[發明專利]一種太陽同步軌道衛星電源供電能力預測方法

有效

• 申請號: 201711084972.3
• 申請日: 2017-11-07
• 公開（公告）號: CN107748966B
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發明（設計）人: 張濤;劉亞杰;雷洪濤;孫心佩;王銳;翟夢言;李國政
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q10/04
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 董惠文

本發明公開了一種太陽同步軌道衛星電源系統供電能力預測方法，包括以下步驟：1、獲取衛星上n條與供電陣和充電陣的輸出功率有關的歷史遙測參數數據；2、對所述遙測參數數據按時間標識i進行排序；3、計算衛星電源系統n條有效數據的歷史輸出功率E_i；4、定義一個衛星運動周期包括衛星處于一個光照區的供電階段和處于陰影區的不供電階段，并計算每個衛星運動周期的長度T以及平均周期5、取平均周期作為下一個預測周期，對下一個預測長度為的時間段內的時間點進行輸出功率預測。本發明通過歷史遙測數據提取衛星運動周期，并利用衛星電源系統供電周期性特征對未來時間段內的衛星供電系統輸出功率進行預測。

技術領域

本發明屬于計算機領域，涉及一種太陽同步軌道衛星電源的供電能力預測方法。

背景技術

衛星電源是星上產生、儲存、變換、調節和分配電能的分系統，其基本功能是通過某種物理變化或者化學變化將光能、化學能或核能轉化成電能，根據需要進行儲存、調節和變換，然后向衛星各系統供電。目前航天技術進入大規模開發和利用近地空間的新階段，直接為國民經濟和國防建設服務的各種應用衛星，正向高性能、多用途、長壽命方向發展。衛星的有效載荷日益增加，任務復雜多變，因此對電源系統的可靠性也將提出愈來愈高的要求。太陽同步軌道衛星應用最普遍的電源提供方法是太陽能的光伏轉換，受衛星軌道條件、空間環境因素的影響，太陽同步軌道衛星在軌期間會多次進出地影區，電源系統供電能力也會因此呈現出連續變化狀態，因此，需要一套有效的方法對太陽同步軌道衛星電源的供電能力進行有效預測，以保證衛星發射和在軌運行期間，電源系統供電能力能夠滿足要求，星上儀器設備能夠正常工作。太陽同步軌道衛星在其全壽命周期內需接收地面不同指令，完成相應的任務，而不同任務的能耗需求不盡相同。為了實現衛星任務的提前規劃，根據不同時間段內的供電能力對任務進行調度分配，發揮衛星最大工作能力、提高衛星工作效率，也需要一種有效的方法對衛星電源供電能力進行預測。除此之外，利用太陽同步衛星供電能力預測結果，能夠對衛星電源的壽命及性能進行評價，為衛星設計者提供數據支撐以改進衛星電源的設計，推動航空航天技術的發展。

由于衛星所處空間環境的特殊性，現有太陽同步軌道衛星供電系統，大多設計采用太陽能電池陣——蓄電池組組合供電方法。衛星一次電源在軌長期工作，在光照期長期負載條件下，供電陣通過分流器為衛星供電，多余能量由分流器送回太陽電池陣以熱量形式散出。充電陣則通過充電控制器為蓄電池組充電，多余充電電流由充電控制器送回太陽電池陣以熱量形勢散出。在光照期短期負載條件下，供電陣通過分流器為衛星供電，充電陣則通過放電調節器為衛星補充供電，若可以滿足衛星的能量需求，多余的能量可以通過充電控制器為蓄電池組充電。若太陽能電池陣不能滿足衛星的能量需求，蓄電池組通過放電調節器為衛星補充供電。由此可以看出，衛星所能提供的能源均來自供電陣和充電陣，因此，在對衛星供電能力預測時，主要以供電陣、充電陣供輸出功率之和為衛星供電能力預測的研究對象。

目前，光伏供電能力預測主要集中在針對地面光伏電站開展，現有預測方法大致可分為兩類：一是物理法，即基于太陽輻射強度和光伏發電系統模型的短期預測方法，其以電原理為基礎，不需要歷史運行數據，但太陽輻射強度的計算和推到較為復雜龐大，需要光伏電站詳細的坐標、地形圖、功率曲線及其它相關光電轉換參數等。二是統計學方法，即通過歷史數據進行分析預測。該類方法利用歷史氣象資料通過一定的數學統計預測理論及方法進行預測，雖然易于實現但對數據要求較高，預測準確度較低。由此可以看出，針對地面光伏電站的供電能力預測方法研究已經得到了廣泛關注取得了一定的進展，但以太陽能作為能力來源的衛星供電系統尚未受到普遍關注，相關研究僅僅停留在電源系統設計階段，國內外學者并未將關注點放到供電能力預測上。由于衛星所處于空間環境的特殊性以及遙測數據的復雜性，很難將現有地面光伏電站供電能力預測方法直接應用到衛星供電能力的預測上，需要對現有技術進行轉化與改進，由此可見，目前針對衛星電源供電能力預測方法的研究仍處于空白階段。