CN117902065A - 一种用于量产的3u立方星平台一体机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于量产的3U立方星平台一体机，涉及立方星平台技术领域，本发明内部包括一体机模块和载荷框架，外部包括太阳能帆板模块，其中一体机模块包括大顶板、2个插槽板、大底板、正Z轴板、母对接板、集成电路板、总线电路板、算力电路板一、算力电路板二、算力电路板三、姿轨控电路板、对接电路板一、若干母排、若干垫片、若干公排、电源母接口、数据母接口以及热传母接口、若干母帆板接口，本发明与现有立方星平台相比，解决了立方星门槛高、空间少、算力差、耗电高、零件多、装配难、量产效率低的问题。

Description

一种用于量产的3U立方星平台一体机

技术领域：

本发明涉及立方星技术领域，更具体地说，涉及一种用于量产的3U立方星平台一体机。

背景技术：

近年来，在国家对航天事业发展的高度重视和重大政策支持下，航天卫星行业有了突飞猛进地发展，进一步激发了大众的航天热情，越来越多的人想要接触卫星，使用卫星。但由于卫星是一种多学科融合的产物，融合了结构学、物理学、材料学、计算机学、光学、物联网及人工智能等多门学科知识，形成的高技术门槛给人们带来了诸多应用障碍，令人遥不可及。

并且随着立方星能够承担越来越复杂和先进的任务，大量立方星开始被用于大规模的星座组网工程，这对立方星的整体设计提出了更高要求。首先需要做到对立方星内部有限空间的充分利用。目前大多数立方星都采用堆叠技术，通过堆叠杆和螺钉将电路板安装到框架结构上，电路板之间大多通过线路连接，这种方式除了无法高效利用立方星的内部空间之外，大量装配零件和线缆的使用还增加了重量，不利于量产和发射成本的降低。而现有的立方星模块化组装技术主要按照立方星子系统功能进行单元划分，如电控模块、姿轨控模块、热控模块等，根据不同任务需求，选择有限数量的功能模块进行快速组装进而实现整星要求。但是这种模块化是以牺牲大量内部空间作为代价换来的，许多子系统功能并不需要占用一个单元的空间，甚至一块电路板上就可以整合多个功能。而且每个模块化单元都需要外壳包裹，单元与单元之间需要建立机械、电源、热传、数据的连接，耗费了大量立方星内部空间的同时增加了重量与成本。

此外，还需要保证立方星内部零部件的快速装配和更换。尽管现有的立方星模块化组装技术存在诸多问题，但正确的灵活的模块化设计始终是最大限度提高量产装配效率和降低使用门槛的有效途径，甚至可以满足在集成和测试阶段进行快速更换以及星载计算能力的提升。因此，正确使用模块化设计降低立方星结构复杂度对促进立方星量产装配和更换效率以及星载计算能力的提升起着至关重要的作用。

而且在太空环境下，由于立方星的动力能量来源和使用受限，所以需要合理进行各系统的电路排布。现有技术还未实现对can总线的规范化设计，未实现对内部各系统排布的合理化和清晰化设计，无法降低电量损耗的同时，还会进一步加剧电量损耗，减少can总线的使用效率和寿命。

综上所述，如何提供一种新的立方星模块化设计，降低立方星应用门槛，提高内部空间利用率，提高星载计算能力，减少星内电量损耗，降低结构复杂性，简化装配流程，增强子系统更换灵活性，降低量产成本，从而适用于高效率要求的批量生产，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容：

有鉴于此，本发明的目的是提供一种用于量产的3U立方星平台一体机，通过将立方星内部各个子系统整合为一个一体机模块，并在一体机模块内部增加多个算力电路板，把立方星内的多项技术进行集成与融合，形成一个应用黑匣子，只对外提供应用接口，使得立方星高兼容性地对接载荷，从而不仅能够降低立方星的使用门槛，帮助更多人用自己擅长的知识进行载荷配置和整体组装，而且还能大大提高星内空间利用率，简化装配流程，降低量产成本，提高星载计算能力；通过设计一种多兼容性的总线电路板，在有限空间下，把立方星内部各个子系统电路板安装到插槽板和总线电路板上进行固定，做到快速部署更多的内部元器件，便于合理的进行各系统的电路排布。同时把can总线进行规范化设计，提高can总线使用效率和寿命，并提升内部各系统的排布的合理化和清晰化。整体发明降低了立方星应用门槛，提高了内部空间利用率，提高了星载计算能力，减少了星内电量损耗，降低了结构复杂性，简化了装配流程，增强了子系统更换灵活性，降低了量产成本，适用于高效率要求的批量生产。

本发明涉及一种用于量产的3U立方星平台一体机，内部包括一体机模块和载荷框架，外部包括太阳能帆板模块，一体机模块包括大顶板、2个插槽板、大底板、正Z轴板、母对接板、集成电路板、总线电路板、算力电路板一、算力电路板二、算力电路板三、姿轨控电路板、对接电路板一、若干母排、若干垫片、若干公排、电源母接口、数据母接口以及热传母接口、若干母帆板接口，载荷框架包括小顶板、小底板、2个侧板、负Z轴板、公对接板、对接电路板二、电源公接口、数据公接口以及热传公接口，太阳能帆板模块包括固定板一、固定板二、固定板三、固定板四、固定板五、定制板一、定制板二、定制板三、定制板四、定制板五、展开板一、展开板二、展开板三、展开板四、若干铰链、若干太阳能电池片、4个锁定件、天线、若干公帆板接口、2个USB接口、4个母柔性接口和4个公柔性接口。

所述插槽板的长边缘分别与大顶板和大底板的长边缘连接，所述插槽板的短边缘分别与正Z轴板和母对接板连接，所述大顶板和大底板的凹陷端短边缘与正Z轴板连接，所述大顶板和大底板的平整端短边缘与母对接板连接，所述总线电路板固定于大底板上，所述集成电路板、算力电路板一、算力电路板二、算力电路板三、姿轨控电路板的4个角均可通过安装垫片在两侧插槽板的各个插槽间实现插拔，所述集成电路板、算力电路板一、算力电路板二、算力电路板三、姿轨控电路板、对接电路板一均可与总线电路板建立电量、数据和信号指令的传输交换，所述对接电路板一与母对接板固定连接，所述小顶板和小底板与公对接板、负Z轴板以及2个侧板连接，所述公对接板和负Z轴板均与2个侧板连接，所述对接电路板二与公对接板固定连接，所述固定板一和固定板三分别与2个插槽板固定连接，定制板一和定制板三分别与2个侧板固定连接，所述固定板二、固定板四、固定板五、定制板二、定制板四、定制板五分别与大顶板、大底板、正Z轴板、小顶板、小底板、负Z轴板固定连接，所述固定板五的4个边缘通过铰链分别与展开板一、展开板二、展开板三、展开板四固定连接。

根据上述技术方案，所述插槽板的每个插槽区域顶部开设有缺口，底部未开设缺口，所述插槽板的插槽区域中间均开设有同各个区域等宽的圆角矩形开口，所述插槽板与大顶板、大底板、正Z轴板、母对接板的连接处开设有若干螺丝孔。

根据上述技术方案，所述大顶板和大底板的一条短边缘均为两侧高中间低的凹状，且均开设有2个大小相等的圆角矩形开口以及若干螺丝孔，所述大顶板和大底板与插槽板的连接处开设有限制插槽板移动的凹槽，所述大底板两侧开设有用于固定总线电路板的条状槽。

根据上述技术方案，所述正Z轴板的4个角开设有4个缺口，中间开设有1个圆孔和4个相同的类梯形开口，边缘附近开设有若干螺丝孔，且与大底板连接的边缘附近开设有2个用于母帆板接口插入和固定的方形开口。

根据上述技术方案，所述垫片的宽度与插槽宽度相对应，具有多个类型，所述垫片的平整端具有切口狭缝，狭缝宽度允许集成电路板、算力电路板一、算力电路板二、算力电路板三、姿轨控电路板插拔。

根据上述技术方案，所述总线电路板上设有若干具有50个接口的母排以及2个母帆板接口，并开设有1个用于母帆板接口插入和固定的方形开口。

根据上述技术方案，所述集成电路板、算力电路板一、算力电路板二、算力电路板三、姿轨控电路板、对接电路板一上设有可与所述总线电路板上若干母排连接的具有25个插针的公排，所述集成电路板上设有4个母帆板接口。

根据上述技术方案，所述集成电路板两侧能够集成固定综合管理系统、通信系统、电控系统以及热控系统所包含的多个相关元器件，并通过公排插针与总线电路板建立电路和数据连接，从而实现与其它电路板、其它子系统以及载荷进行电量、数据和信号指令的传输交换，所述集成电路板一侧的4个边缘附近各设有1个母帆板接口，所述集成电路板另一侧与固定板一相邻边缘的附近设有2个USB接口。

根据上述技术方案，所述算力电路板一、算力电路板二、算力电路板三均可集成多种架构类型和各种计算能力的芯片，能够进行算力叠加的同时，可根据立方星在轨任务搭配不同的芯片，实现算力最大化，并通过公排插针与总线电路板建立连接，从而实现与其它电路板、其它子系统以及载荷进行电量、数据和信号指令的传输交换。

根据上述技术方案，所述姿轨控电路板上能够集成固定反作用飞轮、陀螺仪、磁力矩器、星敏感器、太阳敏感器、推进器等多个姿轨控系统相关元器件，通过公排插针与总线电路板建立连接，从而实现与其它电路板、其它子系统以及载荷进行电量、数据和信号指令的传输交换。

根据上述技术方案，所述母对接板开设有4组12个长方形通孔，内侧设有限制对接电路板一移动的限位框，每组中紧邻的3个通孔内依次插入电源母接口、数据母接口、热传母接口，4个角附近开设有4个螺丝孔。

根据上述技术方案，所述公对接板开设有4组12个长方形通孔，内侧设有限制对接电路板二移动的限位框，每组中紧邻的3个通孔内依次插入电源公接口、数据公接口、热传公接口，4个角附近开设有4个螺丝孔。

根据上述技术方案，所述电源母接口、数据母接口、热传母接口可通过磁吸件分别与电源公接口、数据公接口、热传公接口固定连接的同时，可通过导电体建立电量、数据和信号指令的传输交换，可通过导热体建立热传连接。

根据上述技术方案，所述对接电路板一与电源母接口、数据母接口分别建立有电量、数据和信号指令的传输交换，从而实现与载荷进行电量、数据和信号指令的传输交换，同时设有温度传感器，可实时监测来自热传母接口和一体机模块内部的温度变化，并通过公排插针与总线电路板建立电路和数据连接，从而实现与其它电路板、其它子系统以及载荷进行电量、数据和信号指令的传输交换。

根据上述技术方案，所述对接电路板二与电源公接口、数据公接口分别建立有电量、数据和信号指令的传输交换，从而实现与一体机模块进行电量、数据和信号指令的传输交换，同时设有温度传感器，可实时监测来自热传公接口和载荷的温度变化，所述对接电路板二可通过接口连接方式与载荷建立电路和数据连接，从而实现与载荷进行电量、数据和信号指令的传输交换。

根据上述技术方案，所述小顶板、小底板、侧板、负Z轴板均可根据载荷的实际使用情况进行开口定制。

根据上述技术方案，所述小顶板、小底板、侧板与公对接板相连边缘附近均设有1个用于母帆板接口插入和固定的方形开口，且4个角均开设有4个螺丝孔，所述小顶板和小底板与2个侧板的连接处开设有限制侧板移动的凹槽。

根据上述技术方案，所述负Z轴板的边缘附近开设有若干螺丝孔，4个角设有4个长方体状凸起。

根据上述技术方案，所述公帆板接口为固定板一、固定板二、固定板三、固定板四、固定板五、定制板一、定制板二、定制板三、定制板四的对外接口，可通过磁吸件与母帆板接口固定连接的同时，可通过导电体与一体机模块和载荷框架建立电量、数据和信号指令的传输交换。

根据上述技术方案，所述母帆板接口为一体机模块和载荷框架的对外接口，可通过磁吸件与公帆板接口固定连接的同时，可通过导电体与太阳能帆板模块建立电量、数据和信号指令的传输交换。

根据上述技术方案，所述USB接口为整体3U立方星的对外接口，可作为地面调试和充电的统一接口，可通过导电体与各类调试和充电设备建立电量、数据和信号指令的传输交换。

根据上述技术方案，所述固定板五的4个边缘处各设有1个母柔性接口。

根据上述技术方案，所述公柔性接口为展开板一、展开板二、展开板三、展开板四的对外接口，具有可360°弯曲的特性，可通过磁吸件与固定板五上的母柔性接口固定连接的同时，可通过导电体与一体机模块和载荷框架建立电量、数据和信号指令的传输交换。

根据上述技术方案，所述母柔性接口为展开板一、展开板二、展开板三、展开板四的对外接口，具有可360°弯曲的特性，可通过磁吸件与展开板一、展开板二、展开板三、展开板四上的公柔性接口固定连接的同时，可通过导电体与展开板一、展开板二、展开板三、展开板四建立电量、数据和信号指令的传输交换。

根据上述技术方案，所述固定板一、固定板二、固定板三、固定板四、固定板五、定制板一、定制板二、定制板三、定制板四、定制板五、展开板一、展开板二、展开板三、展开板四上均开设有若干螺丝孔，且均设有若干太阳能电池片。

根据上述技术方案，所述展开板一、展开板二、展开板三、展开板四与立方星等长，所述展开板一、展开板二、展开板三、展开板四未与固定板五连接的短边缘附近设有与锁定件连接固定的插件。

根据上述技术方案，所述太阳能电池片呈两侧有斜切口的不规则形状，可用于将太阳能转化为电能，同一块太阳能板上的所有太阳能电池片之间均可建立电量、数据和信号指令的传输交换。

根据上述技术方案，所述铰链包括2个均开设有2个螺丝孔，可分别与固定板五和各个展开板连接的分件，所述铰链2个分件的连接轴处设有复位弹簧，可使各个展开板在解除锁定状态并旋转90°后保持与固定板五平行。

根据上述技术方案，所述定制板一、定制板二、定制板三、定制板四、定制板五均可根据载荷的实际使用情况进行开口定制，所述定制板五的4条边缘附近分别设有1个锁定件，所述定制板一、定制板二、定制板三、定制板四连续开设有2个螺丝孔的边缘处可与一体机模块连续开设有2个螺丝孔的边缘处连接，从而加固载荷框架与一体机模块之间的连接。

根据上述技术方案，所述固定板一、固定板二、固定板三、固定板四上均可开设若干尺寸形状位置不等的用于太阳敏感器、星敏感器和地平仪感知外界的开口，开口的位置、尺寸、数量均可根据实际需求进行定制，所述固定板一上开设有2个可用于USB接口插入和固定的方形开口。

根据上述技术方案，所述定制板五的4个边缘附近设有4个锁定件和4个天线。

根据上述技术方案，所述天线为可伸缩式结构，且可以转轴为中心进行180°旋转。

根据上述技术方案，所述锁定件可使各个展开板在展开前与固定板一、固定板二、固定板三、固定板四贴合，在收到综合管理系统发出的指令后解除锁定，使各个展开板在限制弹簧的作用下旋转到与固定板五平行的状态。

根据上述技术方案，在使用本发明提供的用于量产的3U立方星平台一体机过程中，将垫片固定在集成电路板、算力电路板一、算力电路板二、算力电路板三和姿轨控电路板的4个角上后，便可插入插槽中，与固定在底板的总线电路板上的母排建立连接，从而将各个电路板锁定在插槽板和底板之间，垫片的公差允许各个电路板在插入和移除过程中轻松滑动，当顶板完全封闭时，各个电路板以及其它组件受到内部移动限制，只留出4组12个接口用于电量，数据和热量交换和安装固定，从而以一体机的形式与载荷框架建立固定连接的同时完成电量、热量和数据的导通。

附图说明

图1为本发明的内部结构以及一体机模块与载荷框架的对接示意图。

图2为本发明中一体机模块的安装示意图。

图3为本发明中一体机模块中电路板的连接示意图。

图4为本发明中对接板1和对接板2的示意图。

图5为本发明中插槽板的主视图。

图6为本发明中垫片的示意图。

图7为本发明的整体示意图。

图8为本发明的内外结合示意图。

其中：1—大顶板，2—插槽板，3—大底板，4—正Z轴板，5—母对接板，6—集成电路板，7—总线电路板，8—算力电路板一，9—算力电路板二，10—算力电路板三，11—姿轨控电路板，12—对接电路板一，13—母排，14—垫片，15—公排，16—电源母接口，17—数据母接口，18—热传母接口，19—小顶板，20—小底板，21—侧板，22—负Z轴板，23—公对接板，24—对接电路板二，25—电源公接口，26—数据公接口，27—热传公接口，28—固定板一，29—固定板二，30—固定板三，31—固定板四，32—固定板五，33—定制板一，34—定制板二，35—定制板三，36—定制板四，37—定制板五，38—展开板一，39—展开板二，40—展开板三，41—展开板四，42—铰链，43—太阳能电池片，44—锁定件，45—天线，46—公帆板接口，47—USB接口，48—母柔性接口，49—母帆板接口，50—公柔性接口。

具体实施方式：

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图，进一步阐述本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7和图8所示，一种用于量产的3U立方星平台一体机，内部包括一体机模块和载荷框架，外部包括太阳能帆板模块，一体机模块包括大顶板1、2个插槽板2、大底板3、正Z轴板4、母对接板5、集成电路板6、总线电路板7、算力电路板一8、算力电路板二9、算力电路板三10、姿轨控电路板11、对接电路板一12、若干母排13、若干垫片14、若干公排15、电源母接口16、数据母接口17以及热传母接口18、若干母帆板接口49，载荷框架包括小顶板19、小底板20、2个侧板21、负Z轴板22、公对接板23、对接电路板二24、电源公接口25、数据公接口26以及热传公接口27，太阳能帆板模块包括固定板一28、固定板二29、固定板三30、固定板四31、固定板五32、定制板一33、定制板二34、定制板三35、定制板四36、定制板五37、展开板一38、展开板二39、展开板三40、展开板四41、若干铰链42、若干太阳能电池片43、4个锁定件44、天线45、若干公帆板接口46、2个USB接口47、4个母柔性接口48和4个公柔性接口50；

所述插槽板2的长边缘分别与大顶板1和大底板3的长边缘连接，所述插槽板2的短边缘分别与正Z轴板4和母对接板5连接；

所述大顶板1和大底板3的凹陷端短边缘与正Z轴板4连接，所述大顶板1和大底板3的平整端短边缘与母对接板5连接；

所述总线电路板7固定于大底板3上；

所述集成电路板6、算力电路板一8、算力电路板二9、算力电路板三10、姿轨控电路板11的4个角均可通过安装垫片14在两侧插槽板2的各个插槽间实现插拔，所述集成电路板6、算力电路板一8、算力电路板二9、算力电路板三10、姿轨控电路板11、对接电路板一12均可与总线电路板7建立电量、数据和信号指令的传输交换；

所述对接电路板一12与母对接板5固定连接；

所述小顶板19和小底板20与公对接板23、负Z轴板22以及2个侧板21连接；

所述公对接板23和负Z轴板22均与2个侧板21连接；

所述对接电路板二24与公对接板23固定连接；

所述固定板一28和固定板三30分别与2个插槽板2固定连接；

定制板一33和定制板三35分别与2个侧板21固定连接；

所述固定板二29、固定板四31、固定板五32、定制板二34、定制板四36、定制板五37分别与大顶板1、大底板3、正Z轴板4、小顶板19、小底板20、负Z轴板22固定连接；

所述固定板五32的4个边缘通过铰链42分别与展开板一38、展开板二39、展开板三40、展开板四41固定连接。

整体发明降低了立方星应用门槛，提高了内部空间利用率，提高了星载计算能力，减少了星内电量损耗，降低了结构复杂性，简化了装配流程，增强了子系统更换灵活性，降低了量产成本，适用于高效率要求的批量生产。

在本实施例中，所述插槽板2的每个插槽区域顶部开设有缺口，底部未开设缺口，所述插槽板2的插槽区域中间均开设有同各个区域等宽的圆角矩形开口，所述插槽板2与大顶板1、大底板3、正Z轴板4、母对接板5的连接处开设有若干螺丝孔。

在本实施例中，所述大顶板1和大底板3的一条短边缘均为两侧高中间低的凹状，且均开设有2个大小相等的圆角矩形开口以及若干螺丝孔，所述大顶板1和大底板3与插槽板2的连接处开设有凹槽，所述大底板3两侧开设有条状槽。

在本实施例中，所述正Z轴板4的4个角开设有4个缺口，中间开设有1个圆孔和4个相同的类梯形开口，边缘附近开设有若干螺丝孔，且与大底板3连接的边缘附近开设有2个方形开口。

在本实施例中，所述垫片14的宽度与插槽宽度相对应，具有多个类型，所述垫片14的平整端具有切口狭缝，狭缝宽度允许集成电路板、算力电路板一、算力电路板二、算力电路板三、姿轨控电路板插拔。

在本实施例中，所述总线电路板7上设有若干具有50个接口的母排13以及2个母帆板接口49，并开设有1个方形开口。

在本实施例中，所述集成电路板6、算力电路板一8、算力电路板二9、算力电路板三10、姿轨控电路板11、对接电路板一12上设有具有25个插针的公排15，所述集成电路板上设有4个母帆板接口49。

在本实施例中，所述集成电路板6两侧能够集成固定综合管理系统、通信系统、电控系统以及热控系统所包含的多个相关元器件，并通过公排15插针与总线电路板7建立电路和数据连接，从而实现与其它电路板、其它子系统以及载荷进行电量、数据和信号指令的传输交换，所述集成电路板6一侧的4个边缘附近各设有1个母帆板接口49，所述集成电路板6另一侧与固定板一28相邻边缘的附近设有2个USB接口47。

在本实施例中，所述算力电路板一8、算力电路板二9、算力电路板三10均可集成多种架构类型和各种计算能力的芯片，能够进行算力叠加的同时，可根据立方星在轨任务搭配不同的芯片，实现算力最大化，并通过公排15插针与总线电路板7建立连接，从而实现与其它电路板、其它子系统以及载荷进行电量、数据和信号指令的传输交换。

在本实施例中，所述姿轨控电路板11上能够集成固定反作用飞轮、陀螺仪、磁力矩器、星敏感器、太阳敏感器、推进器等多个姿轨控系统相关元器件，通过公排15插针与总线电路板7建立连接，从而实现与其它电路板、其它子系统以及载荷进行电量、数据和信号指令的传输交换。

在本实施例中，所述母对接板5开设有4组12个长方形通孔，内侧设有限位框，每组中紧邻的3个通孔内依次插入电源母接口16、数据母接口17、热传母接口18，4个角附近开设有4个螺丝孔。

在本实施例中，所述公对接板23开设有4组12个长方形通孔，内侧设有限位框，每组中紧邻的3个通孔内依次插入电源公接口25、数据公接口26、热传公接口27，4个角附近开设有4个螺丝孔。

在本实施例中，所述电源母接口16、数据母接口17、热传母接口18可通过磁吸件分别与电源公接口25、数据公接口26、热传公接口27固定连接的同时，可通过导电体建立电量、数据和信号指令的传输交换，可通过导热体建立热传连接。

在本实施例中，所述对接电路板一12与电源母接口16、数据母接口17分别建立有电量、数据和信号指令的传输交换，从而实现与载荷进行电量、数据和信号指令的传输交换，同时设有温度传感器，可实时监测来自热传母接口18和一体机模块内部的温度变化，并通过公排15插针与总线电路板7建立电路和数据连接，从而实现与其它电路板、其它子系统以及载荷进行电量、数据和信号指令的传输交换。

在本实施例中，所述对接电路板二24与电源公接口25、数据公接口26分别建立有电量、数据和信号指令的传输交换，从而实现与一体机模块进行电量、数据和信号指令的传输交换，同时设有温度传感器，可实时监测来自热传公接口27和载荷的温度变化，所述对接电路板二可通过接口连接方式与载荷建立电路和数据连接，从而实现与载荷进行电量、数据和信号指令的传输交换。

在本实施例中，所述小顶板19、小底板20、侧板21、负Z轴板22均可根据载荷的实际使用情况进行开口定制。

在本实施例中，所述小顶板19、小底板20、侧板21与公对接板23相连边缘附近均设有1个方形开口，且4个角均开设有4个螺丝孔，所述小顶板19和小底板20与2个侧板21的连接处开设有凹槽。

在本实施例中，所述负Z轴板22的边缘附近开设有若干螺丝孔，4个角设有4个长方体状凸起。

在本实施例中，所述公帆板接口46为固定板一28、固定板二29、固定板三30、固定板四31、固定板五32、定制板一33、定制板二34、定制板三35、定制板四36的对外接口，可通过磁吸件与母帆板接口49固定连接的同时，可通过导电体与一体机模块和载荷建立电量、数据和信号指令的传输交换。

在本实施例中，所述母帆板接口49为一体机模块和载荷框架的对外接口，可通过磁吸件与公帆板接口46固定连接的同时，可通过导电体与太阳能帆板模块建立电量、数据和信号指令的传输交换。

在本实施例中，所述USB接口47为整体3U立方星的对外接口，可作为地面调试和充电的统一接口，可通过导电体与各类调试和充电设备建立电量、数据和信号指令的传输交换。

在本实施例中，所述固定板五32的4个边缘处各设有1个母柔性接口48。

在本实施例中，所述公柔性接口50为展开板一38、展开板二39、展开板三40、展开板四41的对外接口，具有可360°弯曲的特性，可通过磁吸件与固定板五32上的母柔性接口48固定连接的同时，可通过导电体与一体机模块和载荷框架建立电量、数据和信号指令的传输交换。

在本实施例中，所述母柔性接口48为展开板一38、展开板二39、展开板三40、展开板四41的对外接口，具有可360°弯曲的特性，可通过磁吸件与展开板一38、展开板二39、展开板三40、展开板四41上的公柔性接口50固定连接的同时，可通过导电体与展开板一38、展开板二39、展开板三40、展开板四41建立电量、数据和信号指令的传输交换。

在本实施例中，所述固定板一28、固定板二29、固定板三30、固定板四31、固定板五32、定制板一33、定制板二34、定制板三35、定制板四36、定制板五37、展开板一38、展开板二39、展开板三40、展开板四41上均开设有若干螺丝孔，且均设有若干太阳能电池片43。

在本实施例中，所述展开板一38、展开板二39、展开板三40、展开板四41与立方星等长，所述展开板一38、展开板二39、展开板三40、展开板四41未与固定板五32连接的短边缘附近设有与锁定件44连接固定的插件。

在本实施例中，所述太阳能电池片43呈两侧有斜切口的不规则形状，可用于将太阳能转化为电能，同一块太阳能板上的所有太阳能电池片43之间均可建立电量、数据和信号指令的传输交换。

在本实施例中，所述铰链42包括2个均开设有2个螺丝孔，可分别与固定板五32和各个展开板连接的分件，所述铰链422个分件的连接轴处设有复位弹簧，可使各个展开板在解除锁定状态并旋转90°后保持与固定板五32平行。

在本实施例中，所述定制板一33、定制板二34、定制板三35、定制板四36、定制板五37均可根据载荷的实际使用情况进行开口定制，所述定制板五37的4条边缘附近分别设有1个锁定件44，所述定制板一33、定制板二34、定制板三35、定制板四36连续开设有2个螺丝孔的边缘处可与一体机模块连续开设有2个螺丝孔的边缘处连接，从而加固载荷框架与一体机模块之间的连接。

在本实施例中，所述固定板一28、固定板二29、固定板三30、固定板四31上均可开设若干尺寸形状位置不等的用于太阳敏感器、星敏感器和地平仪感知外界的开口，开口的位置、尺寸、数量均可根据实际需求进行定制，所述固定板一28上开设有2个方形开口。

在本实施例中，所述定制板五37的4个边缘附近设有4个锁定件44和4个天线45。

在本实施例中，所述天线45为可伸缩式结构，且可以转轴为中心进行180°旋转。

在本实施例中，所述锁定件44可使各个展开板在展开前与固定板一28、固定板二29、固定板三30、固定板四31贴合，在收到综合管理系统发出的指令后解除锁定，使各个展开板在限制弹簧的作用下旋转到与固定板五32平行的状态。

在使用本发明提供的用于量产的3U立方星平台一体机过程中，将垫片14固定在集成电路板6、算力电路板一8、算力电路板二9、算力电路板三10和姿轨控电路板11的4个角上后，便可插入插槽中，与固定在底板的总线电路板7上的母排13建立连接，从而将各个电路板锁定在插槽板2和底板之间，垫片14的公差允许各个电路板在插入和移除过程中轻松滑动，当顶板完全封闭时，各个电路板以及其它组件受到内部移动限制，只留出4组12个接口用于电量，数据和热量交换和安装固定，从而以一体机的形式与载荷框架建立固定连接的同时完成电量、热量和数据的导通。

基于上述，本发明提供的用于量产的3U立方星平台一体机，它是一种模块化设计，整体发明降低了立方星应用门槛，提高了内部空间利用率，提高了星载计算能力，减少了星内电量损耗，降低了结构复杂性，简化了装配流程，增强了子系统更换灵活性，降低了量产成本，适用于高效率要求的批量生产。

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形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (9)

1.一种用于量产的3U立方星平台一体机，其特征在于，内部包括一体机模块和载荷框架，外部包括太阳能帆板模块，一体机模块包括大顶板（1）、2个插槽板（2）、大底板（3）、正Z轴板（4）、母对接板（5）、集成电路板（6）、总线电路板（7）、算力电路板一（8）、算力电路板二（9）、算力电路板三（10）、姿轨控电路板（11）、对接电路板一（12）、若干母排（13）、若干垫片（14）、若干公排（15）、电源母接口（16）、数据母接口（17）以及热传母接口（18）、若干母帆板接口（49），载荷框架包括小顶板（19）、小底板（20）、2个侧板（21）、负Z轴板（22）、公对接板（23）、对接电路板二（24）、电源公接口（25）、数据公接口（26）以及热传公接口（27），太阳能帆板模块包括固定板一（28）、固定板二（29）、固定板三（30）、固定板四（31）、固定板五（32）、定制板一（33）、定制板二（34）、定制板三（35）、定制板四（36）、定制板五（37）、展开板一（38）、展开板二（39）、展开板三（40）、展开板四（41）、若干铰链（42）、若干太阳能电池片（43）、4个锁定件（44）、天线（45）、若干公帆板接口（46）、2个USB接口（47）、4个母柔性接口（48）和4个公柔性接口（50）；

所述插槽板（2）的长边缘分别与大顶板（1）和大底板（3）的长边缘连接，所述插槽板（2）的短边缘分别与正Z轴板（4）和母对接板（5）连接；

所述大顶板（1）和大底板（3）的凹陷端短边缘与正Z轴板（4）连接，所述大顶板（1）和大底板（3）的平整端短边缘与母对接板（5）连接；

所述总线电路板（7）固定于大底板（3）上；

所述集成电路板（6）、算力电路板一（8）、算力电路板二（9）、算力电路板三（10）、姿轨控电路板（11）的4个角均可通过安装垫片（14）在两侧插槽板（2）的各个插槽间实现插拔，所述集成电路板（6）、算力电路板一（8）、算力电路板二（9）、算力电路板三（10）、姿轨控电路板（11）、对接电路板一（12）均可与总线电路板（7）建立电量、数据和信号指令的传输交换；

所述对接电路板一（12）与母对接板（5）固定连接；

所述小顶板（19）和小底板（20）与公对接板（23）、负Z轴板（22）以及2个侧板（21）连接；

所述公对接板（23）和负Z轴板（22）均与2个侧板（21）连接；

所述对接电路板二（24）与公对接板（23）固定连接；

所述固定板一（28）和固定板三（30）分别与2个插槽板（2）固定连接；

定制板一（33）和定制板三（35）分别与2个侧板（21）固定连接；

所述固定板二（29）、固定板四（31）、固定板五（32）、定制板二（34）、定制板四（36）、定制板五（37）分别与大顶板（1）、大底板（3）、正Z轴板（4）、小顶板（19）、小底板（20）、负Z轴板（22）固定连接；

所述固定板五（32）的4个边缘通过铰链（42）分别与展开板一（38）、展开板二（39）、展开板三（40）、展开板四（41）固定连接。

2.根据权利要求1所述的用于量产的3U立方星平台一体机，其特征在于：

所述插槽板（2）的每个插槽区域顶部开设有缺口，底部未开设缺口，所述插槽板（2）的插槽区域中间均开设有同各个区域等宽的圆角矩形开口，所述插槽板（2）与大顶板（1）、大底板（3）、正Z轴板（4）、母对接板（5）的连接处开设有若干螺丝孔；

所述大顶板（1）和大底板（3）的一条短边缘均为两侧高中间低的凹状，且均开设有2个大小相等的圆角矩形开口以及若干螺丝孔，所述大顶板（1）和大底板（3）与插槽板（2）的连接处开设有凹槽，所述大底板（3）两侧开设有条状槽；

所述正Z轴板（4）的4个角开设有4个缺口，中间开设有1个圆孔和4个相同的类梯形开口，边缘附近开设有若干螺丝孔，且与大底板（3）连接的边缘附近开设有2个方形开口；

所述垫片（14）的宽度与插槽宽度相对应，具有多个类型，所述垫片（14）的平整端具有切口狭缝；

所述总线电路板（7）上设有若干具有50个接口的母排（13）以及2个母帆板接口（49），并开设有1个方形开口；

所述集成电路板（6）、算力电路板一（8）、算力电路板二（9）、算力电路板三（10）、姿轨控电路板（11）、对接电路板一（12）上设有具有25个插针的公排（15），所述集成电路板上设有4个母帆板接口（49）；

所述母对接板（5）开设有4组12个长方形通孔，内侧设有限位框，每组中紧邻的3个通孔内依次插入电源母接口（16）、数据母接口（17）、热传母接口（18），4个角附近开设有4个螺丝孔。

3.根据权利要求2所述的用于量产的3U立方星平台一体机，其特征在于：

所述集成电路板（6）两侧能够集成固定综合管理系统、通信系统、电控系统以及热控系统所包含的多个相关元器件，并通过公排（15）插针与总线电路板（7）建立电路和数据连接，从而实现与其它电路板、其它子系统以及载荷进行电量、数据和信号指令的传输交换，所述集成电路板（6）一侧的4个边缘附近各设有1个母帆板接口（49），所述集成电路板（6）另一侧与固定板一（28）相邻边缘的附近设有2个USB接口（47）；

所述算力电路板一（8）、算力电路板二（9）、算力电路板三（10）均可集成多种架构类型和各种计算能力的芯片，能够进行算力叠加的同时，可根据立方星在轨任务搭配不同的芯片，实现算力最大化，并通过公排（15）插针与总线电路板（7）建立连接，从而实现与其它电路板、其它子系统以及载荷进行电量、数据和信号指令的传输交换；

所述姿轨控电路板（11）上能够集成固定反作用飞轮、陀螺仪、磁力矩器、星敏感器、太阳敏感器、推进器等多个姿轨控系统相关元器件，通过公排（15）插针与总线电路板（7）建立连接，从而实现与其它电路板、其它子系统以及载荷进行电量、数据和信号指令的传输交换；

所述对接电路板一（12）与电源母接口（16）、数据母接口（17）分别建立有电量、数据和信号指令的传输交换，从而实现与载荷进行电量、数据和信号指令的传输交换，同时设有温度传感器，可实时监测来自热传母接口（18）和一体机模块内部的温度变化，并通过公排（15）插针与总线电路板（7）建立电路和数据连接，从而实现与其它电路板、其它子系统以及载荷进行电量、数据和信号指令的传输交换；

所述对接电路板二（24）与电源公接口（25）、数据公接口（26）分别建立有电量、数据和信号指令的传输交换，从而实现与一体机模块进行电量、数据和信号指令的传输交换，同时设有温度传感器，可实时监测来自热传公接口（27）和载荷的温度变化，所述对接电路板二可通过接口连接方式与载荷建立电路和数据连接，从而实现与载荷进行电量、数据和信号指令的传输交换。

4.根据权利要求1所述的用于量产的3U立方星平台一体机，其特征在于：

所述公对接板（23）开设有4组12个长方形通孔，内侧设有限位框，每组中紧邻的3个通孔内依次插入电源公接口（25）、数据公接口（26）、热传公接口（27），4个角附近开设有4个螺丝孔；

所述电源母接口（16）、数据母接口（17）、热传母接口（18）可通过磁吸件分别与电源公接口（25）、数据公接口（26）、热传公接口（27）固定连接的同时，可通过导电体建立电量、数据和信号指令的传输交换，可通过导热体建立热传连接；

所述小顶板（19）、小底板（20）、侧板（21）、负Z轴板（22）均可根据载荷的实际使用情况进行开口定制；

所述小顶板（19）、小底板（20）、侧板（21）与公对接板（23）相连边缘附近均设有1个方形开口，且4个角均开设有4个螺丝孔，所述小顶板（19）和小底板（20）与2个侧板（21）的连接处开设有凹槽；

所述负Z轴板（22）的边缘附近开设有若干螺丝孔，4个角设有4个长方体状凸起。

5.根据权利要求7所述的用于量产的3U立方星平台一体机，其特征在于：

所述公帆板接口（46）为固定板一（28）、固定板二（29）、固定板三（30）、固定板四（31）、固定板五（32）、定制板一（33）、定制板二（34）、定制板三（35）、定制板四（36）的对外接口，可通过磁吸件与母帆板接口（49）固定连接的同时，可通过导电体与一体机模块和载荷建立电量、数据和信号指令的传输交换；

所述母帆板接口（49）为一体机模块和载荷框架的对外接口，可通过磁吸件与公帆板接口（46）固定连接的同时，可通过导电体与太阳能帆板模块建立电量、数据和信号指令的传输交换；

所述USB接口（47）为整体3U立方星的对外接口，可作为地面调试和充电的统一接口，可通过导电体与各类调试和充电设备建立电量、数据和信号指令的传输交换；

所述固定板五（32）的4个边缘处各设有1个母柔性接口（48）；

所述公柔性接口（50）为展开板一（38）、展开板二（39）、展开板三（40）、展开板四（41）的对外接口，具有可360°弯曲的特性，可通过磁吸件与固定板五（32）上的母柔性接口（48）固定连接的同时，可通过导电体与一体机模块和载荷框架建立电量、数据和信号指令的传输交换；

所述母柔性接口（48）为展开板一（38）、展开板二（39）、展开板三（40）、展开板四（41）的对外接口，具有可360°弯曲的特性，可通过磁吸件与展开板一（38）、展开板二（39）、展开板三（40）、展开板四（41）上的公柔性接口（50）固定连接的同时，可通过导电体与展开板一（38）、展开板二（39）、展开板三（40）、展开板四（41）建立电量、数据和信号指令的传输交换；

所述固定板一（28）、固定板二（29）、固定板三（30）、固定板四（31）、固定板五（32）、定制板一（33）、定制板二（34）、定制板三（35）、定制板四（36）、定制板五（37）、展开板一（38）、展开板二（39）、展开板三（40）、展开板四（41）上均开设有若干螺丝孔，且均设有若干太阳能电池片（43）；

所述铰链（42）包括2个均开设有2个螺丝孔，可分别与固定板五（32）和各个展开板连接的分件，所述铰链（42）2个分件的连接轴处设有复位弹簧，可使各个展开板在解除锁定状态并旋转90°后保持与固定板五（32）平行。

6.根据权利要求5所述的用于量产的3U立方星平台一体机，其特征在于：

所述展开板一（38）、展开板二（39）、展开板三（40）、展开板四（41）与立方星等长，所述展开板一（38）、展开板二（39）、展开板三（40）、展开板四（41）未与固定板五（32）连接的短边缘附近设有与锁定件（44）连接固定的插件；

所述太阳能电池片（43）呈两侧有斜切口的不规则形状，可用于将太阳能转化为电能，同一块太阳能板上的所有太阳能电池片（43）之间均可建立电量、数据和信号指令的传输交换；

所述定制板一（33）、定制板二（34）、定制板三（35）、定制板四（36）、定制板五（37）均可根据载荷的实际使用情况进行开口定制，所述定制板五（37）的4条边缘附近分别设有1个锁定件（44），所述定制板一（33）、定制板二（34）、定制板三（35）、定制板四（36）连续开设有2个螺丝孔的边缘处可与一体机模块连续开设有2个螺丝孔的边缘处连接，从而加固载荷框架与一体机模块之间的连接；

所述固定板一（28）、固定板二（29）、固定板三（30）、固定板四（31）上均可开设若干尺寸形状位置不等的用于太阳敏感器、星敏感器和地平仪感知外界的开口，开口的位置、尺寸、数量均可根据实际需求进行定制，所述固定板一（28）上开设有2个方形开口；

所述定制板五（37）的4个边缘附近设有4个锁定件（44）和4个天线（45）。

7.根据权利要求6所述的用于量产的3U立方星平台一体机，其特征在于：所述天线（45）为可伸缩式结构，且可以转轴为中心进行180°旋转。

8.根据权利要求6所述的用于量产的3U立方星平台一体机，其特征在于：所述锁定件（44）可使各个展开板在展开前与固定板一（28）、固定板二（29）、固定板三（30）、固定板四（31）贴合，在收到综合管理系统发出的指令后解除锁定，使各个展开板在限制弹簧的作用下旋转到与固定板五（32）平行的状态。

9.根据权利要求1所述的用于量产的3U立方星平台一体机，其特征在于：在使用本发明提供的用于量产的3U立方星平台一体机过程中，将垫片（14）固定在集成电路板（6）、算力电路板一（8）、算力电路板二（9）、算力电路板三（10）和姿轨控电路板（11）的4个角上后，便可插入插槽中，与固定在底板的总线电路板（7）上的母排（13）建立连接，从而将各个电路板锁定在插槽板（2）和底板之间，垫片（14）的公差允许各个电路板在插入和移除过程中轻松滑动，当顶板完全封闭时，各个电路板以及其它组件受到内部移动限制，只留出4组12个接口用于电量，数据和热量交换和安装固定，从而以一体机的形式与载荷框架建立固定连接的同时完成电量、热量和数据的导通。