[發明專利]一種用于模擬空間導電滑環的模擬器以及相應模擬方法

有效

• 申請號: 201910095981.5
• 申請日: 2019-01-31
• 公開（公告）號: CN109795725B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 李立;朱野;梁旭文;劉會杰;潘小彤;劉興富;王碩
• 申請（專利權）人: 上海微小衛星工程中心
• 主分類號: B64G7/00
• 分類號: B64G7/00;H04B17/00
• 代理公司: 上海智晟知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31313
• 代理人: 李鏑的

本發明涉及一種用于模擬空間導電滑環的模擬器，包括：模數轉換器，其被配置為從空間導電滑環采集模擬電壓信號并將其轉換為數字電壓信號；存儲器，其被配置為存儲所述數字電壓信號；以及數模轉換器，其被配置為讀取所存儲的數字電壓信號并將其轉換成模擬電壓信號。本發明還涉及一種用于模擬空間導電滑環的方法。通過該模擬器和/或該方法，可以避免衛星模擬測試中保持空間導電滑環一直旋轉，從而增加空間導電滑環的剩余圈數，增加其壽命，此外還可以在空間導電滑環測試中減小、甚至避免真實空間導電滑環的使用，從而降低試驗成本。

技術領域

本發明總的來說涉及航天器測試領域，具體而言，涉及一種用于模擬空間導電滑環的模擬器。此外，本發明還涉及一種用于模擬空間導電滑環的方法。

背景技術

目前在軌航天器數目已經超過一千顆，由最初不攜帶科學儀器設備的衛星發展成具有復雜功能的空間站、深空著陸器等。為適應復雜的場景或者完成特定的任務，需要航天器機械機構發生相對旋轉，為保證在相對旋轉的航天器裝置之間能夠進行數據傳遞，需要使用空間導電滑環為相對運動的裝置之間建立用于數據傳輸的電通路。

空間導電滑環主要由兩部分組成，一部分是固定不動的導電環，連接發生相對運動的兩個機構之一，另一部分為電刷，連接所述兩個機構中的另一機構。當兩個機構發生相對轉動時，電刷在導電環上保持滑動電接觸，以保證導電信號不丟失，從而實現兩個發生相對旋轉的機構之間的數據傳輸。

空間導電滑環具有傳輸信號可靠、傳輸速度快等優點，除了能夠傳輸數據信號，還能傳輸電能，因此空間導電滑環在旋轉航天器上得到大量使用。但是，空間導電滑環具有使用壽命較短的缺點，其原因在于電刷與導電環接觸摩擦時間長后，會導致二者出現磨損而縮短壽命，并產生磨損微粒影響導電滑環的性能。空間導電滑環多為單點，因此空間導電滑環損壞后無備份，使得航天器不能正常工作，因而其成為空間航天器壽命的關鍵受制因素之一。

空間導電滑環的壽命用其旋轉圈數進行衡量，這可通過導電滑環地面壽命試驗和已有在軌使用記錄進行統計預估。為保證導電滑環在空間具有更長的使用壽命，減小航天器地面測試時導電滑環的旋轉圈數是一個有效方法。然而，地面測試過程中為模擬真實的信號傳輸環境，在進行相對旋轉機構的信號傳輸測試時，通常讓導電滑環處于旋轉工作狀態，特別是地面航天器老練實驗和信號傳輸壓力測試時，長時間的測試減少了導電滑環剩余可轉圈數，也就相應減少了導電滑環在軌使用壽命，并縮小了航天器在軌使用壽命。

另外，在地面對空間導電滑環進行通信測試研究時，為驗證空間導電滑環對不同通信方法的影響，常常需要用諸如RS422、CAN、RS485等不同的通信協議以及不同協議下的不同波特率進行長時間的壓力測試，為模擬真實的工作狀態，需要將空間導電滑環轉動起來，以產生導電滑環轉動時傳遞信號中的電平波動。這種方法需要投入大量昂貴的空間導電滑環進行試驗，試驗成本高。

因此，需要一種能夠模擬導電滑環數據傳輸的模擬器，在僅僅需要模擬導電滑環信號傳輸過程時，替代真實的滑環參與試驗，降低真實導電滑環的使用，以延長導電滑環的使用壽命或者降低試驗成本。

發明內容

本發明的任務是提供一種用于模擬空間導電滑環的模擬器以及相應模擬方法，通過該模擬器和/或該方法，可以避免衛星模擬測試中保持空間導電滑環一直旋轉，從而增加空間導電滑環的剩余圈數，增加其壽命，此外還可以在空間導電滑環測試中減小、甚至避免真實空間導電滑環的使用，從而降低試驗成本。

在本發明的第一方面，該任務通過一種用于模擬空間導電滑環的模擬器來解決，該模擬器包括：

模數轉換器，其被配置為從空間導電滑環采集模擬電壓信號并將其轉換為數字電壓信號；

存儲器，其被配置為存儲所述數字電壓信號；以及

數模轉換器，其被配置為讀取所存儲的數字電壓信號并將其轉換成模擬電壓信號。