CN109850185B - 装载可展开天线与多光学相机的卫星结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种装载可展开天线与多光学相机的卫星结构包括天线机构、光学相机机构、卫星部以及连接承载机构；所述天线机构、光学相机机构以及连接承载机构均设置在卫星部上；所述卫星部包括主被动一体化探测仪探测头部(3)；所述主被动一体化探测仪探测头部(3)包括主动馈源子阵(301)、被动馈源子阵(302)；所述连接承载机构包括载荷舱支撑框架(2)；所述主动馈源子阵(301)设置在载荷舱支撑框架(2)的顶部；所述被动馈源子阵(302)设置在载荷舱支撑框架(2)的侧部。本发明提供的装载可展开天线与多光学相机的卫星结构基于主被动一体化微波载荷和多种光学相机联合对地观测的探测要求，充分利用运载火箭的包络尺寸。

Description

装载可展开天线与多光学相机的卫星结构

技术领域

本发明属于卫星结构领域，具体地，涉及一种装载可展开天线与多光学相机的卫星结构。

背景技术

随着我国航天事业的快速发展，遥感应用需求对探测目标的探测精度要求越来越高。根据对探测目标的遥感反演模型分析，需要联合使用微波载荷和光学载荷对地物目标进行探测，进而获得满足应用需求的探测精度。

专利文献申请号为CN201510947443.6，公布号为CN105501471A公开了一种装载双反射面大型可展开天线的卫星构型，通过保证馈源阵、主反射面和副反射面之间在轨飞行状态的相对位置关系，在满足运载火箭整流罩包络和大型可展开天线可正确展开的约束条件下，通过设计桁架结构形式的载荷舱，合理布局和放置，优化了主传力路径设计，可以保证大型可展开天线在收拢状态下结构空间的紧凑、合理，同时满足大型可展开天线的展开路径需求，并通过充分利用运载火箭提供的包络空间保证了卫星太阳电池阵的面积。该专利文献叙述了装载双反射面大型可展开天线的卫星构型，但无法满足遥感应用卫星大型可展开天线和多光学相机同时装载和工作的要求。为了满足遥感卫星对卫星需要装载大型可展开天线和多光学相机，同时在运载整流罩的约束下，对装载大型可展开天线与多光学相机的卫星构型设计提出了苛刻的限制要求。

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装载可展开天线与多光学相机的卫星结构。

根据本发明提供的一种装载可展开天线与多光学相机的卫星结构，包括天线机构、光学相机机构、卫星部以及连接承载机构；

所述天线机构、光学相机机构以及连接承载机构均设置在卫星部上；

所述卫星部包括主被动一体化探测仪探测头部；

所述主被动一体化探测仪探测头部包括主动馈源子阵、被动馈源子阵；

所述连接承载机构包括载荷舱支撑框架；

所述主动馈源子阵设置在载荷舱支撑框架的顶部；

所述被动馈源子阵设置在载荷舱支撑框架的侧部。

优选地，卫星部，还包括卫星平台、太阳帆板；

所述太阳帆板设置在卫星平台的侧部。

优选地，所述天线机构包括天线反射面，天线展开臂、对地数传天线以及对天测控天线；

所述天线反射面通过天线展开臂与卫星平台连接；

所述对地数传天线设置在卫星平台的一侧；

所述对天测控天线设置在卫星平台的另一侧；

所述天线反射面包括展开桁架组件、反射网；

所述反射网设置在展开桁架组件上。

优选地，还包括标源机构；

所述标源机构包括热定标源和冷定标源；

所述热定标源和冷定标源均设置在载荷舱支撑框架上；

根据卫星轨道，所述冷定标源朝向冷空。

优选地，所述天线展开臂通过天线展开臂旋转关节实现折叠收拢动作；

通过展开桁架组件实现反射网收拢展开动作。

优选地，所述光学相机机构包括第一光学相机、第二光学相机以及第三光学相机；

所述载荷舱支撑框架内设置有载荷舱框架安装板；

所述第一光学相机、第二光学相机折叠收拢设置在卫星平台的顶部；

所述第三光学相机折叠收拢设置在载荷舱框架安装板上。

优选地，所述天线机构，还包括天线反射面上捆扎包带结构、天线反射面下捆扎包带结构；

所述天线反射面上捆扎包带结构、天线反射面下捆扎包带结构构成天线反射面的夹持件；

当天线反射面上捆扎包带结构卡扣、天线反射面下捆扎包带结构的卡扣均松开时，所述展开桁架组件将反射网展开，记为展开状态；

当天线反射面上捆扎包带结构卡扣、天线反射面下捆扎包带结构的卡扣均将天线反射面4夹持住或通过卡扣扣紧时，所述展开桁架组件将反射网收拢在天线展开臂的侧部，记为收拢状态。

优选地，所述天线机构设置在载荷舱支撑框架的一侧；

所述光学相机机构设置在载荷舱支撑框架的另一侧。

优选地，天线反射面上捆扎包带结构卡扣、天线反射面下捆扎包带结构均设置为镂空结构。

优选地，所述标源机构设置在卫星部和天线机构之间。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明提供的装载可展开天线与多光学相机的卫星结构基于主被动一体化微波载荷和多种光学相机联合对地观测的探测要求，充分利用运载火箭的包络尺寸，提供了一种装载大型可展开天线和多光学相机的卫星构型。

2、本发明提供的装载可展开天线与多光学相机的卫星结构中的卫星平台采用承力筒和侧板的结构承力形式，设计了载荷支撑框架，卫星构型结构具有高刚度、高稳定、可同时满足微波载荷主被动一体化探测仪探测头部和多光学相机的装载。

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为本发明提供的装载可展开天线与多光学相机的卫星结构的发射状态结构示意图。

图2为本发明提供的装载可展开天线与多光学相机的卫星结构的飞行状态结构示意图。

图3为本发明提供的天线反射面发射状态示意图。

图4为本发明提供的天线反射面展开状态示意图。

图5为本发明提供的天线反射面示意图。

图6为本发明提供的装载可展开天线与多光学相机的卫星正视图。

图7为本发明提供的装载可展开天线与多光学相机的卫星侧视图。

图8为本发明提供的装载可展开天线与多光学相机的卫星俯视图。

图9至图14为本发明提供的装载可展开天线与多光学相机的卫星可展开天线展开过程图；其中，图9为卫星初始状态或收拢状态；图10至13为卫星从收拢状态至展开状态的过程图；图14为卫星完全展开的结构图。

下表为说明书附图中的各个附图标记的含义：

卫星平台1	第三光学相机9
		载荷舱支撑框架2	热定标源10
主被动一体化探测仪探测头部3	冷定标源11
		主动馈源子阵301	对地数传天线12
被动馈源子阵302	对天测控天线13
		天线反射面4	展开桁架组件14
天线展开臂5	反射网15
		太阳帆板6	天线反射面上捆扎包带结构16
第一光学相机7	天线展开臂旋转关节17
		第二光学相机8	天线反射面下捆扎包带结构18
	载荷舱框架安装板19

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。

本发明提供的一种装载可展开天线与多光学相机的卫星结构，包括天线机构、光学相机机构、卫星部以及连接承载机构；所述天线机构、光学相机机构以及连接承载机构均设置在卫星部上；所述卫星部包括主被动一体化探测仪探测头部3；所述主被动一体化探测仪探测头部3包括主动馈源子阵301、被动馈源子阵302；所述连接承载机构包括载荷舱支撑框架2；所述主动馈源子阵301设置在载荷舱支撑框架2的顶部；所述被动馈源子阵302设置在载荷舱支撑框架2的侧部。

本发明提供的装载可展开天线与多光学相机的卫星结构，卫星部，还包括卫星平台1、太阳帆板6；所述太阳帆板6设置在卫星平台1的侧部。

所述天线机构包括天线反射面4，天线展开臂5、对地数传天线12以及对天测控天线13；所述天线反射面4通过天线展开臂5与卫星平台1连接；所述对地数传天线12设置在卫星平台1的一侧；所述对天测控天线13设置在卫星平台1的另一侧；所述天线反射面4包括展开桁架组件14、反射网15；所述反射网15设置在展开桁架组件14上。

本发明提供的装载可展开天线与多光学相机的卫星结构，还包括标源机构；所述标源机构包括热定标源10和冷定标源11；所述热定标源10和冷定标源11均设置在载荷舱支撑框架2上；根据卫星轨道，所述冷定标源11朝向冷空。

所述天线展开臂5通过天线展开臂旋转关节17实现折叠收拢动作；通过展开桁架组件14实现反射网15收拢展开动作。

所述光学相机机构包括第一光学相机7、第二光学相机8以及第三光学相机9；所述载荷舱支撑框架2内设置有载荷舱框架安装板19；所述第一光学相机7、第二光学相机8折叠收拢设置在卫星平台的顶部；所述第三光学相机9折叠收拢设置在载荷舱框架安装板19上。

所述天线机构，还包括天线反射面上捆扎包带结构16、天线反射面下捆扎包带结构18；所述天线反射面上捆扎包带结构16、天线反射面下捆扎包带结构18构成天线反射面4的夹持件；当天线反射面上捆扎包带结构16卡扣、天线反射面下捆扎包带结构18的卡扣均松开时，所述展开桁架组件14将反射网15展开，记为展开状态；当天线反射面上捆扎包带结构16卡扣、天线反射面下捆扎包带结构18的卡扣均将天线反射面4夹持住或通过卡扣扣紧时，所述展开桁架组件14将反射网15收拢在天线展开臂5的侧部，记为收拢状态。需要说明的是，上述卡扣仅为本发明的一种实施方式，例如天线反射面上捆扎包带结构16、天线反射面下捆扎包带结构18也可以通过机械手夹持天线反射面4或通过其他任何夹持部件进而实现夹持天线反射面4的目的均在本发明的保护范围内。

所述天线机构设置在载荷舱支撑框架2的一侧；所述光学相机机构设置在载荷舱支撑框架2的另一侧。

天线反射面上捆扎包带结构16卡扣、天线反射面下捆扎包带结构18均设置为镂空结构；从而满足卫星减重设计。所述标源机构设置在卫星部和天线机构之间。

下面针对本发明提供的装载可展开天线与多光学相机的卫星结构进行进一步说明：

本发明针对一维综合孔径体制的大型可展开天线和多光学相机同时装星观测的要求，提供了一种充分利用包络空间、优化传力路径，满足大型可展开天线收拢和在轨展开、微波载荷和光学相机联合工作的卫星构型。

如图1、图2所示，优选地，本发明提供了装载可展开天线与多光学相机的卫星结构(以下简称卫星)，所述卫星平台1采用正四边形六面体，正四边形截面尺寸为2000mm×2000mm，平台高度为1400mm。安装在卫星平台1顶板的载荷舱支撑框架2高度尺寸为2110mm，微波载荷主被动一体化探测仪探测头部3尺寸为7m×2m，抛物面的天线反射面4展开后直径达17.3m，收拢截面尺寸为1400mm×130mm。要求卫星飞行时，主被动一体化探测仪探测头部3和天线反射面4之间保持预设的空间几何关系。

为了满足用于发射该卫星长征系列运载火箭的整流罩要求本发明提供的卫星包络小于Ф3550mm，将被动一体化探测仪探测头部3分成三块子阵，其中被动一体化探测仪探测头部3的主动馈源子阵301安装在载荷支撑框架2顶上，主被动一体化探测仪探测头部3的被动馈源子阵302通过解锁分离装置压紧收拢在载荷支撑框架2两侧。为保证卫星在轨飞行时主被动一体化探测仪探测头部3与天线反射面4的相对位置关系，大型可展开天线，即天线机构通过天线展开臂5收拢在卫星平台1上；为满足卫星在运载火箭主动段振动环境，天线反射面4采取方形包带将其收拢，提高天线反射面4收拢连接刚度。天线反射面4在卫星入轨太阳帆板展开后通过天线展开臂5伸展展开，天线反射面4通过展开机构展开。

所述天线反射面4包括天线反射面可展开桁架组件14、天线反射面反射网15。

所述第一光学相机7和第二光学相机8安装通过螺钉安装在卫星平台1顶板上，第三光学相机9安装在载荷舱框架安装板19上，载荷舱框架安装板19与载荷舱支撑框架2连接。

所述热定标源10和冷定标源11通过载荷舱框架安装板19布局在框架，即载荷舱支撑框架2上，其中，冷定标源11根据卫星轨道朝向冷空，实现卫星高灵敏度的探测和主被动一体化探测仪要求每轨都需要进行定标的要求。

本发明提供的一种装载大型可展开天线与多光学相机的卫星构型，卫星以水平方式在轨运行；为满足卫星微波载荷和光学载荷在轨同时开机工作的需求，卫星平台1采用双翼方案，太阳帆板6发射时收拢在卫星平台1侧板，卫星入轨后，太阳帆板6通过火工品起爆解锁展开。

卫星平台1对地面侧侧板外侧布置两套对地数传天线12，满足微波载荷和光学相机数据同时观测数据量大的要求；卫星平台1对天面侧侧板外侧布置测控天线13。

如图9至14所示，描述本发明提供的卫星的收拢展开过程及部件的结构：

首先，在收拢状态下：

如前述所述，光学相机机构中的第一光学相机7、第二光学相机8以及第三光学相机9均折叠设置在载荷舱支撑框架2的一侧，构成光学相机容纳空间；具体地，所述第一光学相机7、第二光学相机8均设置在卫星部和第三光学相机9之间；换句话说，所述第一光学相机7、第二光学相机8均设置在卫星部中的卫星平台1的顶部，或所述卫星平台设置在所述第一光学相机7、第二光学相机8这两者的一侧；所述第三光学相机9设置在第一光学相机7、第二光学相机8这两者的另一侧。

所述天线机构中的天线反射面4通过展开桁架组件14的衍架结构将反射网15收拢在载荷舱支撑框架2的另一侧，构成天线机构容纳空间；同时通过天线反射面上捆扎包带结构16、天线反射面下捆扎包带结构18这两者的卡扣约束，沿横向将天线反射面4扣紧从而实现天线反射面4的收拢状态。

所述主被动一体化探测仪探测头部3的主动馈源子阵301设置在载荷舱支撑框架2的顶部；所述被动馈源子阵302设置在载荷舱支撑框架2的侧部。所述热定标源10和冷定标源11通过载荷舱框架安装板19设置在载荷舱支撑框架2上。

其次，在完全展开状态下：

需要说明的是完全展开状态指的是天线机构和卫星部在深空中完全舒展开的状态，具体可以结合图2、图14以及下面结构说明进行进一步的理解：

如图2、图14所示，依次松开天线反射面上捆扎包带结构16、天线反射面下捆扎包带结构18后，所述天线反射面4的结构完全展开，此时所述天线展开臂5通过天线展开臂旋转关节17完全伸长。

如图2所示，所述被动馈源子阵302设置在主动馈源子阵301的两侧；所述主被动一体化探测仪探测头部3从载荷舱支撑框架2伸出并设置在载荷舱支撑框架2的一侧；所述第一光学相机7、第二光学相机8、第三光学相机9以及对地数传天线12均设置在卫星平台1的下部；所述载荷舱支撑框架2的另一侧设置卫星平台1；所述卫星平台1的上部通过天线展开臂5与天线机构相连接；所述卫星平台1的两侧分别设置有太阳帆板6，所述太阳帆板6构成卫星平台1的双翼。所述标源机构的热定标源10、冷定标源11均设置在光学相机机构的上部。

在从收拢到展开状态过程中：

如图9所示，首先，所述天线反射面上捆扎包带结构16分别与天线反射面4、卫星平台1结构解除约束；如图10所示，第二步，所述天线展开臂5开始展开，此时天线反射面下捆扎包带结构18使天线机构捆扎在天线展开臂5上；如图11所示，第三步，天线展开臂5通过旋转关节17转动，使天线展开臂5展开到预设位置上；如图12所示，第四步，天线反射面下捆扎包带结构18与天线展开臂5解除约束，仅天线反射面4从天线反射面下捆扎包带结构18脱出；第图13所示，第五步，天线反射面4展开前位置调整；如图14所示，最后，天线反射面4展开到位。这里所述的解除约束相当于上述提到的卡扣松开。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明/实用新型的限制。

需要说明的是，本发明使用的序数形容词“第一”、“第二”及“第三”等用来描述共同的对象，仅表示指代相同对象的不同实例，而并不是要暗示这样描述的对象必须采用给定的顺序，无论是时间地、空间地、排序地或任何其它方式。

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。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (7)

1.一种装载可展开天线与多光学相机的卫星结构，其特征在于，包括天线机构、光学相机机构、卫星部以及连接承载机构；

所述天线机构、光学相机机构以及连接承载机构均设置在卫星部上；

所述卫星部包括主被动一体化探测仪探测头部(3)；

所述主被动一体化探测仪探测头部(3)包括主动馈源子阵(301)、被动馈源子阵(302)；

所述连接承载机构包括载荷舱支撑框架(2)；

所述主动馈源子阵(301)设置在载荷舱支撑框架(2)的顶部；

所述被动馈源子阵(302)设置在载荷舱支撑框架(2)的侧部；

所述天线机构包括天线反射面(4)，天线展开臂(5)、对地数传天线(12)以及对天测控天线(13)；

所述天线反射面(4)通过天线展开臂(5)与卫星平台(1)连接；

所述对地数传天线(12)设置在卫星平台(1)的一侧；

所述对天测控天线(13)设置在卫星平台(1)的另一侧；

所述天线反射面(4)包括展开桁架组件(14)、反射网(15)；

所述反射网(15)设置在展开桁架组件(14)上；

所述天线展开臂(5)通过天线展开臂旋转关节(17)实现折叠收拢动作；

通过展开桁架组件(14)实现反射网(15)收拢展开动作；

所述天线机构，还包括天线反射面上捆扎包带结构(16)、天线反射面下捆扎包带结构(18)；

所述天线反射面上捆扎包带结构(16)、天线反射面下捆扎包带结构(18)构成天线反射面(4)的夹持件；

当天线反射面上捆扎包带结构(16)卡扣、天线反射面下捆扎包带结构(18)的卡扣均松开时，所述展开桁架组件(14)将反射网(15)展开，记为展开状态；

当天线反射面上捆扎包带结构(16)卡扣、天线反射面下捆扎包带结构(18)的卡扣均将天线反射面(4) 夹持住或通过卡扣扣紧时，所述展开桁架组件(14) 将反射网(15)收拢在天线展开臂(5)的侧部，记为收拢状态。

2.根据权利要求1所述的装载可展开天线与多光学相机的卫星结构，其特征在于，卫星部，还包括卫星平台(1)、太阳帆板(6)；

所述太阳帆板(6)设置在卫星平台(1)的侧部。

3.根据权利要求1所述的装载可展开天线与多光学相机的卫星结构，其特征在于，还包括标源机构；

所述标源机构包括热定标源(10)和冷定标源(11)；

所述热定标源(10)和冷定标源(11)均设置在载荷舱支撑框架(2)上；

根据卫星轨道，所述冷定标源(11)朝向冷空。

4.根据权利要求1所述的装载可展开天线与多光学相机的卫星结构，其特征在于，所述光学相机机构包括第一光学相机(7)、第二光学相机(8)以及第三光学相机(9)；

所述载荷舱支撑框架(2)内设置有载荷舱框架安装板(19)；

所述第一光学相机(7)、第二光学相机(8)折叠收拢设置在卫星平台(1)的顶部；

所述第三光学相机(9)折叠收拢设置在载荷舱框架安装板(19)上。

5.根据权利要求1所述的装载可展开天线与多光学相机的卫星结构，其特征在于，所述天线机构设置在载荷舱支撑框架(2)的一侧；

所述光学相机机构设置在载荷舱支撑框架(2)的另一侧。

6.根据权利要求1所述的装载可展开天线与多光学相机的卫星结构，其特征在于，天线反射面上捆扎包带结构(16)卡扣、天线反射面下捆扎包带结构(18)均设置为镂空结构。

7.根据权利要求3所述的装载可展开天线与多光学相机的卫星结构，其特征在于，所述标源机构设置在卫星部和天线机构之间。

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