CN207510746U - 一种微小卫星零动量实现太阳能捕获的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种微小卫星零动量实现太阳能捕获的装置，包括：模拟式太阳敏感器、磁强计和磁力矩器；所述模拟式太阳敏感器与所述磁强计用于共同确定卫星的姿态；所述磁力矩器用于提供速率阻尼过程中的控制力矩，并用于将卫星太阳帆板的法线轴指向太阳的矢量方向，控制卫星太阳帆板法线与太阳矢量方向的夹角小于预设阈值，实现卫星的零动量磁控方式捕获太阳。本实用新型简化了姿轨控系统工作模式，提高了卫星入轨初期工作的可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及卫星技术领域，具体涉及一种微小卫星零动量实现太阳能捕获的装置。
背景技术
微小卫星在星箭分离初期，为了实现快速消旋，一般采用推力器的控制方式，实现卫星的三轴速率阻尼。当姿态角速度达到阈值后，引入星敏感器和动量轮，使卫星的太阳帆板法线指向太阳，从而完成太阳捕获任务，实现了卫星的能源自主供应。
微小卫星虽然可以通过使用推力器实现快速消旋，但是卫星上至少需要安装6台推力器，这大大增加了卫星的结构重量和复杂度。同时，在实现太阳捕获前就引入星敏感器和动量轮等大功耗单机，不仅会大量消耗卫星本身的能源，而且有可能使动量轮快速饱和，造成姿态失控。
实用新型内容
针对现有技术中的缺陷，本实用新型提供了一种微小卫星零动量实现太阳能捕获的装置，本实用新型简化了姿轨控系统工作模式，提高了卫星入轨初期工作的可靠性。
为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：
本实用新型提供了一种微小卫星零动量实现太阳捕获的装置，包括：模拟式太阳敏感器、磁强计和磁力矩器；
所述模拟式太阳敏感器与所述磁强计用于共同确定卫星的姿态；
所述磁力矩器用于提供速率阻尼过程中的控制力矩，并用于将卫星太阳帆板的法线轴指向太阳的矢量方向，控制卫星太阳帆板法线与太阳矢量方向的夹角小于预设阈值，实现卫星的零动量磁控方式捕获太阳。
进一步地，所述磁强计为三轴磁强计。
进一步地，所述磁强计还用于在卫星进入地影时确定卫星的俯仰角。
进一步地，所述磁力矩器的输出经过预设延迟后作用于卫星的本体，用于提供速率阻尼过程中的控制力矩。
进一步地，所述磁力矩器用于减小卫星三轴的角速度，控制卫星太阳帆板法线与太阳矢量方向的夹角小于预设阈值。
由上述技术方案可知，本实用新型提供的微小卫星零动量实现太阳捕获的装置，通过使用“模拟式太阳敏感器+磁强计+磁力矩器”在卫星入轨初期作为姿态测量和控制单元，由于本实用新型并未引入陀螺、星敏感器、推力器以及动量轮等大功耗控制单元，因而不仅简化了姿轨控系统的配置，同时也提高了整星的可靠性。此外，在本实用新型中，由于各单元输出量均为模拟量，故避免了大量数据处理环节，从而提高了姿控分系统在速率阻尼阶段的工作可靠性。进一步地，在本实用新型中，由于模拟太阳敏感器、磁强计以及磁力矩器都属于低功耗单元，故本实用新型能够明显降低星上能耗。综上可知，本实用新型简化了姿轨控系统工作模式，提高了卫星入轨初期工作的可靠性，实现了星箭分离后速率阻尼过程的姿控过程所需资源的最小化。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型一实施例提供的微小卫星零动量实现太阳捕获的装置的结构示意图；
图2是本实用新型一实施例提供的微小卫星零动量实现太阳捕获的装置的工作原理示意图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
针对现有技术存在的问题，本实用新型提供一种适用于微小卫星零动量快速实现太阳捕获的装置，以简化姿轨控系统工作模式，提高卫星入轨初期工作的可靠性。下面通过具体实施例对本实用新型方案进行详细介绍。
本实用新型一实施例提供了一种微小卫星零动量实现太阳捕获的装置，参见图1，该装置包括：模拟式太阳敏感器11、磁强计12和磁力矩器13；
所述模拟式太阳敏感器11与所述磁强计12用于共同确定卫星的姿态；
所述磁力矩器13用于提供速率阻尼过程中的控制力矩，并用于将卫星太阳帆板的法线轴指向太阳的矢量方向，控制卫星太阳帆板法线与太阳矢量方向的夹角小于预设阈值，实现卫星的零动量磁控方式捕获太阳。可以理解的是，所述预设阈值可以根据实际需要进行设定，本实用新型对此不做限定。
其中，本实施例提供的微小卫星零动量实现太阳捕获的装置的工作原理可参见图2所示。
可以理解的是，所述磁力矩器的输出经过预设延迟后作用于卫星的本体，用于提供速率阻尼过程中的控制力矩。
可以理解的是，当太阳出现在模拟式太阳敏感器的视场内时，可以通过双矢量定姿FORM算法、模拟太阳敏感器以及磁强计共同确定卫星的三轴姿态矩阵。当卫星进入地影时，可以通过磁强计确定卫星的俯仰角。
可以理解的是，所述磁力矩器用于减小卫星三轴的角速度，控制卫星太阳帆板法线与太阳矢量方向的夹角小于预设阈值。
可以理解的是，所述磁强计优选为三轴磁强计。
可以理解的是，利用三轴磁强计可以测量地磁场矢量，地磁场矢量是关于卫星位置的函数，再通过引入国际地磁场参考模型标准值，即可确定卫星的位置和速度。由于地磁场模型存在不确定性和长期变化性，所以单一使用磁强计无法准确定姿，故本实施例采用磁强计与太阳敏感器相结合的方式，将太阳敏感器输出的高精度矢量信息与地磁场信息相结合，针对低轨微小卫星，实现了低成本自主定轨，并达到一定的定轨精度。可以理解的是，利用模拟式太阳敏感器与磁强计对卫星定姿过程属于现有技术，故本实施例对此不再做详细介绍。
可以理解的是，本实施例未引入星敏感器，只有太阳敏感器，类似地，可以扩展到只采用地球敏感器。
由上面描述可知，本实施例提供的微小卫星零动量实现太阳捕获的装置，通过使用“模拟式太阳敏感器+磁强计+磁力矩器”在卫星入轨初期作为姿态测量和控制单元，由于本实施例并未引入陀螺、星敏感器、推力器以及动量轮等大功耗控制单元，因而不仅简化了姿轨控系统的配置，同时也提高了整星的可靠性。此外，在本实施例中，由于各单元输出量均为模拟量，故避免了大量数据处理环节，从而提高了姿控分系统在速率阻尼阶段的工作可靠性。进一步地，在本实施例中，由于模拟太阳敏感器、磁强计以及磁力矩器都属于低功耗单元，故本实施例能够明显降低星上能耗。综上可知，本实施例简化了姿轨控系统工作模式，提高了卫星入轨初期工作的可靠性，实现了星箭分离后速率阻尼过程的姿控过程所需资源的最小化。
以上实施例仅用于说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (5)
1.一种微小卫星零动量实现太阳能捕获的装置，其特征在于，包括：模拟式太阳敏感器、磁强计和磁力矩器；
所述模拟式太阳敏感器与所述磁强计用于共同确定卫星的姿态；
所述磁力矩器用于提供速率阻尼过程中的控制力矩，并用于将卫星太阳帆板的法线轴指向太阳的矢量方向，控制卫星太阳帆板法线与太阳矢量方向的夹角小于预设阈值，实现卫星的零动量磁控方式捕获太阳。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述磁强计为三轴磁强计。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述磁强计还用于在卫星进入地影时确定卫星的俯仰角。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述磁力矩器的输出经过预设延迟后作用于卫星的本体，用于提供速率阻尼过程中的控制力矩。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述磁力矩器用于减小卫星三轴的角速度，控制卫星太阳帆板法线与太阳矢量方向的夹角小于预设阈值。
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| CN201721553165.7U CN207510746U (zh) | 2017-11-20 | 2017-11-20 | 一种微小卫星零动量实现太阳能捕获的装置 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107757951A (zh) * | 2017-11-20 | 2018-03-06 | 北京千乘探索科技有限公司 | 一种微小卫星零动量实现太阳能捕获的装置及方法 |
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