[發明專利]一種航天器供配電系統的地面伴飛裝置

在審

• 申請號: 202011628301.0
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112613187A
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: 吳義忠;劉潺;陳立平;丁建完;劉冶鋼;劉霞;杜青;夏寧;穆浩
• 申請（專利權）人: 華中科技大學;北京空間飛行器總體設計部
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F113/04;G06F119/06
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 孔娜;李智

本發明屬于航天器供配電系統的相關技術領域，其公開了一種航天器供配電系統的地面伴飛裝置，裝置包括：遙測接口模塊，用于在航天器的測控弧段內實時獲取航天器的在軌供配電數據，并將初始時刻的在軌供配電數據作為初始值輸送至航天器供配電系統模型中進行仿真；航天器供配電系統模型，用于根據接收的在軌供配電數據對航天器的供配電系統進行仿真獲得仿真供配電數據；仿真干預模塊，用于將在軌供配電數據和對應的仿真供配電數據進行比較，若兩者誤差超過了預設范圍則將對應時刻的在軌供配電數據作為航天器供配電系統模型的初始值進行仿真計算。本申請可以實現非測控弧段精確仿真，滿足非測控弧段的監測要求。

技術領域

本發明屬于航天器供配電系統的相關技術領域，更具體地，涉及一種航天器供配電系統的地面伴飛裝置。

背景技術

航天器供配電系統是航天器產生、貯存、變化、調節和分配電能的關鍵分系統，是航天器的心臟和血液。隨著以深空探測、載人航天為代表的復雜航天器型號開始研制，供配電系統的復雜度也在不斷增加，供配電系統能否可靠、持續地為航天器提供穩定的能源，事關航天任務的成敗，因此對空中飛行的航天器供配電系統的供配電狀態進行深入研究具有重要意義。

中國專利CN201710453230提供了一種基于Modelica模型的航天器能源系統模型構建方法，其基于Modelica語言對航天器的供配電系統進行分解構建，對航天器的供配電系統進行仿真。如圖1所示，該能源系統模型構建方法構建的能源系統模型包括太陽能電池陣模型、蓄電池組模型、PCU模型、主配電器以及負載，以上設備均是基于高度仿真的Modelica模型建立，包括單機設備的所有設計信息，但目前其用于輸入初始值實現離線仿真，仿真過程與真實過程不同步，另外，仿真求解過程中由于仿真計算時間較短遠低于接收數據的時間間隔，因此逐漸計算過程中誤差累積較大，最后仿真時間越久仿真誤差越大，很難反映真實的供配電狀態。

因此，現有的技術對全面掌握航天器的供配電系統狀態仍缺乏有效的數字化手段介入，在航天器運行過程中測控弧段地面工作人員可以通過接收航天器發出的信息獲知空中航天器供配電系統的供配電信息，但當航天器運行到非測控弧段，例如，信號被地球所遮擋時則不能獲知對應的供配電信息，現有技術不能實現對航天器全周期的實時監測，因此，設計一種可以獲取航天器供配電系統全周期供配電狀態的地面伴飛裝置具有重要意義。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種航天器供配電系統的地面伴飛裝置，其以獲取的測控弧段的在軌供配電數據為基礎以預設時間步長進行仿真，實現仿真的過程與航天器的真實過程同步，并通過仿真干預模塊對航天器供配電模型中的參數進行修正，獲得能準確仿真航天器運行狀態的模型，進而可以實現對非測控弧段的精確仿真，滿足非測控弧段的監測要求。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種航天器供配電系統的地面伴飛裝置，所述裝置包括航天器供配電系統模型、遙測接口模塊以及仿真干預模塊，其中：所述遙測接口模塊與所述航天器通信連接，用于在航天器的測控弧段內實時獲取航天器的在軌供配電數據，并將初始時刻的所述在軌供配電數據輸送至所述航天器供配電系統模型中進行仿真；所述航天器供配電系統模型，用于根據接收的初始時刻的所述在軌供配電數據按照預設時間步長對航天器的供配電系統進行仿真，以獲取多個時刻的仿真供配電數據，其中，所述預設時間步長與所述遙測接口模塊獲取所述在軌供配電數據的時間間隔一致，進而使得所述航天器供配電系統模型的仿真過程與航天器的運行過程對應；所述仿真干預模塊，用于將所述仿真供配電數據與對應時刻的在軌供配電數據進行比較，若兩者誤差超過了預設范圍則將所述對應時刻的在軌供配電數據作為所述航天器供配電系統模型的初始值進行仿真計算，以保證所述航天器供配電系統模型的仿真準確性，進而保證所述航天器在非測控弧段內對航天器供配電狀態的仿真準確性。

優選地，所述伴飛裝置還包括仿真預示模塊，所述仿真預示模塊用于以所述航天器供配電系統模型計算的仿真供配電數據為初始值，不斷迭代計算下一時刻的仿真供配電數據，以提前獲知所述多個時刻的仿真供配電數據進而待仿真運行數據的偏差超過預設閾值時提供故障預警。