CN209978920U - 一种精密轨道标定的卫星系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种精密轨道标定的卫星系统，所述卫星系统包括卫星本体以及太阳板翼，所述卫星系统包括GPS定位单元以及激光反射单元，所述激光反射单元包括固定设置在卫星本体上的激光反射器以及设置在地面上的激光信号发射器和激光信号接收器。与现有技术相比，本实用新型的卫星通过GPS定位单元可以对卫星位置有大致定位，然后通过激光反射单元对卫星位置进行高精度定位，从而提高了卫星定位的精确性及可靠性，可为国家重大科学工程需求提供高精度空间服务平台。

Description

一种精密轨道标定的卫星系统

技术领域

本实用新型涉及卫星技术领域，具体涉及一种精密轨道标定的卫星系统。

背景技术

人造地球卫星指用运载火箭发射到高空并使其沿着一定轨道环绕地球运行的空间飞行器。人造卫星用于科学研究，而且在近代通讯、天气预报、地球资源探测和军事侦察等方面已成为一种不可或缺的工具。

人造卫星在绕轨道运行时，能迅速与地面进行信息交换，包括地面信息的转发，也可获取地球的大量遥感信息，但这也较大程度上基于卫星在轨道位置上的标定。现有的卫星通常通过GNSS来标定其轨道位置，但对于非GPS军用信号授权用户而言，采用该方法，卫星的位置不够精确，无法为某些重大、精密的工程提供空间服务平台。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种精密轨道标定的卫星系统。

为了实现本实用新型之目的，本申请提供以下技术方案。

在第一方面中，本申请提供一种精密轨道标定的卫星系统，所述卫星系统包括卫星本体以及太阳板翼，其特征在于，所述卫星系统包括GPS定位单元以及激光反射单元，所述激光反射单元包括固定设置在卫星本体上的激光反射器以及设置在地面上的激光信号发射器和激光信号接收器。

在第一方面的一种实施方式中，所述卫星本体呈L形，包括底板、中层板、顶板以及竖向隔板，所述底板、中层板和顶板相互平行，所述竖向隔板用于连接底板和中层板以及中层板和顶板，所述竖向隔板与底板垂直，所述中层板在底板上的投影与底板重合，所述顶板在中层板上的投影与中层板的一侧重合。

在第一方面的一种实施方式中，所述激光反射器固定设置在所述中层板上面向顶板的一侧，且所述顶板在中层板上的投影与所述激光反射器没有重合。

在第一方面的一种实施方式中，所述激光反射器呈正六棱柱，所述正六棱柱面向顶板的一侧设有均匀排列的多个反射镜。

在第一方面的一种实施方式中，所述激光反射器背向顶板的一侧设有抬高支架。

在第一方面的一种实施方式中，所述GPS定位单元包括固定设置在顶板上的GPS天线以及设置在底板和中层板之间的GPS接收机，所述GPS天线与GPS接收机通过线路连接。

在第一方面的一种实施方式中，所述卫星系统包括姿控单元，所述姿控单元包括两个星敏感器探头、两个太阳敏感器探头、测控天线、磁强计探头、两个磁力矩器和光纤陀螺。

在第一方面的一种实施方式中，所述姿控单元包括星敏线路盒和太阳敏感线路盒，其中，所述星敏线路盒装设于所述底板和所述中层板之间，且分别与各所述星敏感器探头相连；所述太阳敏感线路盒装设于所述底板和所述中层板之间，且分别与各所述太阳敏感器探头相连。

在第一方面的一种实施方式中，两个所述星敏感器探头与底板呈20～25°，星敏感器探头与竖向隔板呈30～35°。

在第一方面的一种实施方式中，两个所述太阳敏感器探头固定设置在底板背离中层板的一侧。

在第一方面的一种实施方式中，所述测控天线和磁强计探头固定安装在顶板的外侧。

在第一方面的一种实施方式中，两个所述磁力矩器固定安装在中层板面向底板的一侧。

在第一方面的一种实施方式中，所述光纤陀螺固定设置在底板面向中层板的一侧。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：通过GPS定位单元可以对卫星位置有大致定位，然后通过激光反射单元对卫星位置进行高精度定位，从而提高了卫星定位的准确性及可靠性，可为国家重大科学工程需求提供高精度空间服务平台。

附图说明

图1为本实用新型卫星系统的展开外形结构示意图；

图2为本实用新型卫星本体的结构示意图；

图3为图2的左视图；

图4为图2的右视图；

图5为图2的主视图；

图6为图2的后视图；

图7为图2的仰视图；

图8为图2的俯视图。

在附图中，1为太阳板翼，2为卫星本体，3为激光反射器，4为底板，5为中层板，6为顶板，7为竖直隔板，8为保密通信机，9为星敏感器探头，10为GPS天线，11为磁强计探头，12为测控天线，13为太阳敏感器探头，14为GPS接收机，15为科学任务控制与处理机，16为光纤陀螺，17为星务计算机，18为斜装反作用飞轮，19为磁力矩器，20为载荷温控仪。

具体实施方式

除非另作定义，在本说明书和权利要求书中使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中列举的所有的从最低值到最高值之间的数值，是指当最低值和最高值之间相差两个单位以上时，最低值与最高值之间以一个单位为增量得到的所有数值。

在本实用新型创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型创造中的具体含义。

在本申请中，描述所用的坐标系为卫星本体坐标系，它用于定义硬件在卫星中的位置。原点O为质心，Z轴指向主载荷稳定工作时观察方向，即竖向隔板轴线延伸方向，Y轴为太阳板翼展开方向，X轴正向指向保密通信机遮光罩的反方向(在卫星对地定向飞行中指向飞行方向)，与Y轴、Z轴符合右手正交参考坐标系。

以下将结合附图描述本实用新型的具体实施方式，需要指出的是，在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，本领域技术人员可以对本实用新型的实施方式进行修改和替换，所得实施方式也在本实用新型的保护范围之内。

传统的卫星依靠GNSS系统进行轨道定位，但该类方法无法实现卫星的精确定位。本申请之目的在于提供一种精密轨道标定的卫星系统，所述卫星系统卫星本体以及太阳板翼，所述卫星系统包括GPS定位单元以及激光反射单元，所述激光反射单元包括固定设置在卫星本体上的激光反射器以及设置在地面上的激光信号发射器和激光信号接收器。由于地面上的激光信号发射器和激光信号接收器无法实现全面覆盖，因此本实用新型通过GPS定位单元确定卫星的粗略位置，当卫星进入地面激光站的覆盖区域时，地面激光站发出激光信号，通过卫星上的激光反射器反射激光信号，最终被地面激光站有效接收，通过发射和接收的时间差，可以计算得到卫星的准确位置。通过上述结构，然后配以卫星本身具有的保密通信机、科学任务控制与处理机等关键载荷，使得本卫星具备星地保密通信功能、精密轨道标定功能，可为国家重大科学工程需求提供高精度的空间服务平台。

在第一方面的一种实施方式中，所述卫星本体呈L形，包括底板、中层板、顶板以及竖向隔板，所述底板、中层板和顶板相互平行，所述竖向隔板用于连接底板和中层板以及中层板和顶板，所述竖向隔板与底板垂直，所述中层板在底板上的投影与底板重合，所述顶板在中层板上的投影与中层板的一侧重合。

在第一方面的一种实施方式中，所述激光反射器固定设置在所述中层板上面向顶板的一侧，且所述顶板在中层板上的投影与所述激光反射器没有重合。

在第一方面的一种实施方式中，所述激光反射器呈正六棱柱，所述正六棱柱面向顶板的一侧设有均匀排列的多个反射镜。

在第一方面的一种实施方式中，所述激光反射器背向顶板的一侧设有抬高支架。设置抬高支架可以降低相邻单机对入射激光波束的视场遮挡。

在第一方面的一种实施方式中，所述GPS定位单元包括固定设置在顶板上的GPS天线以及设置在底板与中层板之间的GPS接收机，所述GPS天线与GPS接收机通过线路连接。

在第一方面的一种实施方式中，所述卫星系统包括姿控单元，所述姿控单元包括两个星敏感器探头、两个太阳敏感器探头、测控天线、磁强计探头、两个磁力矩器和光纤陀螺。本实用新型设置姿控单元，可以调节卫星与太阳光之间的角度，保证卫星上能源的供应。

在第一方面的一种实施方式中，所述姿控单元包括星敏线路盒和太阳敏感线路盒，其中，所述星敏线路盒装设于所述底板和所述中层板之间，且分别与各所述星敏感器探头相连；所述太阳敏感线路盒装设于所述底板和所述中层板之间，且分别与各所述太阳敏感器探头相连。

在第一方面的一种实施方式中，两个所述星敏感器探头与底板呈20～25°，星敏感器探头与竖向隔板呈30～35°。

在第一方面的一种实施方式中，两个所述太阳敏感器探头固定设置在底板背离中层板的一侧。

在第一方面的一种实施方式中，所述测控天线和磁强计探头固定安装在顶板的外侧。

在第一方面的一种实施方式中，两个所述磁力矩器固定安装在中层板上。

在第一方面的一种实施方式中，所述光纤陀螺固定设置在底板面向中层板的一侧。

实施例

下面将结合附图对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

一种精密轨道标定的卫星系统，其总体结构如图1所示，卫星系统包括卫星本体2以及太阳板翼1，太阳板翼1采用双翼展开形式，每翼三块基板组成。发射时，太阳板翼1收拢压紧在卫星本体2的±Y面上，卫星入轨后沿±Y向展开。根据卫星的构型、电池片的贴片面积及星外仪器的外形尺寸，确定卫星的尺寸为：

(1)发射状态

本体尺寸665mm×665mm×560mm；

包络尺寸775mm×875mm×875mm。

(2)在轨飞行状态

包络尺寸：750mm×3275mm×865mm。

卫星本体2呈“L”型，内部承力为板式结构，－Z面是卫星长期光照面，“L”型底端正对着太阳，保密通信机8和激光反射器3均安装中层板5上，既降低了发射时的力学载荷又便于载荷分系统的安装和调试。

卫星系统包括GPS定位单元以及激光反射单元，激光反射单元包括固定设置在卫星本体2上的激光反射器3以及设置在地面上的激光信号发射器和激光信号接收器。

卫星本体2的结构如图2～8所示，包括底板4、中层板5、顶板6以及竖向隔板，底板4、中层板5和顶板6相互平行，竖向隔板用于连接底板4和中层板5以及中层板5和顶板6，竖向隔板与底板4垂直，中层板5在底板4上的投影与底板4重合，顶板6在中层板5上的投影与中层板5的一侧重合。

激光反射器3固定设置在中层板5上面向顶板6的一侧，且顶板6在中层板5上的投影与激光反射器3没有重合。

激光反射器3呈正六棱柱，正六棱柱面向顶板6的一侧设有均匀排列的多个反射镜。

激光反射器3背向顶板6的一侧设有抬高支架(图中未显示)。

GPS定位单元包括固定设置在顶板6上的GPS天线10以及设置在底板4和中层板5之间的GPS接收机14(如图4)，GPS天线10与GPS接收机14通过线路连接。卫星系统包括姿控单元，姿控单元包括两个星敏感器探头9、两个太阳敏感器探头13、测控天线12、磁强计探头11、两个磁力矩器19和光纤陀螺16。姿控单元包括星敏线路盒和太阳敏感线路盒，其中，星敏线路盒装设于底板4和中层板5之间，且分别与各星敏感器探头9相连；太阳敏感线路盒装设于底板4和中层板5之间，且分别与各太阳敏感器探头13相连。综合考虑载荷和各天线的指向要求、星敏感器、太阳敏感器等姿态测量部件的视场需求，星外设备布局如下：

星敏感器布置在底板4内侧，遮光罩伸出星外，采用支架安装以保证沿±Y向且往-Z方向上翘约30度往+X偏22度，太阳敏感器A探头布置于底板4外侧指向-Z，B探头布置顶板6指向+Z向。GPS天线10布置在顶板6上，测控天线12布置在顶板6和底板4上，数传天线布置在顶板6上，顶板6上同时布置了磁强计探头11。激光反射器3布置在中层板5上。

在卫星内部，两个磁力矩器19固定安装在中层板5上，保密通信机8、GPS接收机14设置在中层板+Z侧+Y侧。光纤陀螺16固定设置在底板4面向中层板5的一侧。底板4上固定有斜装反作用飞轮18等。

另外，一些卫星常见设备也固定安装在底板、中层板及竖直隔板中，如在底板的+X方向上布置了星务计算机17；底板中部布置了载荷电控箱、斜装光纤陀螺、数传通信机；底板的-X侧布置了电源控制器、电池、Z向反作用飞轮；竖直隔板+X方向侧上布置了科学任务控制与处理器15、USB应答机、遥控终端、保密通信机电控箱、数传通信机以及模拟太敏线路盒；竖直隔板-X方向侧上布置了X向反作用飞轮、磁组件线路盒；中层板+Z侧-Y侧布置了激光反射器抬高支架、纠缠源；中层板的+Z+Y侧设置载荷温控仪，中层板-Z侧布置了星敏电控箱。

通过配置保密通信机、科学任务控制与处理机、激光发射器等关键载荷，使得本卫星具备星地保密通信功能、精密轨道标定功能。卫星本身已经配置了GPS定位/定轨单机，但激光发射器载荷可以提供精密定轨数据，它可以作为GPS单机的部分功能备份，从而提高了保密通信系统的可靠性，可为国家重大科学工程需求提供高精度空间服务平台。

上述对实施例的描述是为了便于本技术领域的普通技术人员能理解和应用本申请。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必付出创造性的劳动。因此，本申请不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本申请披露的内容，在不脱离本申请范围和精神的情况下做出的改进和修改都属于本申请的范围之内。

Claims (9)

1.一种精密轨道标定的卫星系统，所述卫星系统包括卫星本体以及太阳板翼，其特征在于，所述卫星系统包括GPS定位单元以及激光反射单元，所述激光反射单元包括固定设置在卫星本体上的激光反射器以及设置在地面上的激光信号发射器和激光信号接收器。

2.如权利要求1所述的精密轨道标定的卫星系统，其特征在于，所述卫星本体呈L形，包括底板、中层板、顶板以及竖向隔板，所述底板、中层板和顶板相互平行，所述竖向隔板用于连接底板和中层板以及中层板和顶板，所述竖向隔板与底板垂直，所述中层板在底板上的投影与底板重合，所述顶板在中层板上的投影与中层板的一侧重合。

3.如权利要求2所述的精密轨道标定的卫星系统，其特征在于，所述激光反射器固定设置在所述中层板上面向顶板的一侧，且所述顶板在中层板上的投影与所述激光反射器没有重合。

4.如权利要求3所述的精密轨道标定的卫星系统，其特征在于，所述激光反射器呈正六棱柱，所述正六棱柱面向顶板的一侧设有均匀排列的多个反射镜。

5.如权利要求3所述的精密轨道标定的卫星系统，其特征在于，所述激光反射器背向顶板的一侧设有抬高支架。

6.如权利要求2所述的精密轨道标定的卫星系统，其特征在于，所述GPS定位单元包括固定设置在顶板上的GPS天线以及设置在底板和中层板之间的GPS接收机，所述GPS天线与GPS接收机通过线路连接。

7.如权利要求2所述的精密轨道标定的卫星系统，其特征在于，所述卫星系统包括姿控单元，所述姿控单元包括两个星敏感器探头、两个太阳敏感器探头、测控天线、磁强计探头、两个磁力矩器和光纤陀螺。

8.如权利要求7所述的精密轨道标定的卫星系统，其特征在于，所述姿控单元包括星敏线路盒和太阳敏感线路盒，其中，所述星敏线路盒装设于所述底板和所述中层板之间，且分别与各所述星敏感器探头相连；所述太阳敏感线路盒装设于所述底板和所述中层板之间，且分别与各所述太阳敏感器探头相连。

9.如权利要求7或8所述的精密轨道标定的卫星系统，其特征在于，两个所述星敏感器探头与底板呈20～25°，星敏感器探头与竖向隔板呈30～35°；

两个所述太阳敏感器探头固定设置在底板背离中层板的一侧；

所述测控天线和磁强计探头固定安装在顶板的外侧；

两个所述磁力矩器固定安装在中层板上；

所述光纤陀螺固定设置在底板面向中层板的一侧。

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