CN105048648B - 非接触式纳卫星搭载供电与单向信息传输系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种非接触式纳卫星搭载供电与单向信息传输系统和方法，其将纳卫星搭载在主航天器上；将纳卫星上的能量与信息接收线圈与主航天器上的能量与信息发射线圈的包络边缘重合且两者之间的最大间距不大于5mm；当能量发射与信息调制模块通过能量与信息发射线圈向外发射电磁波信号时，能量与信息接收线圈接收电磁波信号，通过能量接收与信息解调模块将交流电源转换为直流电源，同时将调制信号解调为原始编码信号。本发明利用同一套发射线圈和接收线圈实现非接触的能量和信息传输，摒弃了传统卫星搭载供电和通信的电缆连接切割或者分离插头连接分离方式，降低了纳卫星搭载供电和通信的资源消耗，提高了纳卫星空间分离的安全性和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及卫星供配电和数据传输技术领域，尤其涉及一种主航天器向搭载纳卫星进行非接触式供电与单向信息传输的系统和方法。
背景技术
在航天领域，传统的实现两个相互独立的航天器之间的能量与信息传递的方法一般有插头分离和电缆切割两种方式。
插头分离方式分为插头和插座两个部分，分离插座一般安装在子航天器上，两个航天器未分离前插头和插座保持紧密的契合状态，两个航天器分离时由主航天器向分离插头发出分离的电信号，分离插头通过电磁转换原理产生分离力将插头从插座上拔出。
电缆切割方式分为电缆和火工切割器两个部分，火工切割器一般安装在主航天器上，两个航天器未分离前通过集中捆扎的细电缆束连接，两个航天器分离时由主航天器向切割器发出分离的电信号，切割器将连接电缆切断。
目前航天领域没有发现与本发明类似相关技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于电磁感应的非接触式纳卫星搭载供电与单向信息传输系统和方法，以解决纳卫星搭载在其它航天器上发射分离前的供电与信息传输问题。利用本发明，可以在主航天器和搭载的纳卫星非接触的情况下实现由主航天器向纳卫星的单向能量和信息传递。
根据本发明提供的一种非接触式纳卫星搭载供电与单向信息传输系统，包括：能量接收与信息解调模块、能量与信息接收线圈、能量与信息发射线圈以及能量发射与信息调制模块；
能量接收与信息解调模块、能量与信息接收线圈之间通过一电缆连接在一起；能量与信息发射线圈、能量发射与信息调制模块通过另一电缆连接在一起；
能量与信息接收线圈、能量与信息发射线圈之间相对设置进行电磁感应；
能量与信息接收线圈设置在纳卫星外表面；
能量与信息发射线圈设置在主航天器外表面；
纳卫星搭载于主航天器上。
优选地，所述能量发射与信息调制模块，用于将直流电源转换为交流电源，将原始编码信号调制到交流电源上，并通过能量与信息发射线圈向外发射电磁波信号；
所述能量接收与信息解调模块，用于将能量与信息接收线圈接收电磁波信号而产生的交流电源进行整流及电压变换，同时将调制信号解调为原始编码信号。
优选地，能量与信息接收线圈的包络边缘、能量与信息发射线圈的包络边缘之间重合且最大间距不大于5mm；当能量发射与信息调制模块通过能量与信息发射线圈向外发射电磁波信号时，能量与信息接收线圈接收电磁波信号，通过能量接收与信息解调模块将交流电源转换为直流电源，同时将调制信号解调为原始编码信号。
优选地，所述能量与信息接收线圈采用利兹线绕制的同心圆线圈，采用表面粘结的方式安装在搭载的纳卫星外表面；
所述能量与信息发射线圈采用利兹线绕制的同心圆线圈，采用表面粘结的方式安装在主航天器外表面。
根据本发明提供的一种非接触式纳卫星搭载供电与单向信息传输方法，包括步骤：
将纳卫星搭载在主航天器上；
将纳卫星上的能量与信息接收线圈的包络边缘与主航天器上的能量与信息发射线圈的包络边缘重合且两个包络边缘之间的最大间距不大于5mm；
当主航天器上的能量发射与信息调制模块通过能量与信息发射线圈向外发射电磁波信号时，纳卫星上的能量与信息接收线圈接收电磁波信号，通过纳卫星上的能量接收与信息解调模块将交流电源转换为直流电源，同时将调制信号解调为原始编码信号。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明摒弃了传统卫星搭载供电的电缆连接切割或者分离插头连接分离方式，降低了纳卫星搭载供电装置和信息传输装置的资源消耗，提高了纳卫星空间分离的安全性和可靠性；
2、本发明采用基于电磁感应的非接触式纳卫星搭载供电与单向信息传输的方法，可以有效解决纳卫星体积小，无法为现有的分离插头提供足够的安装空间的问题；
3、本发明中同一套发射线圈和接收线圈进行能量传输与信息传输，减少搭载供电和通信的资源消耗；
4、本发明中主航天器对纳卫星进行非接触式能量和信息传递，提高了纳卫星空间分离的安全性和可靠性。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1基于电磁感应的非接触式纳卫星搭载供电与单向信息传输方法原理组成框图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明的核心思想在于，提供了一种基于电磁感应的非接触式纳卫星搭载供电与单向信息传输方法，采用电磁感应原理实现主航天器对搭载的纳卫星的非接触式供电与单向信息传输，包括能量接收与信息解调模块、能量与信息接收线圈、能量与信息发射线圈和能量发射与信息调制模块。
请参考图1，图1为本发明提供的一种基于电磁感应的非接触式纳卫星搭载供电与单向信息传输方法的原理组成框图，如图1所示。
能量接收与信息解调模块1，安装在纳卫星星内，负责将接收线圈中产生的交流电源进行整流及电压变换，同时将调制信号解调为原始编码信号。
能量与信息接收线圈2，采用利兹线绕制的同心圆线圈，采用表面粘结的方式安装在搭载的纳卫星外表面，负责接收电磁波信号。
能量与信息发射线圈3，采用利兹线绕制的同心圆线圈，采用表面粘结的方式安装在主航天器外表面，负责发射电磁波信号。
能量发射与信息调制模块4，基于专用集成电路设计，安装在主航天器内，负责将直流电源转换为交流电源，同时将原始编码信号调制到交流电源上。
本非接触式纳卫星搭载供电与通信方法工作原理如下：
纳卫星搭载在主航天器上，纳卫星上能量与信息接收线圈2的包络边缘与主航天器上能量与信息发射线圈3的包络边缘重合，且两者之间的最大间距不大于5mm，当主航天器上的能量发射与信息调制模块4通过能量与信息发射线圈3向外发射电磁波信号时，纳卫星上能量与信息接收线圈2接收电磁波信号，通过纳卫星上的能量接收与信息解调模块1将交流电源转换为直流电源，同时将调制信号解调为原始编码信号。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (2)
1.一种非接触式纳卫星搭载供电与单向信息传输系统，其特征在于，包括：能量接收与信息解调模块(1)、能量与信息接收线圈(2)、能量与信息发射线圈(3)以及能量发射与信息调制模块(4)；
能量接收与信息解调模块(1)、能量与信息接收线圈(2)之间通过一电缆连接在一起；能量与信息发射线圈(3)、能量发射与信息调制模块(4)通过另一电缆连接在一起；
能量与信息接收线圈(2)、能量与信息发射线圈(3)之间相对设置进行电磁感应；
能量与信息接收线圈(2)设置在纳卫星外表面；
能量与信息发射线圈(3)设置在主航天器外表面；
纳卫星搭载于主航天器上；
所述能量发射与信息调制模块(4)，用于将直流电源转换为交流电源，将原始编码信号调制到交流电源上，并通过能量与信息发射线圈(3)向外发射电磁波信号；
所述能量接收与信息解调模块(1)，用于将能量与信息接收线圈(2)接收电磁波信号而产生的交流电源进行整流及电压变换，同时将调制信号解调为原始编码信号；
能量与信息接收线圈(2)的包络边缘、能量与信息发射线圈(3)的包络边缘之间重合且最大间距不大于5mm；当能量发射与信息调制模块(4)通过能量与信息发射线圈(3)向外发射电磁波信号时，能量与信息接收线圈(2)接收电磁波信号，通过能量接收与信息解调模块(1)将交流电源转换为直流电源，同时将调制信号解调为原始编码信号；
所述能量与信息接收线圈(2)采用利兹线绕制的同心圆线圈，采用表面粘结的方式安装在搭载的纳卫星外表面；
所述能量与信息发射线圈(3)采用利兹线绕制的同心圆线圈，采用表面粘结的方式安装在主航天器外表面；
所述非接触式纳卫星搭载供电与单向信息传输系统采用同一套发射线圈和接收线圈进行能量传输与信息传输。
2.一种非接触式纳卫星搭载供电与单向信息传输方法，其特征在于：
将纳卫星搭载在主航天器上；
将纳卫星上的能量与信息接收线圈(2)的包络边缘与主航天器上的能量与信息发射线圈(3)的包络边缘重合且两个包络边缘之间的最大间距不大于5mm；
当主航天器上的能量发射与信息调制模块(4)通过能量与信息发射线圈(3)向外发射电磁波信号时，纳卫星上的能量与信息接收线圈(2)接收电磁波信号，通过纳卫星上的能量接收与信息解调模块(1)将交流电源转换为直流电源，同时将调制信号解调为原始编码信号；
采用同一套发射线圈和接收线圈进行能量传输与信息传输。
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