的3种工况下，太阳电池电路的输出特性相对于无遮挡状态下的损失情况，即遮挡曲线：
如图2所示，将单根桁架支杆试验件置于距太阳电池电路试验组件4-6米距离处，分别对电池电路进行横向、纵向、斜向的遮挡，测试太阳能电池电路的输出I-V曲线，试验前后均进行太阳电池电路的无遮挡I-V曲线测试。
如图3所示，先后将1根悬线和6根悬线的试验件置于距太阳电池电路试验组件4-6米距离处，分别对电池电路进行横向、纵向、斜向的遮挡，测试太阳能电池电路的输出I-V曲线，试验前后均进行太阳电池电路的无遮挡I-V曲线测试。
如图4所示，将网状抛物面试验件置于距太阳电池电路试验组件4-6米距离处，分别对电池电路进行0°、30°、45°、60°的遮挡，测试太阳能电池电路的输出I-V曲线，试验前后均进行太阳电池电路的无遮挡I-V曲线测试。
将试验所得卫星天线主要构件对太阳电池电路产生遮挡的情况下的太阳能电池输出I-V曲线按照遮挡状态及环境条件分类，整理形成遮挡曲线组，为减小测试实施曲线与原始试验所得曲线间的误差，以最小二乘法的算法在遮挡曲线中选取离散点。
如图5所示，将所得离散点以数据表格的形式输入卫星供电系统测试计算机中，并根据卫星在轨运行的动态轨道条件及遮挡状态在测试计算机中设定遮挡曲线调整时间及调用遮挡曲线顺序，作为遮挡曲线变化方案。以某型号卫星为例，对卫星在轨运行条件及遮挡工况进行统计，分别统计春分、秋分、夏至、冬至的天线遮挡时段，约为地方时5个小时。设定遮挡曲线变化方案为：太阳翼遮挡测试项目总时长为5个小时，在此期间依次调用遮挡曲线，遮挡曲线调用顺序为：首先调用无遮挡曲线，然后按照功率缺损由小到大的顺序依次调用遮挡曲线直至功率缺损最大的遮挡曲线，恢复状态时按照功率缺损由大到小的顺序依次调回到无遮挡曲线。每条曲线调用时间约为10分钟。
对多台完全相同的太阳能电池模拟器进行集成，根据卫星的功率需求确定所需模拟器台数及集成方式，组成太阳能电池模拟器机柜。测试计算机通过网络交换机向太阳能电池模拟器发指令，将遮挡曲线以数据表格的形式存入太阳能电池模拟器中。卫星加电时，测试计算机根据遮挡曲线变化方案设定调用存储在太阳能电池模拟器中的遮挡曲线的时间和顺序，太阳能电池模拟器经过配电器为卫星提供电能，模拟卫星在轨太阳翼被天线遮挡的真实供电状态，监视卫星供电系统运行性能指标，考验卫星供电系统在太阳翼遮挡工况下的稳定性指标，达到测试目的。
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公知的现有技术。
尽管为说明目的公开了本发明的最佳实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于最佳实施例和附图所公开的内容。

Claims (2)

1.一种卫星太阳翼遮挡测试方法，其特征在于实现步骤如下：
(1)将卫星天线的主要组成部件分别置于卫星太阳翼试验组件一侧；所述卫星天线的主要组成部件为桁架支杆、网状抛物面、悬线；
(2)将卫星天线的主要组成部件分别设置为不同遮挡状态，进行地面自然光照试验，得到该遮挡状态下卫星太阳翼的输出I-V曲线；
(3)将步骤(2)所得的输出I-V曲线按照所述不同遮挡状态分类，整理形成遮挡曲线组，以最小二乘法在遮挡曲线组中选取离散点，将遮挡曲线以离散点的形式存入太阳能电池模拟器中；在卫星测试中太阳能电池模拟器模拟卫星太阳翼给卫星供电；
(4)卫星加电时，太阳能电池模拟器根据卫星在轨运行的动态轨道条件设定遮挡曲线组中遮挡曲线调用时间及调用顺序，模拟卫星在轨太阳翼被卫星天线遮挡的真实供电状态，作为一项卫星供电系统的一个测试项目验证此工况下卫星供电系统的性能，达到试验目的。
2.根据权利要求1所述的卫星太阳翼遮挡测试方法，其特征在于：所述步骤(1)中的，所述卫星天线的主要组成部件分别置于卫星太阳翼试验组件一侧为距离卫星太阳翼4-6米。
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