[發明專利]一種微納衛星能源平衡評估系統及其應用方法

有效

• 申請號: 202011542792.7
• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號: CN112287467B
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 范才智;朱仕堯;劉正穎
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/20;G06Q10/06;G06Q50/06;G06Q50/30;G01R31/387;G01D21/02
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 譚武藝

本發明提供一種微納衛星能源平衡評估系統及其應用方法，所述能源平衡評估系統包括：衛星飛行軌道仿真器、任務規劃計算機、被測試的微納衛星、地面電源程控機、太陽陣模擬器以及能源平衡評估裝置。本發明基于衛星實物仿真評估微納衛星能源平衡，測試過程各項參數設置與衛星在軌飛行時狀態保持一致，可以很好的模擬微納衛星在軌工作時能源消耗和供給狀態，遙測參數反映衛星姿軌參數、平臺與載荷工作狀態等因素對微納衛星能源平衡的影響，通過分析遙測參量可以全面、準確評估能源平衡狀態，消除潛在風險，提高衛星能源使用效率，進而最大限度開發衛星的潛能。

技術領域

本發明屬于衛星任務仿真技術領域，具體涉及一種微納衛星能源平衡評估系統及其應用方法，用于評估微納衛星能源平衡狀態，特別適用于任務復雜、姿態頻繁快速機動的低軌微納衛星能源平衡的評估工作。

背景技術

利用太陽能供電的微納衛星能源平衡狀態受諸多復雜因素影響，且各種因素間互相耦合，這種狀況給能源平衡評估工作造成了很大困難。

微納衛星獲取太陽能受多種因素影響：微納衛星軌道低、軌道周期短，在軌工作期間會頻繁在光照區和地影區間切換，且地影區時間占比大，這些因素限制了其利用太陽能；另外微納衛星體積小、質量輕，一般不會攜帶大面積太陽電池陣，因此太陽能獲取受到很大限制。

微納衛星能源消耗狀態復雜多變：微納衛星在低軌道上工作，姿態的快速機動要求更高、更頻繁。姿軌控平臺工作狀況復雜，這使得衛星能源需求更難通過建立模型來評估。

能源平衡狀態準確評估會有助于優化衛星任務規劃，最大限度的利用能源，提高衛星使用效率，排除潛在的能源短缺風險。

目前，關于能源平衡評估方法多基于對影響能源平衡的多種因素進行數字化建模，通過模型仿真計算能源的供給與消耗來評估能源平衡狀態。“一種遙感衛星能源平衡約束分析系統與方法”（公布號：CN106324631 A），對影響能源平衡的多種因素進行建模，得出一種評估能源平衡的方法，但該方法未考慮各因素間的耦合關系對能源平衡造成的影響，例如蓄電池電壓會受蓄電池荷電狀態、負載電流、太陽電池陣供電電流、平臺與載荷工作時序等因素影響，且單一因素調整會影響其他因素，很難對這種狀態下能源平衡狀態做出全面的評估。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：本發明提供一種微納衛星能源平衡評估系統及其應用方法，本發明基于衛星實物仿真評估衛星能源平衡，測試過程各項參數設置與衛星在軌飛行時狀態保持一致，可以很好的模擬微納衛星在軌工作時能源消耗和供給狀態，遙測參數反映了所有因素對能源平衡的影響，通過分析遙測參量可以全面、準確評估能源的平衡狀態，可以全面的評估微納衛星能源平衡狀況，消除潛在風險，提高衛星能源使用效率，進而最大限度開發衛星的潛能。

為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：

衛星飛行軌道仿真器，用于根據衛星真實軌道參數和測試時間生成測試用衛星飛行軌道參數；

任務規劃計算機，用于根據衛星軌道參數和規劃任務，按微納衛星在軌工作流程對平臺和載荷工作時序進行設置，生成規劃任務信息并發送給被測試的微納衛星；

被測試的微納衛星，用于根據衛星軌道參數和規劃任務，按流程執行所有測試任務并實時輸出太陽電池陣軌道和姿態參數給地面電源程控機，輸出電源系統狀態遙測參數給能源平衡評估裝置；

地面電源程控機，用于測試過程中接收微納衛星實時輸出的太陽電池陣軌道和姿態參數，并根據太陽電池陣軌道和姿態參數實時控制微納衛星的供電電流；

太陽陣模擬器，用于為被測試微納衛星提供能源，其受地面電源程控機控制；

能源平衡評估裝置，用于根據電源系統狀態遙測參數評估微納衛星能源平衡狀況；

所述衛星飛行軌道仿真器、任務規劃計算機、地面電源程控機、太陽陣模擬器以及能源平衡評估裝置分別與被測試的微納衛星相連。