CN107792405A - 对日惯性定向的主从非接触双超卫星平台 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种对日惯性定向的主从非接触双超卫星平台，包括：载载荷舱，包括第一侧板、隔板、第一顶板、第一底板、太阳能电池、有效载荷数据传输天线、数据处理单元、相对位置传感器，第一顶板为太阳观测载荷基准板，第一底板为磁悬浮直接力控制机构安装角板，太阳观测载荷基准板上安装有太阳观测载荷，磁悬浮直接力控制机构安装角板上安装磁悬浮直接力控制机构和两舱锁紧解锁机构的一部分结构，相对位置传感器安装在磁悬浮直接力控制机构上；载荷舱对接于平台舱上部。本发明可满足超高指向精度和超高姿态稳定度太阳观测载荷的需要。

Description

对日惯性定向的主从非接触双超卫星平台

技术领域

本发明涉及一种卫星平台，具体地，涉及一种对日惯性定向的主从非接触双超卫星平台。

背景技术

一种在研的超高指向精度、超高稳定度对日惯性定向太阳观测卫星，整星重量约250kg，其太阳观测载荷重约35kg，载荷包络为650mm×550mm×250mm，指向精度要求为5×10-4度、姿态稳定度为5×10-6度/秒。

现有的太阳观测卫星平台构型设计时多为有效载荷与卫星平台固连，无法充分隔绝卫星平台的扰动。

因此，为满足卫星太阳观测载荷超高指向精度和超高稳定度指标要求，包括改善载荷空间环境、降低平台扰动对有效载荷成像畸变的影响，成为本领域亟待解决的问题。

发明内容

为了解决现有技术无法满足高精度的太阳观测载荷对卫星平台超高指向精度和超高姿态稳定度的问题，本发明的目的在于提供一种对日惯性定向的主从非接触双超卫星平台，利用本发明，可满足超高指向精度和超高姿态稳定度太阳观测载荷的需要。

根据本发明的一个方面，提供一种对日惯性定向的主从非接触双超卫星平台，其特征在于，包括：

载荷舱，包括第一侧板、隔板、第一顶板、第一底板、太阳能电池、有效载荷数据传输天线、数据处理单元、相对位置传感器，第一顶板为太阳观测载荷基准板，第一底板为磁悬浮直接力控制机构安装角板，太阳观测载荷基准板上安装有太阳观测载荷，磁悬浮直接力控制机构安装角板上安装磁悬浮直接力控制机构和两舱锁紧解锁机构的一部分结构，相对位置传感器安装在磁悬浮直接力控制机构上；载荷舱对接于平台舱上部；

平台舱，包括第二顶板、中板、第二底板以及若干第二侧板，其中第二顶板为磁悬浮直接力控制机构安装角板，平台舱的外部安装有太阳电池翼、姿态敏感器、推力器、数传天线、磁悬浮直接力控制机构的磁钢部分、两舱锁紧解锁机构的另一部分结构；

太阳电池翼，安装于平台舱的外部，包括连接架、电池阵基板、一维驱动，以及电池阵及其附属件；用于卫星电能的产生和传输；

两舱锁紧解锁机构，包括一次性锁紧解锁机构和可重复锁紧解锁机构，用于卫星发射时承受主动段恶劣的力学环境，并使太阳观测载荷与卫星平台舱之间紧密可靠连接；且在对日惯性定向和对地定向传输之间切换的姿态机动过程中保证载荷舱与平台舱可靠连接；

磁悬浮直接力控制机构，包括平板式磁感应线圈、高强度永磁体、安装底座、限位装置、相对位移传感器，用于平台舱与载荷舱之间的高精度非接触磁悬浮直接力控制，隔绝外部扰动，输出稳定的控制力和控制力矩。

优选地，所述载荷舱为六面体构型，采用对接于平台舱上部的构型设计方法，组装后安装于磁悬浮控制机构及对接锁紧解锁机构。

优选地，所述载荷舱为六面体构型。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明采用非接触分体设计、集中控制的设计概念，具有结构构型紧凑、控制精度高、环境适应性强、研制风险低、周期短、集成总装简单易行的技术优点。

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是本发明对日惯性定向的主从非接触双超卫星平台组装前的爆炸图；

图2是本发明对日惯性定向的主从非接触双超卫星平台组装后的结构示意图；

图3是本发明对日惯性定向的主从非接触双超卫星平台中太阳能电池收起来后的结构示意图。

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，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

本发明的太阳观测卫星是一种具有超高精度和超高稳定度的“双超”卫星，同时也具备快速机动能力，既也是一种敏捷卫星。

下面结合附图说明本发明的优选实施例。

如图1至图3所示，该发明对日惯性定向的主从非接触双超卫星平台包括：

载荷舱1，包括第一侧板、隔板、第一顶板、第一底板、太阳能电池10、有效载荷数据传输天线11、数据处理单元12、相对位置传感器13等，第一顶板为太阳观测载荷基准板6，第一底板为磁悬浮直接力控制机构安装角板9，太阳观测载荷基准板6上安装有太阳观测载荷5(包括高精度光学敏感器件、光机设备等)，磁悬浮直接力控制机构安装角板9上安装磁悬浮直接力控制机构4和两舱锁紧解锁机构3的一部分结构，相对位置传感器13安装在磁悬浮直接力控制机构4上；载荷舱对接于平台舱上部。星体内部主要安装热控、电源、测控、数传、综合电子等，星体外部还要安装姿态敏感器、GPS天线等部件。有效载荷数据传输天线可实现由载荷舱向平台舱无线传输载荷数据，此特征不同于现有的以电缆方式传输有效载荷数据，以实现两舱的完全非接触。

平台舱2，包括第二顶板7、中板、第二底板以及若干第二侧板，其中第二顶板为磁悬浮直接力控制机构安装角板，星体内部安装推进、热控、电源、测控数传及姿轨控等分系统的部件和设备；平台舱的外部安装有太阳电池翼8、姿态敏感器、推力器、数传天线14、磁悬浮直接力控制机构4的磁钢部分、两舱锁紧解锁机构3的另一部分结构等部件。所述平台舱的第二底板可均匀分布安装非接触磁悬浮直接力控制机构、对接锁紧及解锁机构，使载荷舱与平台舱可重复锁紧和分离，从而实现两舱非接触；所述平台舱的中板可安装平台服务单机，如电源、姿轨控、综合电子、测控数传、电缆、热控单机等；所述顶板可安装载荷舱以及数传天线、测控通信天线、敏感器等。第二顶板可以为载荷舱与平台舱的对接面，采用高强度碳纤维复合树脂基面板及高模量碳-碳框架为主承力结构。

太阳电池翼8，安装于平台舱的外部，包括连接架、电池阵基板、一维驱动，以及电池阵及其附属件；用于卫星电能的产生和传输；

两舱锁紧解锁机构3，包括一次性锁紧解锁机构和可重复锁紧解锁机构，用于卫星发射时承受主动段恶劣的力学环境，并使太阳观测载荷与卫星平台舱之间紧密可靠连接；且在对日惯性定向和对地定向传输之间切换的姿态机动过程中保证载荷舱与平台舱可靠连接。

磁悬浮直接力控制机构4，包括平板式磁感应线圈、高强度永磁体、安装底座、限位装置、相对位移传感器，用于平台舱与载荷舱之间的高精度非接触磁悬浮直接力控制，隔绝外部扰动，输出稳定的控制力和控制力矩。

图2是本发明卫星构型的外形图，如图2所示，本发明卫星构型呈六面体构型，组装后形成载荷舱和平台舱两部分并锁紧成一体，入轨后锁紧解锁机构实现解锁，载荷舱和平台舱两部分分离，非接触磁悬浮直接力控制机构上电运行，实现卫星的主从非接触控制，在对日惯性定向和对地定向传输之间切换的姿态机动过程中重复锁紧解锁机构再次锁紧，使卫星整体进行姿态机动。载荷舱也为六面体构型，采用对接于平台舱上部的构型设计方法，组装后安装于磁悬浮控制机构及对接锁紧解锁机构。平台舱由底板、中板、顶板、侧板、隔板组装成环状密闭空间，密闭空间内安装卫星推进、热控、电源、测控数传、非接触磁浮机构及姿轨控等单机及设备，实现从主动段可靠锁紧、精确入轨到太阳翼可靠展开、载荷舱解锁分离、两舱非接触高精度高稳定度姿态控制，在对日惯性定向和对地定向传输之间切换时两舱可在重复锁紧机构锁紧状态下实现卫星姿态快速机动功能。在需要对地定向传输时，通过两舱锁紧解锁机构将平台舱和载荷舱可靠连接，通过推进等执行器迅速使卫星机动，保证数传天线对地；在需要对日定向成像时，保持平台舱和载荷舱连接，卫星机动，使载荷对日，两舱锁紧解锁机构解锁，载荷舱与平台舱分开，通过磁悬浮直接力控制机构控制，保证载荷舱高指向精度和高稳定度。

本发明采用了星上振动源与太阳观测载荷空间隔离、载荷舱主动控制、平台舱从动控制的非接触式卫星平台构型设计新方法，使载荷具有超高指向精度、超高稳定度(双超)，且能够使两舱重复锁紧解锁以实现在对日惯性定向和对地定向传输之间切换的姿态机动功能。解决了传统设计中平台微振动导致载荷指向精度和稳定度难以提升的瓶颈问题，可应用于需要太阳观测载荷对日惯性定向的卫星任务。本发明卫星构型结构稳定、可承载具有超高精度、超高稳定度要求的太阳观测载荷，且能保证在对日惯性定向和对地定向传输之间切换的姿态机动功能，适应目前太阳观测载荷精度要求高的特点。本发明通过将卫星平台舱安装上非接触磁悬浮直接力控制机构以承载高精度探测载荷，实现太阳观测载荷与平台的主从非接触结构和控制，隔绝平台扰动对探测载荷的影响。本发明适用于太阳观测载荷的对日惯性定向的主从非接触双超平台构型设计方法，由于采取上述的技术方案，采用载荷舱与平台舱非接触的构型设计方法，实现从主动段可靠锁紧、精确入轨到太阳翼可靠展开、载荷舱解锁分离、两舱非接触高精度高稳定度姿态控制和两舱重复锁紧以在对日惯性定向和对地定向传输之间切换的姿态机动功能。卫星通过八面非接触磁悬浮直接力控制构型设计，实现全空间直接力控制的解耦，并提供故障模式下的冗余控制手段，隔绝了平台活动部件对载荷的干扰。因此，本发明解决了对日惯性定向太阳观测卫星超高精度超高稳定度控制要求、保留卫星机动性能、降低平台扰动对卫星太阳观测载荷影响的问题。

本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (3)

1.一种对日惯性定向的主从非接触双超卫星平台，其特征在于，包括：

载荷舱，包括第一侧板、隔板、第一顶板、第一底板、太阳能电池、有效载荷数据传输天线、数据处理单元、相对位置传感器，第一顶板为太阳观测载荷基准板，第一底板为磁悬浮直接力控制机构安装角板，太阳观测载荷基准板上安装有太阳观测载荷，磁悬浮直接力控制机构安装角板上安装磁悬浮直接力控制机构和两舱锁紧解锁机构的一部分结构，相对位置传感器安装在磁悬浮直接力控制机构上；载荷舱对接于平台舱上部；

平台舱，包括第二顶板、中板、第二底板以及若干第二侧板，其中第二顶板为磁悬浮直接力控制机构安装角板，平台舱的外部安装有太阳电池翼、姿态敏感器、推力器、数传天线、磁悬浮直接力控制机构的磁钢部分、两舱锁紧解锁机构的另一部分结构；

太阳电池翼，安装于平台舱的外部，包括连接架、电池阵基板、一维驱动，以及电池阵及其附属件；用于卫星电能的产生和传输；

两舱锁紧解锁机构，包括一次性锁紧解锁机构和可重复锁紧解锁机构，用于卫星发射时承受主动段恶劣的力学环境，并使太阳观测载荷与卫星平台舱之间紧密可靠连接；且在对日惯性定向和对地定向传输之间切换的姿态机动过程中保证载荷舱与平台舱可靠连接；

磁悬浮直接力控制机构，包括平板式磁感应线圈、高强度永磁体、安装底座、限位装置、相对位移传感器，用于平台舱与载荷舱之间的高精度非接触磁悬浮直接力控制，隔绝外部扰动，输出稳定的控制力和控制力矩。

2.根据权利要求1所述的对日惯性定向的主从非接触双超卫星平台，其特征在于，所述载荷舱为六面体构型，采用对接于平台舱上部的构型设计方法，组装后安装于磁悬浮控制机构及对接锁紧解锁机构。

3.根据权利要求1所述的对日惯性定向的主从非接触双超卫星平台，其特征在于，所述载荷舱为六面体构型。