CN207517247U - 卫星测控教学演示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种卫星测控教学演示装置。该装置包括：立方星组件和旋转组件，旋转组件包括第一旋转部件、第二旋转部件、第三旋转部件和旋转控制模块，第一旋转部件、第二旋转部件和第三旋转部件之间可旋转连接，立方星组件安装在第三旋转部件上；旋转控制模块，基于第一控制指令控制第一旋转部件、第二旋转部件和第三旋转部件进行旋转，以调整立方星组件的姿态。本实用新型所提供的卫星测控教学演示装置，可以根据第一控制指令控制调整立方星组件的姿态，模拟控制卫星进行调整的过程，互动性强，便于用户理解卫星测控工作的具体过程，装置的加工工艺简单，成本低，普及性好。

Description

卫星测控教学演示装置

技术领域

本实用新型涉及航天及教学技术领域，尤其涉及一种卫星测控教学演示装置。

背景技术

卫星测控是航天工程中的重要环节，卫星测控站是实现在轨飞行卫星的控制、对地通信、数据传输、状态监测、紧急维修等工作的基础。但是，建设卫星测控站费用昂贵，条件复杂，仅能实现工程应用，无法实现大众的接触，更无法满足青少年科学教学的需求。

实用新型内容

技术问题

有鉴于此，本实用新型提出一种卫星测控教学演示装置，解决了卫星测控教学演示过程中，设备加工工艺复杂、互动性差的问题。

解决方案

为了解决上述技术问题，根据本实用新型的一实施例，提供了一种卫星测控教学演示装置，包括：

立方星组件和旋转组件，所述旋转组件包括第一旋转部件、第二旋转部件、第三旋转部件和旋转控制模块，

所述第一旋转部件、所述第二旋转部件和所述第三旋转部件之间可旋转连接，所述立方星组件安装在所述第三旋转部件上；

所述旋转控制模块，基于第一控制指令控制所述第一旋转部件、所述第二旋转部件和所述第三旋转部件进行旋转，以调整所述立方星组件的姿态。

在一种可能的实现方式中，所述立方星组件，包括数据采集模块，所述数据采集模块获取与所述立方星组件相关联的数据；

该装置还包括：分控组件，基于用户发出的第一操作指令和与所述立方星组件相关联的数据产生所述第一控制指令。

在一种可能的实现方式中，还包括：主控组件，获取与卫星相关联的数据，基于用户发出的第二操作指令和与所述卫星相关联的数据产生第二控制指令，以使所述卫星基于所述第二控制指令进行姿态调整。

在一种可能的实现方式中，所述第一控制指令包括过顶提醒指令，

所述分控组件，还用于在基于与所述卫星相关联的数据确定所述卫星处于所述立方星组件的上方区域的情况下，向所述旋转控制模块发出所述过顶提醒指令。

在一种可能的实现方式中，所述立方星组件包括太阳翼和太阳翼控制模块，

所述太阳翼控制模块，基于所述第一控制指令控制所述太阳翼伸缩。

在一种可能的实现方式中，所述旋转组件还包括固定支架、第一连接部和第二连接部，

所述第一旋转部件通过第一连接部安装在所述固定支架上，并以所述第一连接部为旋转轴进行旋转；

所述第二旋转部件通过第二连接部安装在所述第一旋转部件上，并以所述第二连接部为旋转轴进行旋转；

所述第三旋转部件安装在所述第二旋转部件上，并以连接处为旋转轴进行旋转。

在一种可能的实现方式中，所述立方星组件包括：提醒模块，基于所述过第一控制指令和/或第二控制指令发出提醒。

在一种可能的实现方式中，还包括：显示组件，在接收到用户发出的演示播放指令的情况下，为用户显示与所述演示播放指令对应的多媒体演示文件。

在一种可能的实现方式中，所述数据采集模块包括：

环境检测子模块，获取所述立方星组件所处环境的可吸入颗粒物的浓度数据。

有益效果

本实用新型所提供的卫星测控教学演示装置，将立方星组件安装在旋转组件上，可以根据第一控制指令控制调整立方星组件的姿态，模拟控制卫星进行调整的过程，互动性强，便于用户理解卫星测控工作的具体过程，装置的加工工艺简单，成本低、普及性好。

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本实用新型的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本实用新型的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本实用新型的原理。

图1示出根据本实用新型一实施例的卫星测控教学演示装置的框图；

图2示出根据本实用新型一实施例的卫星测控教学演示装置的一示例性的框图；

图3示出根据本实用新型一实施例的过顶演示的示意图；

图4示出根据本实用新型一实施例的立方星组件的一示例性的结构图；

图5示出根据本实用新型一实施例的旋转组件的姿态调整的示意图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本实用新型的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本实用新型，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本实用新型同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本实用新型的主旨。

实施例1

图1示出根据本实用新型一实施例的卫星测控教学演示装置的框图。如图1所示，该装置可以包括立方星组件100和旋转组件200。

其中，旋转组件200可以包括第一旋转部件201、第二旋转部件202、第三旋转部件203和旋转控制模块(图中未示出)，第一旋转部件201、第二旋转部件202和第三旋转部件203之间可旋转连接，立方星组件100安装在第三旋转部件203上。旋转控制模块，基于第一控制指令控制第一旋转部件201、第二旋转部件202和第三旋转部件203进行旋转，以调整立方星组件100的姿态。

作为本实施例的一个示例，第一控制指令可以包括第一旋转部件201、第二旋转部件202、第三旋转部件203所需旋转的角度和旋转的方向，例如，第一控制指令包括第一旋转部件201逆时针旋转30°、第二旋转部件202逆时针旋转70°和第三旋转部件203顺时针旋转30°。第一控制指令还可以包括立方星组件自身所需进行的动作调整的具体信息，例如，控制太阳翼(参考下文)伸展。旋转控制模块例如可以是分别与第一旋转部件201、第二旋转部件202和第三旋转部件203连接的可控电机，根据第一控制指令控制电机的旋转方向和角度，从而控制第一旋转部件201、第二旋转部件202和第三旋转部件203进行旋转。具体的控制方式可基于现有技术实现，本公开对此不做限制。

作为本实施例的一个示例，旋转组件可以保证立方星组件可以进行三轴旋转。旋转组件中的各旋转部件的形状可以是圆形的，还可以是正方形等其他形状。需要说明的是，旋转组件的实施方式并不唯一，本领域技术人员可以根据实际需要设置旋转组件的具体实施方式，在此不作限制。

作为该实现方式的一个示例，旋转控制模块可以安装在卫星测控教学演示装置的任意适当位置，本公开对此不做限制。

图2示出根据本实用新型一实施例的卫星测控教学演示装置的一示例性的框图。

在一种可能的实现方式中，如图2所示，该装置还可以包括分控组件300。分控组件300被配置为基于用户发出的第一操作指令和与立方星组件100相关联的数据产生第一控制指令。其中，立方星组件100可包括数据采集模块101(参考图4)，数据采集模块101可获取与立方星组件100相关联的数据。

作为该实现方式的一个示例，与立方星组件相关联的数据可以包括表征立方星组件姿态的数据，例如，表征立方星组件太阳翼的伸展状态的数据、表征立方星组件的方位(例如偏转角度)的数据等。举例来说，数据采集模块可以包括感测立方星组件的姿态的传感器。卫星测控教学演示装置可包括通信模块，例如无线通信模块，以将与立方星组件相关联的数据发送给分控组件。通信模块可安装在旋转组件或立方星组件上，本公开对此不做限制。

作为该实现方式的一个示例，分控组件可以接收用户输入的第一操作指令，例如第一操作指令可以包括立方星组件调整后所达到的目标姿态的目标姿态数据，分控组件还可以接收来自通信组件的与立方星组件相关联的数据，例如可以包括表征立方星组件姿态的数据。分控组件可根据表征立方星组件姿态的数据确定立方星组件的当前姿态，并进一步确定将立方星组件从当前姿态调整到目标姿态，旋转组件所需旋转的角度和方向，以及立方星组件自身所需执行的动作，生成第一控制指令。分控组件产生第一控制指令的具体过程可以基于现有技术实现，并可以通过硬件方式实现，例如通用处理部件结合可执行逻辑指令实现、通过专用硬件电路实现等。这样，基于用户的第一操作指令控制调整立方星组件的姿态，使用户参与立方星组件姿态调整的过程，增强互动性、便于理解。

以上仅为生成第一控制指令的一种方式，本领域技术人员应理解，第一控制指令不限于以上所述，例如，第一控制指令也可以直接由用户通过分控组件发送，以提供给旋转控制组件。

在一种可能的实现方式中，如图2所示，该装置还可以包括主控组件400，获取与卫星2相关联的数据，基于用户发出的第二操作指令和与卫星2相关联的数据产生第二控制指令，以使卫星2基于第二控制指令进行姿态调整。

作为该实现方式的一个示例，主控组件可以获取并根据与卫星相关联的数据确定卫星的姿态和位置等信息，举例来说，主控组件可以包括基于现有技术实现的卫星数据接收模块，用以接收与卫星相关联的数据，例如卫星在太空中的运行轨道数据以及遥感数据等。

作为该实现方式的一个示例，主控组件可以对获取的与卫星相关联的数据进行分析、处理和存储，第二操作指令可以包括对卫星进行调整后达到的目标姿态的目标姿态数据。主控组件可以根据与卫星相关联的数据确定卫星当前的姿态和位置等信息，并进一步确定卫星从当前姿态调整到目标姿态所需进行的具体动作，生成第二控制指令。主控组件产生第二控制指令的具体过程可以基于现有技术实现，并且可以通过硬件方式实现，例如通用处理部件结合可执行逻辑指令实现，通过专用硬件电路实现等。这样，基于用户发出的第二操作指令控制卫星，有利于加深用户对真实的现役卫星的测控工作的理解，达到航天科技知识科普的目的。

作为该实现方式的一个示例，主控组件与分控组件之间可通过网络进行连接，可以进行数据传输、共享。

作为该实现方式的一个示例，分控组件以及主控组件可以为计算机、手机等终端设备，还可以是单片机、CPU、MPU、FPGA等任何能进行通信、控制的部件，分控组件可以通过专用硬件电路实现，也可以通过通用部件结合可执行逻辑指令实现，以执行组件的通信、控制过程。

作为该实现方式的一个示例，在一个卫星测控教学演示装置中可以包括至少一个主控组件和多个分控组件。或者，一个卫星测控教学演示装置中可以仅包括一个主控组件或者包括至少一个分控组件。主控组件和分控组件之间可以进行通信。可以将主控组件或分控组件布置于不同的中、小学校，为学生进行测控教学演示。并使学生可以对卫星测控、立方星组件的演示进行实际操作，推动航天技术科学普及教学，推动中、小学对科学技术学习，提升科技教育内容、创新以及动手能力。

在一种可能的实现方式中，第一控制指令可以包括过顶提醒指令，分控组件300还用于在基于与卫星相关联的数据确定卫星处于立方星组件的上方区域的情况下，向旋转控制模块发出过顶提醒指令。

作为该实现方式的一个示例，分控组件可以获取并根据与卫星相关联的数据确定卫星的姿态和位置等信息，举例来说，分控组件可以包括基于现有技术实现的卫星数据接收模块，用以接收与卫星相关联的数据，例如卫星在太空中的运行轨道数据以及遥感数据等。分控组件将获取的卫星的当前时刻的姿态确定为立方星组件的目标姿态，而后根据所接收到的与立方星组件相关联的数据(例如表征立方星组件姿态的数据)，确定立方星组件从当前姿态调整到目标姿态所需进行的动作，生成过顶提醒指令。立方星组件和旋转组件可以基于过顶提醒指令进行调整，使得调整后的立方星组件的姿态与卫星的姿态相对应，达到为用户模拟演示卫星姿态的目的。分控组件产生过顶提醒指令的具体过程可以基于现有技术实现，并可以通过硬件方式实现，例如可以通过通用处理部件结合可执行逻辑指令实现，或基于专用硬件电路实现等。

图3示出根据本实用新型一实施例的过顶演示的示意图，如图3所示，根据立方星组件100以及卫星2的当前位置，若立方星组件100与卫星2所在直线方向与竖直方向的夹角θ小于或等于夹角阈值，则确定卫星2当前位置为立方星组件100上方区域，发出过顶提醒指令。可以根据实际需要设置夹角阈值，例如，夹角阈值可以为5°。需要说明的是，本领域技术人员可以根据需要设置确定卫星处于立方星组件的上方区域的具体方式，在此不作限定。

图4示出根据本实用新型一实施例的立方星组件的一示例性的结构图。

在一种可能的实现方式中，如图4所示，立方星组件100还可以包括太阳翼103和太阳翼控制模块104。太阳翼控制模块104基于第一控制指令控制太阳翼伸缩。

作为该实现方式的一个示例，图4中仅示出了太阳翼的伸展状态，太阳翼收缩后，可以放置在立方星组件的侧面(图中未示出)。太阳翼可以包括太阳能电池板，这样，可以为立方星组件供电。本领域技术人员可以根据实际设置太阳翼的形状、伸展方式、收缩方式等，在此不作限定。这样，可以更直观的模拟卫星的姿态，便于用户理解卫星的测控过程。

图5示出根据本实用新型一实施例的旋转组件的姿态调整的示意图。

在一种可能的实现方式中，如图5所示，旋转组件300还可以包括固定支架205，例如包括底座和与底座连接的圆形框架；第一连接部206和第二连接部207。第一旋转部件201通过第一连接部206安装在固定支架205上，并以第一连接部206为旋转轴进行旋转。例如，可以是圆环形的第一旋转部件在其直径的两端分别通过第一连接部件206可旋转地安装在圆形框架上，使得第一旋转部件和圆形框架的直径重合。第二旋转部件202通过第二连接部207安装在第一旋转部件201上，并以第二连接部202为旋转轴进行旋转。例如，可以是圆环形的第二旋转部件在其直径的两端分别通过第二连接部件207安装在第一旋转部件上，使得第二旋转部件和第一旋转部件的直径重合。第三旋转部件203安装在第二旋转部件202上，并以连接处为旋转轴进行旋转。例如，可以是杆状的第三旋转部件沿直径方向安装在第二旋转部件上。立方星组件可固定安装在第三旋转部件上。

作为该实现方式的一个示例，旋转控制模块可以控制第一旋转部件201以第一连接部206所在的直线AA’为旋转轴进行360°逆时针或顺时针旋转、控制第二旋转部件202能够以第二连接部207所在的直线BB’为旋转轴进行360°逆时针或顺时针旋转以及控制第三旋转部件203以自身所在的直线CC’为旋转轴进行360°逆时针或顺时针旋转。旋转控制模块在接收到第一控制指令的情况下，控制第一旋转部件201、第二旋转部件202和第三旋转部件203进行旋转。例如，旋转控制模块基于第一控制指令确定需控制第一旋转部件201顺时针旋转10°、第二旋转部件202顺时针旋转60°以及第三旋转部件203顺时针旋转180°，则如图5所示，控制各旋转部件旋转对应的角度。

在一种可能的实现方式中，如图2所示，该装置还可以包括显示组件500。显示组件500在接收到用户发出的演示播放指令的情况下，为用户显示与演示播放指令对应的多媒体演示文件。

作为该实现方式的一个示例，显示组件500还可以为用户显示与立方星组件或卫星相关联的数据，并且可以为用户显示根据与立方星组件或卫星相关联的数据确定的相关信息。显示组件可以设置在任意位置，例如在立方星组件中，还可以在分控组件中。显示组件可以为显示屏。显示的形式可以包括文字、图片和动画中的至少一种。可以根据现有技术设置显示组件的实现方式和具体显示形式，在此不作限定。这样，用户可以通过多媒体演示文件进一步的理解卫星的测控过程。

在一种可能的实现方式中，如图4所示，立方星组件100还可以包括提醒模块102。提醒模块102被配置为基于第一控制指令和/或第二控制指令发出提醒。

作为该实现方式的一个示例，提醒模块102可以包括蜂鸣器、LED灯和扬声器等，以实现通过灯光和/或声音等发出提醒。对于不同的指令，可以发出不同的提醒。例如，对于第一控制指令，提醒模块102可以发出第一种提醒，例如仅蜂鸣器发出声音。对于第二控制指令，提醒模块102可以发出第二种提醒，例如蜂鸣器发出声音的同时，LED灯闪烁。还可以根据不同的指令，通过扬声器播放不同的声音，例如，对于不同的指令播放不同的音乐。本领域技术人员可以根据实际需求设置提醒模块及其提醒方式，在此不作限定。这样，用户可以根据不同的提醒，区别装置当前所进行具体教学演示过程。

在一种可能的实现方式中，卫星测控教学演示装置可包括用于接收第一控制指令的通信模块，例如无线通信模块，所接收的第一控制指令可提供给立方星组件、旋转控制模块、太阳翼控制模块，或提醒模块等。通信模块可以设置在任意适当位置，例如设置在立方星组件上、或旋转组件上。通信模块还可将数据采集模块采集到的数据发送给分控组件或主控组件。

在一种可能的实现方式中，数据采集模块101可以包括环境检测子模块。环境检测子模块被配置为获取立方星组件100所处环境的可吸入颗粒物的浓度数据。

作为该实现方式的一个示例，分控组件可以根据可吸入颗粒物(例如PM2.5、PM10等)的浓度数据确定立方星组件当前所处环境的空气质量，并通过显示具体数值或者发出提醒的方式告知用户当前所处环境的空气质量。在该装置的数量为多个的情况下，若各装置分布范围足够广，且各装置所获取的可吸入颗粒物的浓度数据足够多，主控组件和/或分控组件可以获取并根据所有装置获取的可吸入颗粒物的浓度数据，产生局部区域的空气质量检测地图，甚至产生全国、全球空气质量检测地图。环境检测子模块可以为可进行可吸入颗粒物的浓度检测的传感器。

作为该实现方式的一个示例，数据采集模块还可以包括温度、湿度等检测环境的子模块，以获取立方星组件所处环境的环境信息，本领域技术人员可以根据实际需要设置数据采集模块，在此不作限定。

需要说明的是，尽管以实施例1作为示例介绍了卫星测控教学演示装置如上，但本领域技术人员能够理解，本实用新型应不限于此。事实上，用户完全可根据个人喜好和/或实际应用场景灵活设定各组件，只要符合本实用新型的技术方案即可。

本实用新型所提供的卫星测控教学演示装置，可以根据第一控制指令控制调整立方星组件的姿态，模拟控制卫星进行调整的过程，互动性强，便于用户理解卫星测控工作的具体过程，装置的加工工艺简单、成本低、普及性好。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种卫星测控教学演示装置，其特征在于，包括：

立方星组件和旋转组件，所述旋转组件包括第一旋转部件、第二旋转部件、第三旋转部件和旋转控制模块，

所述第一旋转部件、所述第二旋转部件和所述第三旋转部件之间可旋转连接，所述立方星组件安装在所述第三旋转部件上；

所述旋转控制模块，基于第一控制指令控制所述第一旋转部件、所述第二旋转部件和所述第三旋转部件进行旋转，以调整所述立方星组件的姿态。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述立方星组件，包括数据采集模块，所述数据采集模块获取与所述立方星组件相关联的数据；

所述装置还包括：分控组件，基于用户发出的第一操作指令和与所述立方星组件相关联的数据产生所述第一控制指令。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：

主控组件，获取与卫星相关联的数据，基于用户发出的第二操作指令和与所述卫星相关联的数据产生第二控制指令，以使所述卫星基于所述第二控制指令进行姿态调整。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一控制指令包括过顶提醒指令，

所述分控组件，还用于在基于与所述卫星相关联的数据确定所述卫星处于所述立方星组件的上方区域的情况下，向所述旋转控制模块发出所述过顶提醒指令。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述立方星组件包括太阳翼和太阳翼控制模块，

所述太阳翼控制模块，基于所述第一控制指令控制所述太阳翼伸缩。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述旋转组件还包括固定支架、第一连接部和第二连接部，

所述第一旋转部件通过第一连接部安装在所述固定支架上，并以所述第一连接部为旋转轴进行旋转；

所述第二旋转部件通过第二连接部安装在所述第一旋转部件上，并以所述第二连接部为旋转轴进行旋转；

所述第三旋转部件安装在所述第二旋转部件上，并以连接处为旋转轴进行旋转。

7.根据权利要求3或4所述的装置，其特征在于，所述立方星组件包括：

提醒模块，基于所述第一控制指令和/或第二控制指令发出提醒。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：

显示组件，在接收到用户发出的演示播放指令的情况下，为用户显示与所述演示播放指令对应的多媒体演示文件。

9.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述数据采集模块包括：

环境检测子模块，获取所述立方星组件所处环境的可吸入颗粒物的浓度数据。