[發(fā)明專利]一種椎柱式模塊化衛(wèi)星平臺架構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611092110.0
• 申請日: 2016-12-01
• 公開（公告）號: CN106628253B
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉鋼;張曉敏;王曉宇;于靈慧;馬林
• 申請（專利權(quán)）人: 航天東方紅衛(wèi)星有限公司
• 主分類號: B64G1/10
• 分類號: B64G1/10
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 龐靜

一種椎柱式模塊化衛(wèi)星平臺架構(gòu)包括平臺標(biāo)準(zhǔn)模塊和載荷標(biāo)準(zhǔn)模塊，平臺標(biāo)準(zhǔn)模塊包括椎柱模塊、姿軌控模塊、通信模塊、太陽帆板模塊，椎柱模塊為椎柱式模塊化衛(wèi)星平臺架構(gòu)的機(jī)械支撐模塊和平臺信息流中樞，椎柱模塊包括信息處理機(jī)、高速網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、電源和標(biāo)準(zhǔn)接口；姿軌控模塊、通信模塊、太陽帆板模塊以及載荷標(biāo)準(zhǔn)模塊通過標(biāo)準(zhǔn)接口與椎柱模塊固定連接和信息交流處理，椎柱模塊內(nèi)的電源向姿軌控模塊、通信模塊、太陽帆板模塊和/或載荷標(biāo)準(zhǔn)模塊供電。本發(fā)明的椎柱式模塊化衛(wèi)星平臺架構(gòu)通過采用椎柱式同軸性構(gòu)型、交換網(wǎng)絡(luò)式信息流、并網(wǎng)發(fā)電分布式能源流技術(shù)，實現(xiàn)了衛(wèi)星的快速設(shè)計、插件式組裝調(diào)試和批量化生產(chǎn)，促進(jìn)衛(wèi)星功能和性能的快速進(jìn)化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種衛(wèi)星平臺架構(gòu)，特別是一種椎柱式模塊化衛(wèi)星平臺架構(gòu)。

背景技術(shù)

第一顆衛(wèi)星發(fā)射至今，衛(wèi)星總體設(shè)計技術(shù)演變可以劃分為三個階段：(1)傳統(tǒng)設(shè)計方法；(2)多任務(wù)公用平臺設(shè)計方法；(3)標(biāo)準(zhǔn)化模塊化設(shè)計方法；

(1)第一階段：傳統(tǒng)設(shè)計方法

當(dāng)空間飛行任務(wù)要求和約束條件確定后，衛(wèi)星的電源、姿態(tài)確定與控制、推進(jìn)、結(jié)構(gòu)、熱控、通信、指令與數(shù)據(jù)處理、載荷等分系統(tǒng)都需要分別進(jìn)行設(shè)計，然后經(jīng)總體匯總疊加起來。每顆衛(wèi)星都需要重復(fù)上述過程。這種設(shè)計方法的優(yōu)點是衛(wèi)星能夠很好滿足所承擔(dān)的任務(wù)。缺點是衛(wèi)星研制成本很高，研制周期很長。

(2)第二階段：公用平臺設(shè)計方法

該方法是指設(shè)計一種公用衛(wèi)星平臺和產(chǎn)品體系來實現(xiàn)多種有效載荷的集成。根據(jù)不同空間飛行任務(wù)需求和約束條件，在公用平臺已有技術(shù)和產(chǎn)品體系的基礎(chǔ)上，對衛(wèi)星相關(guān)分系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計。例如，洛克希德-馬丁公司宣稱，接收到訂單后可以使用其A2100系列平臺在18個月內(nèi)交付衛(wèi)星。但是，隨著衛(wèi)星應(yīng)用市場繁榮和領(lǐng)域擴(kuò)展，衛(wèi)星種類和數(shù)量快速增加，用戶對衛(wèi)星成本和研制進(jìn)度的苛求使得公用平臺設(shè)計方法的局限性日益凸顯。

(3)第三個階段：模塊化快速響應(yīng)設(shè)計方法

模塊化快速響應(yīng)設(shè)計方法就是要通過一系列的軟硬件標(biāo)準(zhǔn)，將傳統(tǒng)的整體式衛(wèi)星分解成為以統(tǒng)一接口標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計的功能模塊，以減少衛(wèi)星集成和測試操作，縮短研制周期，降低成本。美國DARPA提出了ORS(作戰(zhàn)及時響應(yīng)空間)概念和空間即插即用電子設(shè)備體系結(jié)構(gòu)(SPA:Space Plug and play Avionics)。目前，國外正在開展基于細(xì)胞星構(gòu)建新型空間系統(tǒng)的研究，如美國DARPA的“鳳凰計劃”，德國DLR的“iBOSS”項目，英國Surrey的AAReST項目。目前，國內(nèi)未見類似項目研究的報道。這方面工作，美國一直處于領(lǐng)先地位。而中國在這個方面的工作還尚處于起步階段，還沒有相關(guān)產(chǎn)品的公開報道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種椎柱式模塊化衛(wèi)星平臺架構(gòu)，包括：平臺標(biāo)準(zhǔn)模塊和載荷標(biāo)準(zhǔn)模塊，所述平臺標(biāo)準(zhǔn)模塊包括椎柱模塊、姿軌控模塊、通信模塊、太陽帆板模塊，所述椎柱模塊包括信息處理機(jī)、高速網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、電源和標(biāo)準(zhǔn)接口；所述姿軌控模塊、通信模塊、太陽帆板模塊以及載荷標(biāo)準(zhǔn)模塊通過所述標(biāo)準(zhǔn)接口與所述椎柱模塊固定連接和信息交流處理，所述椎柱模塊內(nèi)的電源向所述姿軌控模塊、通信模塊、太陽帆板模塊和/或載荷標(biāo)準(zhǔn)模塊供電。

進(jìn)一步的，所述載荷標(biāo)準(zhǔn)模塊為SAR平板天線、輻射計、可見光相機(jī)、紅外相機(jī)、高光譜相機(jī)或AIS/ADS模塊的一種或幾種。

進(jìn)一步的，所述椎柱模塊為1個或多個，多個椎柱模塊通過所述標(biāo)準(zhǔn)接口固定連接和信息交流處理；所述姿軌控模塊、通信模塊、太陽帆板模塊和載荷標(biāo)準(zhǔn)模塊通過所述標(biāo)準(zhǔn)接口固定連接在多個固定連接的椎柱模塊。

進(jìn)一步的，所述標(biāo)準(zhǔn)接口包括多個并聯(lián)的高速標(biāo)準(zhǔn)接口和多個并聯(lián)的低速標(biāo)準(zhǔn)接口，所述信息處理機(jī)與高速網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)為可逆電連接；每個高速標(biāo)準(zhǔn)接口可逆串聯(lián)對應(yīng)的信號處理器后與所述高速網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)可逆電連接；每個低速標(biāo)準(zhǔn)接口通過集線器與所述高速網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)可逆電連接。