CN108146659A - 卫星姿态控制磁力矩、卫星姿态控制系统及卫星 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种卫星姿态控制磁力矩，所述卫星姿态控制磁力矩包括控制电脑、磁力擦写控制电路与永磁型磁体，所述控制电脑用于传输磁矩写入信号与磁矩擦写信号，所述磁力擦写控制电路在接收到磁矩写入信号时对该永磁型磁体写入额定磁矩，并且在接收到磁矩擦写信号时擦除该永磁型磁体的磁性，本发明实施例的卫星姿态控制磁力矩不仅完成姿态控制需要的时间大大减少，同时也更节省能源，更可靠。本发明还提供了一种卫星姿态控制系统及卫星。

Description

卫星姿态控制磁力矩、卫星姿态控制系统及卫星

技术领域

本发明涉及一种卫星姿态控制磁力矩、卫星姿态控制系统及卫星。

背景技术

卫星姿态控制系统作用于保障卫星飞行过程中的稳定性，具有保持或按需求改变卫星在空间中定向的作用。在卫星的实际运用中，大部分飞行任务都需要卫星在稳定的飞行姿态中完成，其中一些飞行任务甚至需要控制卫星的姿态，因而姿态控制技术(attitudecontrol)对于卫星的应用起着至关重要的作用。

现代小卫星的姿态控制系统需要满足高效可靠的要求，因此磁力矩器必须要结构简单、工作时间长、高效率和可靠性高的特点。传统的电磁圈磁力矩是通过电流产电生磁场，输出磁矩时需要持续性的电流输入，因此耗电量大，同时因为卫星自身电力能源有限，使得电磁力矩效率较低。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本发明的一个目的在于提出一种卫星姿态控制磁力矩，所述卫星姿态控制磁力矩包括控制电脑、磁力擦写控制电路与永磁型磁体，所述控制电脑用于传输磁矩写入信号与磁矩擦写信号，所述磁力擦写控制电路在接收到磁矩写入信号时对该永磁型磁体写入额定磁矩，并且在接收到磁矩擦写信号时擦除该永磁型磁体的磁性，本发明实施例的卫星姿态控制磁力矩只在对永磁型磁体磁性进行擦写时需要输入高压电流，工作状态下基本依靠永磁体本身的磁矩完成姿态控制，因此不仅功耗更低而且还能输出比一般传统电磁体更强大的磁力矩；通过瞬间高压电流生成的磁场为永磁体写上磁性，这种方法产生的磁场强度要比单纯使用电磁线圈强大许多，不仅完成姿态控制需要的时间大大减少，同时也更节省能源，更可靠。本发明的另一个目的在于提出一种卫星姿态控制系统及卫星。

根据本发明的卫星姿态控制磁力矩，所述卫星姿态控制磁力矩包括控制电脑，所述控制电脑用于传输磁矩写入信号与磁矩擦写信号；磁力擦写控制电路，所述磁力擦写控制电路与所述控制电脑相连，用于接收所述磁矩写入信号与所述磁矩擦写信号；以及永磁型磁体，所述永磁型磁体与所述磁力擦写控制电路相连，所述磁力擦写控制电路还用于在接收所述磁矩写入信号时对所述永磁型磁体写入额定磁矩以及在接收所述磁矩擦写信号时擦除所述永磁型磁体的磁矩。

根据本发明的卫星姿态控制磁力矩，所述卫星姿态控制磁力矩包括控制电脑、磁力擦写控制电路与永磁型磁体，所述控制电脑用于传输磁矩写入信号与磁矩擦写信号，所述磁力擦写控制电路在接收到磁矩写入信号时对该永磁型磁体写入额定磁矩，并且在接收到磁矩擦写信号时擦除该永磁型磁体的磁性，本发明实施例的卫星姿态控制磁力矩只在对永磁型磁体磁性进行擦写时需要输入高压电流，工作状态下基本依靠永磁体本身的磁矩完成姿态控制，因此不仅功耗更低而且还能输出比一般传统电磁体更强大的磁力矩；通过瞬间高压电流生成的磁场为永磁体写上磁性，这种方法产生的磁场强度要比单纯使用电磁线圈强大许多，不仅完成姿态控制需要的时间大大减少，同时也更节省能源，更可靠。

另外，根据本发明上述的卫星姿态控制磁力矩，还可以具有如下附加的技术特征：

所述额定磁矩可与地磁场相互作用。

所述永磁型磁体为磁棒。

所述磁棒是铝镍钴合金磁棒。

所述磁棒上设置一电磁线圈，所述电磁线圈通过晶体闸管连接电容组，所述电容组连接变压单元，所述磁力擦写控制电路通过控制器控制晶体闸管以擦除所述永磁型磁体的磁矩。

本发明还提供了一种卫星姿态控制系统，所述卫星姿态控制系统包括卫星星载电脑，所述卫星星载电脑用于发出磁矩写入信号与磁矩擦写信号，以及上述结构的卫星姿态控制磁力矩，所述卫星姿态控制磁力矩与所述卫星星载电脑相连，用于接收所述磁矩写入信号与所述磁矩擦写信号。所述卫星姿态控制磁力矩与动量轮或重力梯度相结合。

本发明还提供了一种卫星，所述卫星包括上述结构的卫星姿态控制系统。

所述卫星是小卫星或低级别卫星。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明的一个实施例的卫星姿态控制磁力矩的结构框图；以及

图2是本发明的一个实施例的卫星姿态控制系统的结构框图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明提供了一种卫星姿态控制磁力矩，所述卫星姿态控制磁力矩应用于一卫星中，用于对该卫星的卫星姿态控制系统进行调整，从而满足卫星飞行过程中的稳定性。

星载电源系统，所述星载电源系统用于为卫星供电，保证卫星能够实现其基本功能。

图1是本发明的一个实施例的卫星姿态控制磁力矩的结构框图；图2是本发明的一个实施例的卫星姿态控制系统的结构框图。参考图1-图2，本发明提供了一种卫星姿态控制磁力矩10，所述卫星姿态控制磁力矩10包括控制电脑100、磁力擦写控制电路200与永磁型磁体300。

控制电脑100用于传输磁矩写入信号与磁矩擦写信号。

磁力擦写控制电路20与控制电脑100相连，用于接收所述磁矩写入信号与所述磁矩擦写信号。

永磁型磁体300与磁力擦写控制电路200相连，所述磁力擦写控制电路200还用于在接收所述磁矩写入信号时对所述永磁型磁体300写入额定磁矩以及在接收所述磁矩擦写信号时擦除所述永磁型磁体300的磁矩。具体地，控制电脑300在接收到卫星的姿态调整指令后，通过计算出需要对该永磁型磁体300写入的磁性强度与时间，而后控制磁力擦写控制电路200对该永磁型磁体300进行写入和擦除的操作。

在具体实施中，所述额定磁矩可与地磁场相互作用。具体地，永磁型磁体300产生的磁矩与地磁场相互作用，产生控制卫星姿态的磁力矩。本发明实施例的卫星姿态控制磁力矩可以与动量轮或是重力梯度结合，作为控制卫星姿态的主要手段或是备份和应急手段。相比与动量轮，卫星姿态控制磁力矩没有活动的部件，因而功耗更低、可靠性更高。

在具体实施中，所述永磁型磁体300为磁棒，所述磁棒是铝镍钴合金磁棒。本发明实施例的永磁型磁体300可以包括多种形式，例如条形磁体、U形磁体、磁棒等，在本实施例中，所述永磁型磁体300是以一磁棒为例。

在具体实施中，所述磁棒上设置一电磁线圈，所述电磁线圈通过一晶体闸管连接一电容组，所述电容组连接一变压单元，所述变压单元用于接收所述磁矩写入信号与所述磁矩擦写信号。具体地，电永磁磁棒上缠绕着电磁线圈，电磁线圈通过晶体闸管桥连接到电容组上，而电容组则连接在变压单元上。当单片机接收到控制信号时，其会下达指令通过变压器对电容组输入一个额定的高电压，从而在连接着电容组的电磁线圈内产生瞬时的高电压电流，磁圈内的高电压电流便会在一瞬间内形成强大的电磁场，从而对磁棒的磁性进行擦写，最后达到擦掉磁棒自身磁性或是写上额定磁性的效果。

本发明实施例的卫星姿态控制磁力矩与传统磁力矩器最大的不同点在于：传统磁力矩器是通过对电磁线圈持续输入电流产生磁矩，而本发明依靠的是永磁本身的磁场产生磁矩，电磁线圈只起到了对永磁体进行磁性擦写的作用。在工作状态下，传统磁力矩器需要持续的输入能源，而本发明的电永磁体磁力矩器却只需要在对永磁体进行磁性擦写的一瞬间输入能量，一般情况下是依靠永磁体上被写上的磁场产生电矩。

本发明还提供了一种卫星姿态控制系统，所述卫星姿态控制系统包括卫星星载电脑20，所述卫星星载电脑20用于发出磁矩写入信号与磁矩擦写信号，以及上述结构的卫星姿态控制磁力矩10，所述卫星姿态控制磁力矩10与所述卫星星载电脑20相连，用于接收所述磁矩写入信号与所述磁矩擦写信号。具体地，控制电脑300接收到卫星星载电脑20的姿态调整指令后，计算出需要对永磁型磁体300写入的磁性强度与时间，而后控制磁力擦写控制电路200对该永磁型磁体300进行写入与擦除。

在具体实施中，所述卫星姿态控制磁力矩10与动量轮或重力梯度相结合。具体地，卫星姿态控制磁力矩10可以与动量轮或是重力梯度结合，作为控制卫星姿态的主要手段或是备份和应急手段。相比与动量轮，磁力矩器没有活动的部件，因而功耗更低可靠性更高。

本发明还提供了一种卫星，所述卫星包括上述结构的卫星姿态控制系统。

在具体实施中，所述卫星是小卫星或者其他低级别卫星。在本实施例中，所述卫星是以一单轴纳米级卫星为例。具体地，以单轴纳米级卫星的姿态控制系统为例，在此实施例中运用铝镍钴合金作为磁棒，一般情况下磁棒本身是不带任何磁性，只有当需要完成姿态控制时才会为磁棒写入磁矩，而在完成任务后即把磁矩擦去。当卫星需要完成姿态控制时，对控制器发送指令，单片机接收到指令后对磁棒进行磁矩的写入，然后磁棒本身的磁矩与地磁场相互作用，在卫星身上产生一个调整姿态的角速度，完成姿态调整后单片机便会下达指令把磁棒上的磁矩擦去，整个过程中只有在进行磁矩写入及擦去时需要消耗能量，非常节能；同时其通过永磁产生的磁矩大大强于传统的电磁体磁矩，能够更快的完成卫星的姿态控制，更有效率更节省时间。

同时该永磁型磁力矩还具有可拆分的特点，可以拆分成若干小型磁力矩并分别进行控制，由此，更增加了卫星的模块化程度，提高了灵活性与可靠性。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换。

Claims (9)

1.一种卫星姿态控制磁力矩，其特征在于，包括：

控制电脑，所述控制电脑用于传输磁矩写入信号与磁矩擦写信号；

磁力擦写控制电路，所述磁力擦写控制电路与所述控制电脑相连，用于接收所述磁矩写入信号与所述磁矩擦写信号；以及

永磁型磁体，所述永磁型磁体与所述磁力擦写控制电路相连，所述磁力擦写控制电路还用于在接收所述磁矩写入信号时对所述永磁型磁体写入额定磁矩以及在接收所述磁矩擦写信号时擦除所述永磁型磁体的磁矩。

2.根据权利要求1所述的卫星姿态控制磁力矩，其特征在于，所述额定磁矩可与地磁场相互作用。

3.根据权利要求1所述的卫星姿态控制磁力矩，其特征在于，所述永磁型磁体为磁棒。

4.根据权利要求2所述的卫星姿态控制磁力矩，其特征在于，所述磁棒是铝镍钴合金磁棒。

5.根据权利要求2所述的卫星姿态控制磁力矩，其特征在于，所述磁棒上设置一电磁线圈，所述电磁线圈通过晶体闸管连接电容组，所述电容组连接变压单元，所述磁力擦写控制电路通过控制器控制晶体闸管以擦除所述永磁型磁体的磁矩。

6.一种卫星姿态控制系统，其特征在于，包括卫星星载电脑，所述卫星星载电脑用于发出磁矩写入信号与磁矩擦写信号，以及权利要求1-4中任一项所述的卫星姿态控制磁力矩，所述卫星姿态控制磁力矩与所述卫星星载电脑相连，用于接收所述磁矩写入信号与所述磁矩擦写信号。

7.根据权利要求6所述的卫星姿态控制系统，其特征在于，所述卫星姿态控制磁力矩与动量轮或重力梯度相结合。

8.一种卫星，其特征在于，包括权利要求6-7中任一项所述的卫星姿态控制系统。

9.根据权利要求8所述的卫星，其特征在于，所述卫星是小卫星或低级别卫星。