CN113125181B - 一种卫星热控检测方法与系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于数据库管理系统的卫星热控检测方法，包括以下步骤：对多个待测点分别设置温度传感器；将所述温度传感器连接平衡桥电路，所述温度传感器的两个引脚分别接入到所述平衡桥电路；将采集的数据保存到数据库中，分析出单点的温度趋势和多点的温度趋势，获取卫星的热平衡趋势。本发明还提供了一种基于数据库管理系统的卫星热控检测平台。本发明的有益效果是：实现快速采集温度、应力等传感器数据，并将数据分析处理后转换成效果图，给出实测的热平衡区间，对卫星的热控管理系统作闭环验证测试，较好的满足卫星的热控要求。

Description

一种卫星热控检测方法与系统
技术领域
本发明涉及卫星热控检测平台，尤其涉及一种基于数据库管理系统的卫星热控检测方法与平台。
背景技术
当前航天领域，特别是遥感卫星，越来越多的探测仪载荷对工作温度提出更苛刻的要求，例如控温精度要求高、热平衡区间要求窄、控温方案能适应不同工作状态和空间环境状态，由于在太空中的真空环境，阴影区和阳照区和交替变换，在地面试验中很难模拟真实的应用场景，因此，如何提供一种卫星热控检测平台，以较好的满足卫星的热控要求，是本领域技术人员所亟待解决的技术问题。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种基于数据库管理系统的卫星热控检测方法与平台。
本发明提供了一种卫星热控检测方法，包括以下步骤：
设置温度传感器：对多个待测点分别设置温度传感器；
连接平衡桥电路：将所述温度传感器连接平衡桥电路，所述温度传感器的两个引脚分别接入到所述平衡桥电路，所述温度传感器将待测部件表面的温度值T转换为电阻值R，所述平衡桥电路将电阻值R转换成电压值V，所述平衡桥电路通过高驱动电压将驱动电流的稳定度通过电压的稳定度来表征，通过较大的电压偏差对应较小的电流偏差；
获取待测点温度：通过电压值V获取所述温度传感器电阻值R，根据比对热敏电阻温度特性曲线，获得热敏电阻的温度值T；
获取卫星的热平衡趋势：将采集的数据保存到数据库中，分析出单点的温度趋势和多点的温度趋势，获取卫星的热平衡趋势。
作为本发明的进一步改进，每个平衡桥电路连接两个温度传感器。
作为本发明的进一步改进，两个温度传感器分别为第一温度传感器、第二温度传感器，所述第一温度传感器与所述第二温度传感器串联，电阻R3与电阻R4串联后与所述第一温度传感器并联，所述电阻R4与开关K1并联；电阻R5与电阻R6串联后与所述第二温度传感器并联，所述电阻R6与开关K2并联。
作为本发明的进一步改进，根据卫星的大功率部件的结构布局和空间环境中卫星的姿态，对卫星的工作环境建模，作为整体的偏差添加到卫星热平衡趋势中定量分析。
作为本发明的进一步改进，对采集的温度传感器的温度值的多种(至少两种)浮点型数据进行运算，将多种不同来源的数据作转化处理，实现控制数据精度的预处理。
作为本发明的进一步改进，进行热控的闭环验证，将热控的闭环验证数据用于校准卫星的热控精度，通过温度量的高速采样和加热效果的数据模拟，真实呈现热控的闭环效果
本发明提供了一种卫星热控检测系统，包括：温度传感器、平衡桥电路、温度获取模块、热平衡趋势获取模块，对多个待测点分别设置温度传感器，将所述温度传感器连接平衡桥电路，所述温度传感器的两个引脚分别接入到所述平衡桥电路，所述温度传感器将待测部件表面的温度值T转换为电阻值R，所述平衡桥电路将电阻值R转换成电压值V，所述平衡桥电路通过高驱动电压将驱动电流的稳定度通过电压的稳定度来表征，通过较大的电压偏差对应较小的电流偏差；通过电压值V获取所述温度传感器电阻值R，根据比对热敏电阻温度特性曲线，获得热敏电阻的温度值T；将采集的数据保存到数据库中，分析出单点的温度趋势和多点的温度趋势，获取卫星的热平衡趋势。
作为本发明的进一步改进，每个平衡桥电路连接两个温度传感器，两个温度传感器分别为第一温度传感器、第二温度传感器，所述第一温度传感器与所述第二温度传感器串联，电阻R3与电阻R4串联后与所述第一温度传感器并联，所述电阻R4与开关K1并联；电阻R5与电阻R6串联后与所述第二温度传感器并联，所述电阻R6与开关K2并联。
作为本发明的进一步改进，还包括电阻R7，所述电阻R7与所述电阻R5与所述电阻R6串联后与所述第二温度传感器并联。
作为本发明的进一步改进，还包括电阻R8，所述电阻R8与所述电阻R3与所述电阻R4串联后与所述第一温度传感器并联。
本发明的有益效果是：实现快速采集温度、应力等传感器数据，并将数据分析处理后转换成效果图，给出实测的热平衡区间，对卫星的热控管理系统作闭环验证测试，较好的满足卫星的热控要求。
附图说明
图1是本发明一种卫星热控检测方法的平衡桥电路图。
图2是本发明一种卫星热控检测方法的流程图。
图3是本发明一种卫星热控检测平台的上位机人机交互界面图。
图4是本发明中热敏电阻温度特性曲线。
具体实施方式
下面结合附图说明及具体实施方式对本发明作进一步说明。
如图1至图4所示，一种基于数据库管理系统的卫星热控检测方法，基于卫星热控检测平台进行以下过程：
本发明提供了一种卫星热控检测方法，包括以下步骤：
设置温度传感器：对多个待测点分别设置温度传感器。
具体实施过程中，传感器主要有高精度热敏期间，将待测部件表面的温度值(T)转换为电阻值(R)，通过传感器的R-T曲线查表获取，并经过校准，获得相对精确的R值。平衡桥电路将电阻值(R)转换成电压值(V)。
连接平衡桥电路：将所述温度传感器连接平衡桥电路，所述温度传感器的两个引脚分别接入到所述平衡桥电路，所述温度传感器将待测部件表面的温度值T转换为电阻值R，所述平衡桥电路将电阻值R转换成电压值V，所述平衡桥电路通过高驱动电压将驱动电流的稳定度通过电压的稳定度来表征，通过较大的电压偏差对应较小的电流偏差。
具体实施过程：为真实反映卫星各关键点的温度，需要高精度的信号检测电路。实现过程：影响温度采集精度的因素包括驱动电流稳定度和采样电路热稳定度，平衡桥电路很好的解决了这两个因素，通过高驱动电压将驱动电流的稳定度降至最小，通过平衡桥的瞬时切换将采样电路热稳定度影响降至最小。传感器器件多为无源器件，有2个引脚，分别接入平衡桥电路，单个平衡桥电路可支持2路传感器采集。由数据预处理单元输出控制K1的开关信号，并采集Un模拟量信号，R-V的转换计算如下。
K1闭合，K2断开，采样U1和U2，R为预设已知值。
U1÷(R//R1)＝U2÷(3R//R2)
K1断开，K2闭合，采样U1’和U2’，R为预设已知值。
U1’÷(R//R1)＝U2’÷(3R//R2)
2个方程可求解2个未知数R1和R2。
获取待测点温度：通过电压值V获取所述温度传感器电阻值R，根据比对热敏电阻温度特性曲线，获得热敏电阻的温度值T。
获取卫星的热平衡趋势：将采集的数据保存到数据库中，分析出单点的温度趋势和多点的温度趋势，获取卫星的热平衡趋势。
具体实施过程：为实时监测卫星的整体温度，需要设置上百组探测点，大量数据需要实时采集并转换成数据量。实现过程：采集板卡使用高性能的处理器，实时采集多种传感器的信号，上位机将数据保存到数据库中。通过调用数据库，分析出单点的温度趋势；分析多点的温度趋势，得出卫星的热平衡趋势。本发明分析卫星的热平衡趋势时可增加多种应用场景：卫星在空间环境中，各载荷的加电状态、阴影区或者阳照区环境，都是直接影响卫星热平衡的关键因素。实现方法：根据卫星的大功率部件的结构布局和空间环境中卫星的姿态，对卫星的工作环境建模，作为整体的偏差添加到卫星热平衡趋势中，定量分析。
作为本发明的进一步改进，每个平衡桥电路连接两个温度传感器。两个温度传感器分别为第一温度传感器、第二温度传感器，所述第一温度传感器与所述第二温度传感器串联，电阻R3与电阻R4串联后与所述第一温度传感器并联，所述电阻R4与开关K1并联；电阻R5与电阻R6串联后与所述第二温度传感器并联，所述电阻R6与开关K2并联。
作为本发明的进一步改进，根据卫星的大功率部件的结构布局和空间环境中卫星的姿态，对卫星的工作环境建模，作为整体的偏差添加到卫星热平衡趋势中定量分析。
作为本发明的进一步改进，对采集的温度传感器的温度值的多种(至少两种)浮点型数据进行运算，将多种不同来源的数据作转化处理，实现控制数据精度的预处理。
作为本发明的进一步改进，进行热控的闭环验证，将热控的闭环验证数据用于校准卫星的热控精度，通过温度量的高速采样和加热效果的数据模拟，真实呈现热控的闭环效果。本发明中，支持热控系统的闭环验证：热控系统中高温部件通过热传导散热，通过加热器加热。加热和热传导的效果都是有延时，通过温度量的高速采样和加热效果的数据模拟，真实呈现热控的闭环效果。
如图1至图4所示，本发明提供了一种卫星热控检测系统，包括：温度传感器、平衡桥电路、温度获取模块、热平衡趋势获取模块，对多个待测点分别设置温度传感器，将所述温度传感器连接平衡桥电路，所述温度传感器的两个引脚分别接入到所述平衡桥电路，所述温度传感器将待测部件表面的温度值T转换为电阻值R，所述平衡桥电路将电阻值R转换成电压值V，所述平衡桥电路通过高驱动电压将驱动电流的稳定度通过电压的稳定度来表征，通过较大的电压偏差对应较小的电流偏差；通过电压值V获取所述温度传感器电阻值R，根据比对热敏电阻温度特性曲线，获得热敏电阻的温度值T；将采集的数据保存到数据库中，分析出单点的温度趋势和多点的温度趋势，获取卫星的热平衡趋势。
作为本发明的进一步改进，每个平衡桥电路连接两个温度传感器，两个温度传感器分别为第一温度传感器、第二温度传感器，所述第一温度传感器与所述第二温度传感器串联，电阻R3与电阻R4串联后与所述第一温度传感器并联，所述电阻R4与开关K1并联；电阻R5与电阻R6串联后与所述第二温度传感器并联，所述电阻R6与开关K2并联。
作为本发明的进一步改进，还包括电阻R7，所述电阻R7与所述电阻R5与所述电阻R6串联后与所述第二温度传感器并联。
作为本发明的进一步改进，还包括电阻R8，所述电阻R8与所述电阻R3与所述电阻R4串联后与所述第一温度传感器并联。
具体来说：
1、使用平衡桥电路检测温度信号：为真实反映卫星各关键点的温度，需要高精度的信号检测电路。实现方法：影响温度采集精度的因素包括驱动电流稳定度和采样电路热稳定度。平衡桥电路很好的解决了这两个因素，通过高驱动电压将驱动电流的稳定度降至最小，通过平衡桥的瞬时切换将采样电路热稳定度影响降至最小。
2、支持多种浮点型数据运算，将不同专业来源的数据作转化处理，实现控制数据精度的预处理；支持多种文件格式内容的调用和保存，支持将excel、text和word等格式的内容调用存储在数据库中，实现数据来源的可追溯。
3、卫星各探测点的温度趋势自动生成：为实时监测卫星的整体温度，需要设置上百组探测点，大量数据需要实时采集并转换成数据量。实现方法：采集板卡使用高性能的处理器，实时采集多种传感器的信号，上位机将数据保存到数据库中。通过调用数据库，分析出单点的温度趋势；分析多点的温度趋势，得出卫星的热平衡趋势。
4、分析卫星的热平衡趋势时可增加多种应用场景：卫星在空间环境中，各载荷的加电状态、阴影区或者阳照区环境，都是直接影响卫星热平衡的关键因素。实现方法：根据卫星的大功率部件的结构布局和空间环境中卫星的姿态，对卫星的工作环境建模，作为整体的偏差添加到卫星热平衡趋势中，定量分析。
5、支持热控系统的闭环验证：热控系统中高温部件通过热传导散热，通过加热器加热。加热和热传导的效果都是有延时，通过温度量的高速采样和加热效果的数据模拟，真实呈现热控的闭环效果。
6、支持将热控系统的闭环验证数据用于校准卫星的热控精度：检测平台的最终目的是纠正卫星热控的控温偏差，缩窄热平衡的区间。通过检测平台的数据与卫星热控的数据作对比，可发现并纠正卫星热控的偏差，优化热控方案。
本发明的卫星热控检测平台组成如下：
上位机软件、数据预处理单元、Access数据库。
其中上位机软件使用labview软件编写，支持界面化显示数据来源、反向解析源码、指令检索和错误信息提示。
其中数据预处理单元使用C语言编写，支持多种格式文件的调用保存，并完成复杂运算的预处理。
其中Access数据库，采用SQL语言对数据库操作(保存、读取、修改和检索)，数据库容量可根据需要配置。
本发明的卫星热控检测平台具有上位机人机交互界面，该上位机人机交互界面主要显示数据的预处理信息、数据处理方案、单点趋势分析图和整星趋势图，便于显示卫星的热平衡效果和影响分析。
数据库管理系统已是一种非常成熟稳定的功能平台，在处理多数据来源、简捷快速响应和人性化管理应用等方面有很大的优势。本发明提供的一种基于数据库管理系统的卫星热控检测方法与平台，提出了一种基于Access数据库实现地面检验卫星热平衡的测试方案，实现快速采集温度、应力等传感器数据，并将数据分析处理后转换成效果图，给出实测的热平衡区间，对卫星的热控管理系统作闭环验证测试。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种卫星热控检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
设置温度传感器：对多个待测点分别设置温度传感器；连接平衡桥电路：将所述温度传感器连接平衡桥电路，所述温度传感器的两个引脚分别接入到所述平衡桥电路，所述温度传感器将待测部件表面的温度值T转换为电阻值R，所述平衡桥电路将电阻值R转换成电压值V，所述平衡桥电路通过高驱动电压将驱动电流的稳定度通过电压的稳定度来表征，通过较大的电压偏差对应较小的电流偏差；
获取待测点温度：通过电压值V获取所述温度传感器电阻值R，根据比对热敏电阻温度特性曲线，获得热敏电阻的温度值T；
获取卫星的热平衡趋势：将采集的数据保存到数据库中，分析出单点的温度趋势和多点的温度趋势，获取卫星的热平衡趋势；
每个平衡桥电路连接两个温度传感器，两个温度传感器分别为第一温度传感器、第二温度传感器，所述第一温度传感器与所述第二温度传感器串联，电阻R3与电阻R4串联后与所述第一温度传感器并联，所述电阻R4与开关K1并联；电阻R5与电阻R6串联后与所述第二温度传感器并联，所述电阻R6与开关K2并联；
根据卫星的大功率部件的结构布局和空间环境中卫星的姿态，对卫星的工作环境建模，作为整体的偏差添加到卫星热平衡趋势中定量分析。
2.根据权利要求1所述卫星热控检测方法，其特征在于：对采集的温度传感器的温度值的至少两种浮点型数据进行运算，将多种不同来源的数据作转化处理，实现控制数据精度的预处理。
3.根据权利要求1所述卫星热控检测方法，其特征在于：进行热控的闭环验证，将热控的闭环验证数据用于校准卫星的热控精度，通过温度量的高速采样和加热效果的数据模拟，真实呈现热控的闭环效果。
4.一种卫星热控检测系统，其特征在于：包括：温度传感器、平衡桥电路、温度获取模块、热平衡趋势获取模块，对多个待测点分别设置温度传感器，将所述温度传感器连接平衡桥电路，所述温度传感器的两个引脚分别接入到所述平衡桥电路，所述温度传感器将待测部件表面的温度值T转换为电阻值R，所述平衡桥电路将电阻值R转换成电压值V，所述平衡桥电路通过高驱动电压将驱动电流的稳定度通过电压的稳定度来表征，通过较大的电压偏差对应较小的电流偏差；通过电压值V获取所述温度传感器电阻值R，根据比对热敏电阻温度特性曲线，获得热敏电阻的温度值T；将采集的数据保存到数据库中，分析出单点的温度趋势和多点的温度趋势，获取卫星的热平衡趋势，每个平衡桥电路连接两个温度传感器，两个温度传感器分别为第一温度传感器、第二温度传感器，所述第一温度传感器与所述第二温度传感器串联，电阻R3与电阻R4串联后与所述第一温度传感器并联，所述电阻R4与开关K1并联；电阻R5与电阻R6串联后与所述第二温度传感器并联，所述电阻R6与开关K2并联，还包括电阻R7, 所述电阻R7与所述电阻R5与所述电阻R6串联后与所述第二温度传感器并联，还包括电阻R8, 所述电阻R8与所述电阻R3与所述电阻R4串联后与所述第一温度传感器并联。
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