CN216159894U - 一种用于有限深空探测导航的卫星装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于有限深空探测导航的卫星装置，该卫星装置包括：长方体外形的框架面板式主结构，所述主结构包括上框架、下框架、杆架、顶板和底板；顶板，所述顶板上布置星敏感器；+Y侧板，所述+Y侧板上布置折叠太阳翼；‑Y侧板，所述‑Y侧板上布置折叠太阳翼、测控对地天线、测控对天天线、综合电子测控天线和可展开辐射器；‑Z侧板，所述‑Z侧板上布置太阳敏感器、绿色能源推进和自适应天线；+Z侧板，所述+Z侧板上布置太阳敏感器、L频段螺纹天线和自适应天线；所述上框架和下框架相互平行布置，所述杆架垂直布置在上框架和下框架之间；所述顶板布置在上框架；所述底板布置在下框架；以及所述+Y侧板、‑Y侧板、‑Z侧板、+Z侧板布置在杆架上。

Description

一种用于有限深空探测导航的卫星装置

技术领域

本实用新型总体上涉及空间技术领域，具体而言涉及一种用于有限深空探测导航的卫星装置。

背景技术

深空探测是航天活动的重要方向和空间科学与技术创新的重要途径，是当前和未来航天领域的发展重点之一。深空探测离不开导航，导航为深空探测指引了方向。当前有多种深空探测导航技术：

(1)利用地面深空观测网，对深空飞行器进行测定轨，然后通过地面上注预报轨道的方式来给飞行器导航，这种方式在导航精度和实时性方面存在较大局限性。

(2)利用飞行器上的星敏进行自主定位导航，这种方式精度上存在局限性。

(3)X射线脉冲星导航，这是一种新的方法。X射线脉冲星导航的基本原理是：以同一个脉冲信号到达太阳系质心的时间与到达航天器的时间差为观测量，构造X射线脉冲星导航测量方程；该方程有4个未知数，包括3个位置坐标分量和1个时钟偏差量；通过同时探测4颗脉冲星，或每个弧段观测1颗脉冲星并结合航天器轨道动力学模型，求解4个未知数，实现航天器自主导航。利用X射线脉冲星的航天器自主导航涉及诸多关键技术，主要包括：X射线脉冲星导航数据库技术；大尺度时空基准的建立与维持技术；脉冲到达时间转换模型技术；X射线脉冲星探测器技术；星载时钟的时间保持技术；以及自主导航算法与容错处理技术等，目前这些关键技术尚没有彻底解决，因此工程应用还需要进一步的技术积累。

实用新型内容

本实用新型的任务是，提供一种用于有限深空探测导航的卫星装置，通过该装置，可满足有限深空探测任务的导航需求，同时确保地面、近地空间用户的导航、定位服务不受影响，具有设计构思合理、工程实施可行、导航定位精度高的特点。

根据本实用新型，前述任务通过一种用于有限深空探测导航的卫星装置来解决，该卫星装置包括：

长方体外形的框架面板式主结构，所述主结构包括上框架、下框架、杆架、顶板和底板；

顶板，所述顶板上布置星敏感器；

+Y侧板，所述+Y侧板上布置折叠太阳翼；

-Y侧板，所述-Y侧板上布置折叠太阳翼、测控对地天线、测控对天天线、综合电子测控天线和可展开辐射器；

-Z侧板，所述-Z侧板上布置太阳敏感器、绿色能源推进和自适应天线；

+Z侧板，所述+Z侧板上布置太阳敏感器、L频段螺纹天线和自适应天线；

所述上框架和下框架相互平行布置，所述杆架垂直布置在上框架和下框架之间；

所述顶板布置在上框架；

所述底板布置在下框架；以及

所述+Y侧板、-Y侧板、-Z侧板、+Z侧板布置在杆架上。

在本实用新型的一个优选方案中规定，所述上框架和杆架通过法兰连接。

在本实用新型的另一个优选方案中规定，所述下框架和底部接头通过螺钉连接；以及

底部接头和杆架通过法兰连接。

在本实用新型的一个优选方案中规定，所述侧板和杆架通过螺钉连接。

在本实用新型的另一个优选方案中规定，所述顶板和上框架通过螺钉连接；以及

底板和下框架通过螺钉连接。

在本实用新型的一个优选方案中规定，单机主要安装于所述侧板、顶板和底板的内外表面。

在本实用新型的另一个优选方案中规定，所述折叠太阳翼用于卫星能源供应，卫星发射时太阳翼收拢折叠在卫星的±Y侧板上，卫星在轨时太阳翼沿±Y方向展开，太阳电池正面对向太阳光入射方向。

在本实用新型的一个优选方案中规定，所述自适应天线是导航载荷，对天、对地各一组。

在本实用新型的另一个优选方案中规定，所述卫星装置坐标系定义为OXYZ，以卫星和运载分离面中心点为原点O，Z轴指向地心，X轴为卫星在轨对地定向的飞行方向，而Y轴为沿帆板展开方向，按右手法则确定，对应在轨飞行时轨道面负法向。

在本实用新型的另一个优选方案中规定，所述-Z侧板和+Z侧板上的自适应天线分别包括对天、对地两组自适应天线，组成两个同心圆。

本实用新型至少具有下列有益效果：(1)本实用新型提出了一种用于有限深空探测导航的卫星装置，通过在卫星表面配置对地自适应天线、对天自适应天线等关键导航载荷，使得卫星装置具有兼顾深空任务、及对低地球轨道、中地球轨道飞行器飞行任务的导航功能，从而提高了导航系统的功能密度，可为国家重大科学工程需求提供创新性的空间导航服务平台。(2)本实用新型的卫星装置具有设计构思合理，工程实施可行，导航定位精度高的特点。

附图说明

下面结合附图参考具体实施例来进一步阐述本实用新型。

图1示出了根据本实用新型的卫星主结构的示意图；

图2示出了根据本实用新型的卫星主结构的连接示意图；

图3示出了根据本实用新型的不含太阳帆板的卫星-Z侧板的示意图；

图4示出了根据本实用新型的不含太阳帆板的卫星-Y侧板的示意图；

图5示出了根据本实用新型的不含太阳帆板的卫星+Z侧板的示意图；

图6示出了根据本实用新型的不含太阳帆板的卫星顶板的示意图；

图7示出了根据本实用新型的不含太阳帆板的卫星装置的示意图；以及

图8示出了根据本实用新型的含太阳帆板的卫星装置的示意图。

具体实施方式

应当指出，各附图中的各组件可能为了图解说明而被夸大地示出，而不一定是比例正确的。在各附图中，给相同或功能相同的组件配备了相同的附图标记。

在本实用新型中，除非特别指出，“布置在…上”、“布置在…上方”以及“布置在…之上”并未排除二者之间存在中间物的情况。

在本实用新型中，各实施例仅仅旨在说明本实用新型的方案，而不应被理解为限制性的。

在本实用新型中，除非特别指出，量词“一个”、“一”并未排除多个元素的场景。

在此还应当指出，在本实用新型的实施例中，为清楚、简单起见，可能示出了仅仅一部分部件或组件，但是本领域的普通技术人员能够理解，在本实用新型的教导下，可根据具体场景需要添加所需的部件或组件。

在此还应当指出，在本实用新型的范围内，“相同”、“相等”、“等于”等措辞并不意味着二者数值绝对相等，而是允许一定的合理误差，也就是说，所述措辞也涵盖了“基本上相同”、“基本上相等”、“基本上等于”。

本实用新型设计利用销钉定位的方式，限制星敏感器的安装基体的自由度，从主结构传递路径上有效地限制了星敏感器相对于主结构的变形。进而保证星敏感器安装精度的稳定性。

首先阐述本实用新型的卫星装置所基于的原理。

该实用新型在对地心方向一侧、以及反地心方向一侧的卫星表面分别设置一个自适应天线。所述两组天线采用如下工作模式：

(1)在没有深空任务导航支持请求时，对地心方向一侧的自适应天线(导航载荷)开机工作，反地心方向一侧的自适应天线(导航载荷)保持待机状态，该模式可以保证地面、近地空间的用户接收导航信号，从而完成定位、导航服务；

(2)在出现深空任务导航支持请求时，对地心方向一侧的自适应天线(导航载荷)开机工作，反地心方向一侧的自适应天线(导航载荷)也开机工作，该模式可以保证地面、近地空间、有限深空的用户接收导航信号，从而完成定位、导航服务。

因此，本实用新型的卫星装置可以兼顾深空探测和低地球轨道、中地球轨道飞行器的导航、定位功能需求，具有创新性，还可为国家重大科学工程需求提供空间服务平台。这里有限深空探测范围包括地月拉格朗日点，月球，日地拉格朗日点，及其附近空间区域。

在本实用新型中，采用的卫星结构坐标系定义为OXYZ。以卫星和运载分离面中心点为原点O，Z轴指向地心，X轴为卫星在轨对地定向的飞行方向，而Y轴为沿帆板展开方向，按右手法则确定，对应在轨飞行时轨道面负法向。

图1示出了根据本实用新型的卫星主结构的示意图。

如图1所示，卫星装置100采用长方体外形的框架面板式主结构，包括上框架101、下框架102、杆架103、侧板200、顶板240和底板250。上框架101和下框架102相互平行布置，杆架103垂直布置在上框架和下框架之间。侧板200布置布置杆架103上。顶板240布置在上框架101。底板250布置在下框架102。

图2示出了根据本实用新型的卫星主结构的连接示意图。

如图2所示，上框架101和杆架103通过法兰104连接。下框架102通过螺钉105与底部接头106连接，底部接头106和杆架103通过法兰104连接。侧板200和杆架103采用螺钉进行连接(未示出)。顶板240和上框架采用螺钉进行连接(未示出)。底板250和下框架采用螺钉连接(未示出)。

图3示出了根据本实用新型的不含太阳帆板的卫星-Z侧板的示意图。

如图3所示，卫星-Z侧板210是一个长方形板，表面安装了3个太阳敏感器211、2组自适应天线212以及绿色能源推进213。3个太阳敏感器211分散安装在卫星-Z侧板210的上半部分。对天、对地两组自适应天线212安装在-Z侧板210的中心，组成两个同心圆。自适应天线212是导航载荷，用以接受导航信号。绿色能源推进213安装在-Z侧板210的下方边框。

图4示出了根据本实用新型的不含太阳帆板的卫星-Y侧板的示意图。

如图4所示，-Y侧板220是一个长方形板，表面安装了测控对地天线221、测控对天天线222、可展开辐射器223以及综合电子测控天线224。测控对地天线221安装在-Y侧板220的左上方。测控对天天线222安装在-Y侧板220的左下方。可展开辐射器223安装在-Y侧板220的左半部分的中央。综合电子测控天线224安装在-Y侧板220的左下方。

图5示出了根据本实用新型的不含太阳帆板的卫星+Z侧板的示意图。

如图5所示，卫星+Z侧板230是一个长方形板，表面安装了L频段螺纹天线231、太阳敏感器211和自适应天线212。L频段螺纹天线201安装在卫星+Z侧板230的左上方，靠近上方边框。太阳敏感器211安装在卫星+Z侧板230的上半部分。对天、对地两组自适应天线212安装在+Z侧板230的中心，组成两个同心圆。自适应天线102是导航载荷，用以接受导航信号。

图6示出了根据本实用新型的不含太阳帆板的卫星顶板240的示意图。

如图6所示，2个星敏感器241安装在卫星顶板240的左侧。

图7示出了根据本实用新型的不含太阳帆板的卫星装置的示意图。

图8示出了根据本实用新型的含太阳帆板的卫星装置的示意图。

如图8所示，折叠太阳翼225安装在±Y侧板上。卫星能源供应采用双对称折叠太阳翼，卫星发射时太阳翼收拢折叠在卫星的±Y侧板上，在轨时太阳翼沿±Y方向展开，太阳电池阵面对向太阳光入射方向。

本实用新型至少具有下列有益效果：(1)本实用新型提出了一种用于有限深空探测导航的卫星装置，通过在卫星表面配置对地自适应天线、对天自适应天线等关键导航载荷，使得卫星装置具有兼顾深空任务、及对低地球轨道、中地球轨道飞行器飞行任务的导航功能，从而提高了导航系统的功能密度，可为国家重大科学工程需求提供创新性的空间导航服务平台。(2)本实用新型的卫星装置具有设计构思合理，工程实施可行，导航定位精度高的特点。

虽然本实用新型的一些实施方式已经在本申请文件中予以了描述，但是对本领域技术人员显而易见的是，这些实施方式仅仅是作为示例示出的。本领域技术人员可以想到众多的变型方案、替代方案和改进方案而不超出本实用新型的范围。所附权利要求书旨在限定本实用新型的范围，并藉此涵盖这些权利要求本身及其等同变换的范围内的方法和结构。

Claims (10)

1.一种用于有限深空探测导航的卫星装置，包括：

长方体外形的框架面板式主结构，所述主结构包括上框架、下框架、杆架、顶板和底板；

顶板，所述顶板上布置星敏感器；

+Y侧板，所述+Y侧板上布置折叠太阳翼；

-Y侧板，所述-Y侧板上布置折叠太阳翼、测控对地天线、测控对天天线、综合电子测控天线和可展开辐射器；

-Z侧板，所述-Z侧板上布置太阳敏感器、绿色能源推进和自适应天线；

+Z侧板，所述+Z侧板上布置太阳敏感器、L频段螺纹天线和自适应天线；

所述上框架和下框架相互平行布置，所述杆架垂直布置在上框架和下框架之间；

所述顶板布置在上框架；

所述底板布置在下框架；以及

所述+Y侧板、-Y侧板、-Z侧板、+Z侧板布置在杆架上。

2.根据权利要求1所述的卫星装置，其中所述上框架和杆架通过法兰连接。

3.根据权利要求1所述的卫星装置，其中所述下框架和底部接头通过螺钉连接；以及

底部接头和杆架通过法兰连接。

4.根据权利要求1所述的卫星装置，其中侧板和杆架通过螺钉连接。

5.根据权利要求1所述的卫星装置，其中顶板和上框架通过螺钉连接；以及

底板和下框架通过螺钉连接。

6.根据权利要求1所述的卫星装置，其中单机安装于所述侧板、顶板和底板的内外表面。

7.根据权利要求1所述的卫星装置，其中所述折叠太阳翼用于卫星能源供应，卫星发射时太阳翼收拢折叠在卫星的±Y侧板上，卫星在轨时太阳翼沿±Y方向展开，太阳电池正面对向太阳光入射方向。

8.根据权利要求1所述的卫星装置，其中所述自适应天线是导航载荷，对天、对地各一组。

9.根据权利要求1所述的卫星装置，其中所述卫星装置坐标系定义为OXYZ，以卫星和运载分离面中心点为原点O，Z轴指向地心，X轴为卫星在轨对地定向的飞行方向，而Y轴为沿帆板展开方向，按右手法则确定，对应在轨飞行时轨道面负法向。

10.根据权利要求1所述的卫星装置，其中所述-Z侧板和+Z侧板上的自适应天线分别包括对天、对地两组自适应天线，组成两个同心圆。

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