CN110991008A - 高保真可重构的卫星能源供给测试设备设计系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种高保真可重构的卫星能源供给测试设备设计系统，包括：高保真能源供给仿真模块：依据卫星在轨运行状态仿真生成高保真的卫星能源供给V/I控制参数，发送至可重构能源供给监控模块；可重构能源供给监控模块：接收V/I控制参数，重组电源模块硬件资源、控制电源模块输出以及监视电源模块工作状态；电源模块：输出卫星供电的电压电流。本发明通过软件动态重组技术，快速重构供电电源模块资源，满足不同拓扑卫星电源供电需求，同时高保真仿真卫星能源供给输出参数，控制电源模块输出高保真的V/I,验证卫星的能源设计，验证卫星整星工作的电气兼容性与能源管理能力，具有良好的工程应用价值。

Description

高保真可重构的卫星能源供给测试设备设计系统
技术领域
本发明涉及卫星电源系统，具体地说，涉及的是一种高保真可重构的卫星能源供给测试设备设计系统，应用于卫星综合测试中。
背景技术
卫星电源系统是卫星工作的心脏，直接影响在轨卫星的工作寿命，为了充分验证卫星的能源设计，发明了一种高保真可重构的卫星能源供给测试设备设计方法，该方法可快速重构电源模块硬件资源，适配S3R、S4R、MPPT等不同拓扑电源供电需求，高保真仿真卫星能源供给参数，控制相应分组电源模块输出高保真的V/I,高保真验证卫星的能源设计，验证卫星整星工作的电气兼容性与能源管理能力，具有良好地工程应用价值。
本发明就是为了解决高保真可重构的卫星能源供给测试设备设计问题的一种技术。目前没有发现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。
专利文献105865804B(申请号：201610237303.4)公开了一种分布式能源供给系统的台架测试系统及测试方法，包括台架，台架上设有功率跟随器组、燃料供给及采集系统、驱动系统控制系统、驱动系统、电池模拟器系统和分布式系统能量管理单元，分布式能源供给系统的台架测试系统还包括测试负载和测试负载控制系统，功率跟随器组内设有若干个功率跟随器，每个功率跟随器内均设有功率跟随器能量管理单元。
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高保真可重构的卫星能源供给测试设备设计系统。
根据本发明提供的根据本发明提供的一种高保真可重构的卫星能源供给测试设备设计系统，包括：
高保真能源供给仿真模块：依据卫星在轨运行状态仿真生成高保真的卫星能源供给V/I控制参数，发送至可重构能源供给监控模块；
可重构能源供给监控模块：接收V/I控制参数，重组电源模块硬件资源、控制电源模块输出以及监视电源模块工作状态；
电源模块：输出卫星供电的电压电流。
优选地，所述高保真能源供给仿真模块采用高精度实时仿真设计，用户设定卫星轨道参数及仿真时刻，控制仿真启停。
优选地，所述高保真能源供给仿真模块包括：
模块A：高保真能源供给仿真模块仿真卫星轨道，获得卫星轨道位置，确定卫星与太阳距离，得到卫星的阴影光照情况和光照强度；
模块B:仿真卫星姿态与帆板转动角度，获得太阳电池阵帆板光照角度，同时仿真星体遮挡情况，获得遮挡影响因子；
模块C:结合用户输入的性能衰减因子、温度参数，仿真输出此时卫星太阳电池阵列帆板的能源V/I参数，将V/I控制参数发送至可重构能源供给监控模块。
优选地，所述可重构能源供给监控模块：
重组与监控电源模块，通过电源模块分组重组技术，快速重组电源模块硬件资源，重构监控界面与底层功能，满足不同拓扑卫星电源的供电需求，实现能源供给监控的通用化设计。
优选地，所述所述拓扑卫星电源：包括：S3R、S4R、MPPT；
所述分组重组技术即为分组配置：软件界面、底层控制均依据分组配置重组，可重构软件人机界面与底层监控，实现能源供给设备的通用化。
优选地，所述可重构能源供给监控模块：
接收高保真能源供给仿真模块输出的能源设置参数，控制电源模块硬件，采集电源模块的输出状态、报警状态，可视化地呈现卫星能源供给测试设备的工作状态。
优选地，所述电源模块：用于硬件输出卫星供电的电压电流，采用货架式设计，包括：Keysight公司的E4360太阳能阵列模拟器，可仿真相应配置参数下的V/I能源输出，输出精度满足卫星测试需求。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明取得了如下的有益效果：
本发明提供了一种卫星能源供给测试设备的可重构高保真设计方法，通过软件动态重组技术，快速重构供电电源模块资源，满足不同拓扑卫星电源供电需求，同时高保真仿真卫星能源供给输出参数，控制电源模块输出高保真的V/I,验证卫星的能源设计，验证卫星整星工作的电气兼容性与能源管理能力，具有良好的工程应用价值。
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为高保真可重构的卫星能源供给测试设备设计方法示意图；
图2为卫星能源供给测试设备的高保真可重构实施方法流程示意图；
图3为卫星能源供给测试设备的可重构配置示意图；
图4不同分组配置下的重构界面示意图；
图5不同分组配置下的重构界面示意图。
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，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
根据本发明提供的一种高保真可重构的卫星能源供给测试设备设计系统，包括：
高保真能源供给仿真模块：依据卫星在轨运行状态仿真生成高保真的卫星能源供给V/I控制参数，发送至可重构能源供给监控模块；
可重构能源供给监控模块：接收V/I控制参数，重组电源模块硬件资源、控制电源模块输出以及监视电源模块工作状态；
电源模块：输出卫星供电的电压电流。
具体地，所述高保真能源供给仿真模块采用高精度实时仿真设计，用户设定卫星轨道参数及仿真时刻，控制仿真启停。
具体地，所述高保真能源供给仿真模块包括：
模块A：高保真能源供给仿真模块仿真卫星轨道，获得卫星轨道位置，确定卫星与太阳距离，得到卫星的阴影光照情况和光照强度；
模块B:仿真卫星姿态与帆板转动角度，获得太阳电池阵帆板光照角度，同时仿真星体遮挡情况，获得遮挡影响因子；
模块C:结合用户输入的性能衰减因子、温度参数，仿真输出此时卫星太阳电池阵列帆板的能源V/I参数，将V/I控制参数发送至可重构能源供给监控模块。
具体地，所述可重构能源供给监控模块：
重组与监控电源模块，通过电源模块分组重组技术，快速重组电源模块硬件资源，重构监控界面与底层功能，满足不同拓扑卫星电源的供电需求，实现能源供给监控的通用化设计。
具体地，所述所述拓扑卫星电源：包括：S3R、S4R、MPPT；
所述分组重组技术即为分组配置：软件界面、底层控制均依据分组配置重组，可重构软件人机界面与底层监控，实现能源供给设备的通用化。
具体地，所述可重构能源供给监控模块：
接收高保真能源供给仿真模块输出的能源设置参数，控制电源模块硬件，采集电源模块的输出状态、报警状态，可视化地呈现卫星能源供给测试设备的工作状态。
具体地，所述电源模块：用于硬件输出卫星供电的电压电流，采用货架式设计，包括：Keysight公司的E4360太阳能阵列模拟器，可仿真相应配置参数下的V/I能源输出，输出精度满足卫星测试需求。
下面通过优选例，对本发明进行更为具体地说明。
优选例1：
如图2所示，下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例
步骤一 建立能源仿真模型，含卫星构型、轨道仿真、姿态仿真、帆板模型等。
步骤二 用户设定轨道参数、仿真时间，开始仿真，生成相应的光照强度、光照角度、遮挡影响，结合用户设定的温度参数、衰减因子，生成相应的能源仿真V/I曲线。
步骤三 高保真能源供给仿真模块逐步仿真，实时生成能源仿真V/I曲线，V/I控制参数发送至可重构能源供给监控模块。
步骤四 一系列电源模块(如Keysight公司的E4360)组成电源阵，安装在立式机柜上。
步骤五 可重构能源供给监控模块(软件)重构电源阵，划分为供电阵m、充电阵n等不同分阵，分阵数量、大小可动态重构，满足S3R、S4R、MPPT等不同拓扑结构的卫星电源供电接口适配需求，动态重构设备监控界面，提供可视化的人机监控交互界面。
步骤六 可重构能源供给监控模块接收高保真能源供给仿真模块生成的V/I控制参数，控制电源模块输出高保真的V/I供电，满足卫星能源设计验证需求，同时实时监测能源供给状态，保障卫星供电安全。
综上，高保真实现卫星能源供给仿真，同时软件重构电源阵资源，快速适配不同卫星电源测试需求，验证卫星的能源设计，验证卫星整星工作的电气兼容性与能源管理能力，具有良好地工程应用价值。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
优选例2：
如图1所示，本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是提供一种高保真可重构的卫星能源供给测试设备设计方法,卫星能源供给测试设备采用实时仿真与可重构设计技术，设备包括高保真能源供给仿真模块(软件)、可重构能源供给监控模块(软件)和电源模块(硬件)，其中高保真能源供给仿真模块负责依据卫星在轨运行状态仿真生成高保真的卫星能源供给V/I控制参数，可重构能源供给监控模块负责重组电源模块硬件资源、控制电源模块输出以及监视电源模块工作状态，电源模块负责完成电源V/I输出，三者有机协同，实现高保真可重构的卫星能源供给。
①保真能源供给仿真模块：采用高精度实时仿真设计，用户设定卫星轨道参数及仿真时刻，控制仿真启停；高保真能源供给仿真模块仿真卫星轨道，获得卫星轨道位置，确定卫星与太阳距离，得到卫星的阴影光照情况和光照强度，再进一步仿真卫星姿态与帆板转动角度，获得太阳电池阵帆板光照角度，同时仿真星体遮挡情况，获得遮挡影响因子，最后结合用户输入的性能衰减因子、温度参数，仿真输出此时卫星太阳电池阵列帆板的能源V/I参数，将V/I控制参数发送至可重构能源供给监控模块。依据以上仿真流程逐步仿真，实时生成相应的V/I控制参数，发送至可重构能源供给监控模块。
②可重构能源供给监控模块：用于重组与监控电源模块，通过电源模块分组重组技术，快速重组电源模块硬件资源，重构监控界面与底层功能，满足S3R、S4R、MPPT等不同拓扑卫星电源供电需求，实现能源供给监控的通用化设计。该模块接收①高保真能源供给仿真模块输出的能源设置V/I参数，控制电源模块硬件，采集电源模块的输出状态、报警状态，可视化地呈现卫星能源供给测试设备的工作状态。
所述通用化:见附图3、4、5，通过分组配置与相应的监控界面重构，可以在不修改软件、仅通过配置项的情况下，快速调整硬件电源模块的监控组合，满足不同卫星电源控制器的供充电分阵组合需求(比如A星有10路供电阵、6充电阵、1路涓流阵，B星有4路供电阵、10路供充阵、8路充电阵，只需更改分组组合配置，即可实现软件功能的快速重构，由A星能源监控软件转为B星能源监控软件，从而实现能源监控软件通用化)
③电源模块：用于硬件输出卫星供电的电压电流，采用货架式设计，如Keysight公司的E4360太阳能阵列模拟器，可以仿真相应配置参数下的V/I能源输出，输出精度满足卫星测试需求。
综上，实现高保真可重构的卫星能源供给测试设备设计，通过软件动态重组技术，快速重构供电电源模块资源，满足不同拓扑卫星电源供电需求，同时高保真仿真卫星能源供给输出参数，控制电源模块输出高保真的V/I,高保真验证卫星的能源设计，验证卫星整星工作的电气兼容性与能源管理能力，具有良好地工程应用价值。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。
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)

1.一种高保真可重构的卫星能源供给测试设备设计系统，其特征在于，包括：
高保真能源供给仿真模块：依据卫星在轨运行状态仿真生成高保真的卫星能源供给V/I控制参数，发送至可重构能源供给监控模块；
可重构能源供给监控模块：接收V/I控制参数，重组电源模块硬件资源、控制电源模块输出以及监视电源模块工作状态；
电源模块：输出卫星供电的电压电流。
2.根据权利要求1所述的高保真可重构的卫星能源供给测试设备设计系统，其特征在于，所述高保真能源供给仿真模块采用高精度实时仿真设计，用户设定卫星轨道参数及仿真时刻，控制仿真启停。
3.根据权利要求1所述的高保真可重构的卫星能源供给测试设备设计系统，其特征在于，所述高保真能源供给仿真模块包括：
模块A：高保真能源供给仿真模块仿真卫星轨道，获得卫星轨道位置，确定卫星与太阳距离，得到卫星的阴影光照情况和光照强度；
模块B:仿真卫星姿态与帆板转动角度，获得太阳电池阵帆板光照角度，同时仿真星体遮挡情况，获得遮挡影响因子；
模块C:结合用户输入的性能衰减因子、温度参数，仿真输出此时卫星太阳电池阵列帆板的能源V/I参数，将V/I控制参数发送至可重构能源供给监控模块。
4.根据权利要求1所述的高保真可重构的卫星能源供给测试设备设计系统，其特征在于，所述可重构能源供给监控模块：
重组与监控电源模块，通过电源模块分组重组技术，快速重组电源模块硬件资源，重构监控界面与底层功能，满足不同拓扑卫星电源的供电需求，实现能源供给监控的通用化设计。
5.根据权利要求4所述的高保真可重构的卫星能源供给测试设备设计系统，其特征在于，所述所述拓扑卫星电源：包括：S3R、S4R、MPPT；
所述分组重组技术即为分组配置：软件界面、底层控制均依据分组配置重组，可重构软件人机界面与底层监控，实现能源供给设备的通用化。
6.根据权利要求1所述的高保真可重构的卫星能源供给测试设备设计系统，其特征在于，所述可重构能源供给监控模块：
接收高保真能源供给仿真模块输出的能源设置参数，控制电源模块硬件，采集电源模块的输出状态、报警状态，可视化地呈现卫星能源供给测试设备的工作状态。
7.根据权利要求1所述的高保真可重构的卫星能源供给测试设备设计系统，其特征在于，所述电源模块：用于硬件输出卫星供电的电压电流，采用货架式设计，包括：Keysight公司的E4360太阳能阵列模拟器，可仿真相应配置参数下的V/I能源输出，输出精度满足卫星测试需求。
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