卫星单机仿真系统及方法与制作流程

卫星单机仿真系统及方法与制作流程
卫星单机仿真系统及方法与制作流程

本技术提供了一种卫星单机仿真系统及方法,一种卫星单机仿真系统,所述卫星单机仿真系统与星上软件、动力分系统和能源分系统连接,所述卫星单机仿真系统模拟卫星单机进行建模,所述卫星单机包括传感器和执行器,所述卫星单机仿真系统将所述卫星单机建模为读数据操作或写数据操作,并按指令设定的算法,做相应的数据处理,所述卫星单机仿真系统包括可配置单元、编码单元和配置文件,其中:所述可配置单元中的设计参数和产生数据根据配置文件进行初始化;所述编码单元中的指令动作通过代码固定为函数,所述函数发送、接受或处理所述产生数据。

权利要求书

1.一种卫星单机仿真系统,所述卫星单机仿真系统与星上软件、动力分系统和能源分系统连接,其特征在于,所述卫星单机仿真系统模拟卫星单机进行建模,所述卫星单机包括传感器和执行器,所述卫星单机仿真系统将所述卫星单机建模为读数据操作或写数据操作,并按指令设定的算法,做相应的数据处理;

所述卫星单机仿真系统包括可配置单元、编码单元和配置文件,其中:

所述可配置单元中的设计参数和产生数据根据配置文件进行初始化;

所述编码单元中的指令动作通过代码固定为函数,所述函数发送、接受或处理所述产生数

据。

2.如权利要求1所述的卫星单机仿真系统,其特征在于,所述传感器包括星敏感器、太阳敏感器和陀螺,所述执行器包括飞轮和推力器。

3.如权利要求1所述的卫星单机仿真系统,其特征在于,所述可配置单元包括单机指令与算法模块、单机发送数据包格式模块、单机数据库模块与单机分系统数据包模块,其中:

所述单机指令与算法模块用于接收配置文件配置的单机指令与算法的初始化值,形成单机指令与算法;

所述单机发送数据包格式模块用于接收配置文件配置的单机发送数据包格式的初始化值,形成单机发送数据包格式;

所述单机数据库模块用于接收配置文件配置的单机数据库的初始化值,形成单机数据库;

所述单机分系统数据包模块用于接收配置文件配置的单机分系统数据包的初始化值,形成单机分系统数据包。

4.如权利要求3所述的卫星单机仿真系统,其特征在于,所述编码单元包括指令数据接收函数模块、指令数据处理函数模块、单机数据发送函数模块和定时器交互接口模块,其中:

所述指令数据接收函数模块用于接收所述单机指令与算法,以及所述星上软件发送的数据,并将所述单机指令与算法和星上软件发送的数据发送至所述指令数据处理函数模块;

所述指令数据处理函数模块处理所述单机指令与算法和星上软件发送的数据,并将处理结果发送至所述单机数据发送函数模块;

所述单机数据发送函数模块接收所述处理结果、所述单机发送数据包格式和所述单机数据库中的数据,并发送至所述星上软件;

所述定时器交互接口模块连接所述单机数据库模块和所述单机分系统数据包模块,并接收所述单机数据库模块和所述单机分系统数据包模块由所述配置文件获取的数据,发送至所述动力分系统和所述能源分系统。

5.一种基于权利要求4所述的卫星单机仿真系统的卫星单机仿真方法,其特征在于,将所述卫星单机的指令动作与指令值进行分离,并将指令值存放于所述配置文件中,指令动作固化为具体的代码存放于所述编码单元,所述配置文件对所述可配置单元进行初始化操作。

6.如权利要求5所述的卫星单机仿真方法,其特征在于,对卫星单机中的算法定义与设计参数进行分离,并使用数学运算对所述算法定义进行描述,以使所述算法定义被所述配置文件配置;

将卫星单机的设计参数与产生数据,设计为相应的数据结构,以使数据结构根据所述配置文件配置;

在所述卫星单机仿真系统的数据库初始化时,根据配置文件的配置,所述单机数据库模块自动添加相应数据类型的数据至数据库中;

所述单机数据库模块用于作为通用数据库,将卫星单机的设计参数和产生数据做统一的增操作、删操作、读操作或写操作。

7.如权利要求5所述的卫星单机仿真方法,其特征在于,所述卫星单机接收数据包格式和所述卫星单机发送的数据包格式分别为输入数据结构和输出数据结构,所述输入数据结构和输出数据结构的内容存放于配置文件中;

将卫星单机、动力分系统和能源分系统的输入数据结构存放于配置文件中,以满足不同卫星型号的分系统模型的相异的输入数据格式。

8.如权利要求5所述的卫星单机仿真方法,其特征在于,将所述卫星单机仿真系统设计为

C++的类,所述指令动作即为类的私有成员函数,所述指令值为类的私有成员变量,所述卫星单机的数据在单机数据库模块中处理;

卫星的多个同类单机仿真,转换为所述类的多个对像的创建;在所述类的对像的创建的初始化过程中,根据配置文件中的配置,动态创建相应数据类型的变量,并按配置文件中变量的初始化值,重复此过程,直致单机在配置文件中的所有配置项全部完成初始化。

技术说明书

卫星单机仿真系统及方法

技术领域

本技术涉及卫星仿真技术领域,特别涉及一种卫星单机仿真系统及方法。

背景技术

随着信息技术和空间技术的迅猛发展,卫星的复杂程度和新技术含量不断提高,研制周期进一步缩短,在轨寿命和可靠性要求更高,造成卫星研制工作难度不断加大,而且目前我国的国民经济建设和国防建设都对卫星的研制工作提出了更高的要求。为满足国家和用户对空间技术的需求,支持国民经济建设,支持国防加速向信息化转变,我国航天工业部门面临时间紧、任务重、技术复杂的挑战。因此必须采用更加先进的技术,提高技术和管理能力,快、好、省地完成卫星的研制工作,最大程度地满足用户的要求。在这种背景下,利用日益成熟系统仿真技术,将在卫星的概念研究、方案论证、设计研发、集成测试和在轨维护等各方面,提升工作效率和准确率。

卫星仿真系统,主要由如下四部分组成:芯片模型库、外设接口(如CAN等)模型库、单机模型库和分系统(如动力学等)模型库。卫星单机的仿真建模,是卫星仿真系统构建的重要环节之一。卫星单机可以分为两大类:传感器(如星敏等)和执行器(如飞轮等),虽然此类硬件具

备固定的功能,但由于没有标准化,各厂家的实现具有较大差异性。因此一个通用的卫星单机仿真模型建模方法,对快速搭建卫星仿真系统,对单机模型的可靠性、可重用性、可维护性等显得尤为重要。

现在卫星单机的仿真,都是面向具体卫星型号做的定向仿真,可重用性差。由于此类硬件没有标准化的接口与通信协议,每颗卫星型号使用的单机,其接口或通信协议均有差异,在单机仿真开发过程中,必需改动软件代码,进而单机仿真在卫星系统仿真中,需要投入较大的开发人力和测试人力。进而导致价值极高的卫星高保真故障仿真,难以平台化。面对日益增涨的民用微小卫星需求,卫星仿真系统难以工具化。故现在缺少一种通用的卫星单机仿真模型建模方法,能避免重复开发,实现质量可靠、开放通用的卫星单机模型。

技术内容

本技术的目的在于提供一种卫星单机仿真系统及方法,以解决现有的卫星单机仿真模型建模通用性差的问题。

为解决上述技术问题,本技术提供一种卫星单机仿真系统,所述卫星单机仿真系统与星上软件、动力分系统和能源分系统连接,所述卫星单机仿真系统模拟卫星单机进行建模,所述卫星单机包括传感器和执行器,所述卫星单机仿真系统将所述卫星单机建模为读数据操作或写数据操作,并按指令设定的算法,做相应的数据处理;

所述卫星单机仿真系统包括可配置单元、编码单元和配置文件,其中:

所述可配置单元中的设计参数和产生数据根据配置文件进行初始化;

所述编码单元中的指令动作通过代码固定为函数,所述函数发送、接受或处理所述产生数据。

可选的,在所述的卫星单机仿真系统中,所述传感器包括星敏感器、太阳敏感器和陀螺,所述执行器包括飞轮和推力器。

可选的,在所述的卫星单机仿真系统中,所述可配置单元包括单机指令与算法模块、单机发送数据包格式模块、单机数据库模块与单机分系统数据包模块,其中:

所述单机指令与算法模块用于接收配置文件配置的单机指令与算法的初始化值,形成单机指令与算法;

所述单机发送数据包格式模块用于接收配置文件配置的单机发送数据包格式的初始化值,形成单机发送数据包格式;

所述单机数据库模块用于接收配置文件配置的单机数据库的初始化值,形成单机数据库;

所述单机分系统数据包模块用于接收配置文件配置的单机分系统数据包的初始化值,形成单机分系统数据包。

可选的,在所述的卫星单机仿真系统中,所述编码单元包括指令数据接收函数模块、指令数据处理函数模块、单机数据发送函数模块和定时器交互接口模块,其中:

所述指令数据接收函数模块用于接收所述单机指令与算法,以及所述星上软件发送的数据,并将所述单机指令与算法和星上软件发送的数据发送至所述指令数据处理函数模块;

所述指令数据处理函数模块处理所述单机指令与算法和星上软件发送的数据,并将处理结果发送至所述单机数据发送函数模块;

所述单机数据发送函数模块接收所述处理结果、所述单机发送数据包格式和所述单机数据库中的数据,并发送至所述星上软件;

所述定时器交互接口模块连接所述单机数据库模块和所述单机分系统数据包模块,并接收所述单机数据库模块和所述单机分系统数据包模块由所述配置文件获取的数据,发送至所述动力分系统和所述能源分系统。

本技术还提供一种基于上述的卫星单机仿真系统的卫星单机仿真方法,将所述卫星单机的指

令动作与指令值进行分离,并将指令值存放于所述配置文件中,指令动作固化为具体的

代码存放于所述编码单元,所述配置文件对所述可配置单元进行初始化操作。

可选的,在所述的卫星单机仿真方法中,对卫星单机中的算法定义与设计参数进行分离,并使用数学运算对所述算法定义进行描述,以使所述算法定义被所述配置文件配置;

将卫星单机的设计参数与产生数据,设计为相应的数据结构,以使数据结构根据所述配置文件配置;

在所述卫星单机仿真系统的数据库初始化时,根据配置文件的配置,所述单机数据库模块自动添加相应数据类型的数据至数据库中;

所述单机数据库模块用于作为通用数据库,将卫星单机的设计参数和产生数据做统一的增操作、删操作、读操作或写操作。

可选的,在所述的卫星单机仿真方法中,所述卫星单机接收数据包格式和所述卫星单机发送的数据包格式分别为输入数据结构和输出数据结构,所述输入数据结构和输出数据结构的内容存放于配置文件中;

将卫星单机、动力分系统和能源分系统的输入数据结构存放于配置文件中,以满足不同卫星型号的分系统模型的相异的输入数据格式。

可选的,在所述的卫星单机仿真方法中,将所述卫星单机仿真系统设计为C++的类,所述指令动作即为类的私有成员函数,所述指令值为类的私有成员变量,所述卫星单机的数据在单机数据库模块中处理;

卫星的多个同类单机仿真,转换为所述类的多个对像的创建;在所述类的对像的创建的初始化过程中,根据配置文件中的配置,动态创建相应数据类型的变量,并按配置文件中变量的初始化值,重复此过程,直致单机在配置文件中的所有配置项全部完成初始化。

在本技术提供的卫星单机仿真系统及方法中,通过可配置单元中的设计参数和产生数据根据

配置文件进行初始化;编码单元中的指令动作通过代码固定为函数,函数发送、接受或处理产生数据,实现了一种应用于卫星单机仿真的通用模型建模方法,利用该模型搭建出可重用、可配置的单机模型。本技术将解决目前同类单机协议或接口差异大,缺少标准化,仿真难以通用化的现状;构建出的单机模型,可现实单机仿真的质量控制和性能指标精确化,可用于单机功能或性能创新时的迭代开发与验证,可形成单机仿真模型库,解决卫星仿真系统模块化的单机仿真模块化问题,可解决单机故障仿真的通用化问题。

本技术可配置化的单机模型,仅在初始化时,需要花费额外的时间做变量的初始化;在后续的仿真的运行过程中,可直接使用相应的变量,模型的运行速率并不受可配置的影响而变慢。

按本技术的卫星单机仿真方法构建的卫星单机模型类,可适用于不同类的卫星单机,只需按配置创建不同的对像即可(如星敏、陀螺等单机,很多情况下可使用同一模型类)。若同类单机,相同的指令有不同的实现方式,则要对应建多个单机模型,并根据卫星单机的实际情况,选择相应的单机模型。

附图说明

图1是本技术一实施例的卫星单机仿真系统示意图;

图2是本技术一实施例的卫星单机仿真方法示意图;

图3是本技术一实施例的星敏单机数据配置内容示意图;

图4是本技术一实施例的单机指令值的配置示意图;

图5是本技术一实施例的星敏单机指令操作的数据算法配置示意图;

图中所示:10-星上软件;20-外设接口;30-卫星单机仿真系统;31-传感器;32-执行器;33-配置文件;34-可配置单元;341-单机指令与算法模块;342-单机发送数据包格式模块;343-单机数据库模块;344-单机分系统数据包模块;35-编码单元;351-指令数据接收函数模块;

352-指令数据处理函数模块;353-单机数据发送函数模块;354-定时器交互接口模块;40-动力分系统;50-能源分系统。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本技术提出的卫星单机仿真系统及方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书,本技术的优点和特征将更清楚。需说明的是,附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例,仅用以方便、明晰地辅助说明本技术实施例的目的。

本技术的核心思想在于提供一种卫星单机仿真系统及方法,以解决现有的卫星单机仿真模型建模通用性差的问题。

为实现上述思想,本技术提供了一种卫星单机仿真系统及方法,一种卫星单机仿真系统,所述卫星单机仿真系统与星上软件、动力分系统和能源分系统连接,所述卫星单机仿真系统模拟卫星单机进行建模,所述卫星单机包括传感器和执行器,所述卫星单机仿真系统将所述卫星单机建模为读数据操作或写数据操作,并按指令设定的算法,做相应的数据处理,所述卫星单机仿真系统包括可配置单元、编码单元和配置文件,其中:所述可配置单元中的设计参数和产生数据根据配置文件进行初始化;所述编码单元中的指令动作通过代码固定为函数,所述函数发送、接受或处理所述产生数据。

<实施例一>

本实施例提供一种卫星单机仿真系统30,如图1所示,所述卫星单机或卫星单机仿真系统30通过外设接口20与星上软件10连接,以使星上软件10读卫星单机的数据并向其发指令,所述卫星单机与动力分系统40和能源分系统50连接并采集分系统的数据和向其发送数据,所述卫星单机仿真系统30模拟卫星单机进行建模,所述卫星单机包括传感器31和执行器32,所述卫星单机仿真系统30将所述卫星单机建模为读数据操作或写数据操作,并按指令设定的算法,做相应的数据处理;如图2所示,所述卫星单机仿真系统30包括可配置单元34、编码单元35和配置文件33,其中:所述可配置单元34中的设计参数和产生数据根据配置文件33进行初始化;所述编码单元35中的指令动作通过代码固定为函数,所述函数发送、接受或处理所述产生数据。

具体的,在所述的卫星单机仿真系统中,所述传感器包括星敏感器、太阳敏感器和陀螺,所述执行器包括飞轮和推力器。所述可配置单元34包括单机指令与算法模块341、单机发送数据包格式模块342、单机数据库模块343与单机分系统数据包模块344,其中:所述单机指令与算法模块341用于接收配置文件33配置的单机指令与算法的初始化值,形成单机指令与算法;所述单机发送数据包格式模块342用于接收配置文件33配置的单机发送数据包格式的初始化值,形成单机发送数据包格式;所述单机数据库模块343用于接收配置文件33配置的单机数据库的初始化值,形成单机数据库;所述单机分系统数据包模块344用于接收配置文件33配置的单机分系统数据包的初始化值,形成单机分系统数据包。

进一步的,在所述的卫星单机仿真系统中,所述编码单元35包括指令数据接收函数模块351、指令数据处理函数模块352、单机数据发送函数模块353和定时器交互接口模块354,其中:所述指令数据接收函数模块351用于接收所述单机指令与算法,以及所述星上软件10发送的数据,并将所述单机指令与算法和星上软件10发送的数据发送至所述指令数据处理函数模块352;所述指令数据处理函数模块352处理所述单机指令与算法和星上软件10发送的数据,并将处理结果发送至所述单机数据发送函数模块353;所述单机数据发送函数模块353接收所述处理结果、所述单机发送数据包格式和所述单机数据库中的数据,并发送至所述星上软件10;所述定时器交互接口模块354连接所述单机数据库模块343和所述单机分系统数据包模块344,并接收所述单机数据库模块343和所述单机分系统数据包模块344由所述配置文件33获取的数据,发送至所述动力分系统40和所述能源分系统50。

在本实施例提供的卫星单机仿真系统中,通过可配置单元34中的设计参数和产生数据根据配置文件33进行初始化;编码单元35中的指令动作通过代码固定为函数,函数发送、接受或处理产生数据,实现了一种应用于卫星单机仿真的通用模型建模方法,利用该模型搭建出可重用、可配置的单机模型。本实施例将解决目前同类单机协议或接口差异大,缺少标准化,仿真难以通用化的现状;构建出的单机模型,可现实单机仿真的质量控制和性能指标精确化,可用于单机功能或性能创新时的迭代开发与验证,可形成单机仿真模型库,解决卫星仿真系统模块化的单机仿真模块化问题,可解决单机故障仿真的通用化问题。

综上,上述实施例对卫星单机仿真系统的不同构型进行了详细说明,当然,本技术包括但不局限于上述实施中所列举的构型,任何在上述实施例提供的构型基础上进行变换的内容,均

属于本技术所保护的范围。本领域技术人员可以根据上述实施例的内容举一反三。

<实施例二>

本实施例提供一种基于上一实施例所述的卫星单机仿真系统30的卫星单机仿真方法,将所述卫星单机的指令动作与指令值进行分离,并将指令值存放于所述配置文件33中,由于同类卫星单机的同一功能指令,其指令值经常不相同,因此需要将卫星单机的所有指令值,做成配置文件可配置,指令动作固化为具体的代码存放于所述编码单元35,所述配置文件33对所述可配置单元34进行初始化操作。若同类单机,相同的指令有不同的实现方式,则要对应建多个单机模型,并根据卫星单机的实际情况,选择相应的单机模型。

具体的,在所述的卫星单机仿真方法中,对卫星单机中的算法定义与设计参数进行分离,并使用数学运算对所述算法定义进行描述,以使所述算法定义被所述配置文件33配置;将卫星单机的设计参数与产生数据,设计为相应的数据结构,以使数据结构根据所述配置文件33配置;在所述卫星单机仿真系统的数据库初始化时,根据配置文件33的配置,所述单机数据库模块343自动添加相应数据类型的数据至数据库中;所述单机数据库模块343用于作为通用数据库,将卫星单机的设计参数和产生数据做统一的增操作、删操作、读操作或写操作。其中,对卫星单机中的算法定义与设计参数进行分离,并将其做成可配置部分包括:单机算法可配置:对算法定义,做数学抽象,用数学运算来描述,并通过配置文件来配置;单机参数可配置:将单机的设计参数与产生的数据,设计为相应的数据结构,并可根据配置文件配置;在单机模型初始化数据库时,根据配置文件的配置,模型自动添加相应数据类型的数据至数据库中。

进一步的,在所述的卫星单机仿真方法中,所述卫星单机接收数据包格式和所述卫星单机发送的数据包格式分别为输入数据结构和输出数据结构,所述输入数据结构和输出数据结构的内容存放于配置文件33中;由于不同卫星型号的分系统模型的输入数据格式不相同,因此需要将卫星单机与各分系统的数据结构,做成配置文件可配置,即将卫星单机、动力分系统40和能源分系统50的输入数据结构存放于配置文件33中,以满足不同卫星型号的分系统模型的相异的输入数据格式。卫星单机其余不可配部分,通过写代码的方式固化下来。

另外,在所述的卫星单机仿真方法中,将所述卫星单机仿真系统30设计为C++的类,所述指

令动作即为类的私有成员函数,所述指令值为类的私有成员变量,所述卫星单机的数据在单机数据库模块343中处理;卫星的多个同类单机仿真,转换为所述类的多个对像的创建;在所述类的对像的创建的初始化过程中,根据配置文件33中的配置,动态创建相应数据类型的变量,并按配置文件33中变量的初始化值,重复此过程,直致单机在配置文件33中的所有配置项全部完成初始化。

在本实施例提供的卫星单机仿真方法中,通过可配置单元34中的设计参数和产生数据根据配置文件33进行初始化;编码单元35中的指令动作通过代码固定为函数,函数发送、接受或处理产生数据,实现了一种应用于卫星单机仿真的通用模型建模方法,利用该模型搭建出可重用、可配置的单机模型。本技术将解决目前同类单机协议或接口差异大,缺少标准化,仿真难以通用化的现状;构建出的单机模型,可现实单机仿真的质量控制和性能指标精确化,可用于单机功能或性能创新时的迭代开发与验证,可形成单机仿真模型库,解决卫星仿真系统模块化的单机仿真模块化问题,可解决单机故障仿真的通用化问题。

本实施例可配置化的单机模型,仅在初始化时,需要花费额外的时间做变量的初始化;在后续的仿真的运行过程中,可直接使用相应的变量,模型的运行速率并不受可配置的影响而变慢。

按本实施例的卫星单机仿真方法构建的卫星单机模型类,可适用于不同类的卫星单机,只需按配置创建不同的对像即可(如星敏、陀螺等单机,很多情况下可使用同一模型类)。若同类单机,相同的指令有不同的实现方式,则要对应建多个单机模型,并根据卫星单机的实际情况,选择相应的单机模型。

下面结合星敏单机实例,使用XML文件作为配置文件,使用卫星单机仿真系统的通用建模方法,进行建模。

建立通用数据库,将单机数据做统一的增、删、读、写操作管理

1)将星敏单机中的数据和数据类型提取出来,在XML中进行配置,并按单机的设计配上初始值,如图3所示。在星敏类对像的初始化中,添加至数据库中。

2)将星敏单机的指令数据和输出数据的格式提取出来,并在XML中进行配置,按单机的设计配上初始值。

3)将星敏单机的指令值提取出来,并在XML中进行配置,按单机的设计配上相应的值,如图4所示。

4)星敏单机的数据请求简包指令中,需要将相应的星敏数据做次算法运算,因此在星敏的发送数据配置中,根据设计要求将算法的运算写入XML配置文件,如图5所示。具体方案为:使用任意字符(当前使用字符’A’)来代表需要做数学运算的变量,运算公式使用字符串来表示;因此任意能用一元方程来表示的运算,均可用此方法实现可配置。

5)将星敏单机与动力学分系统、能源分系统和热控分系统等的交互数据提出来,并在XML中进行配置,通过定时器周期性触发或接口被动调用,与不同的分系统完成数据交互。这样单机模型,可以不用受不同卫星型号的各分系统模型接口数据差异的约束,实现通用化。

6)用通用的单机模型C++类,创建星敏单机的对像,指令操作为类的私有成员函数,指令值为类的私有成员变量。

7)星敏单机类对像的初始化过程中,根据XML文件中的配置,动态创建相应数据类型的变量,并按配置文件中配的初值初始化变量,重复此过程,直致单机在配置文件中的所有配置项全部完成初始化。

8)星敏单机其余不可配部分,通过写代码的方式固化下来。

9)星敏单机的数据接收/发送函,通过通用化的注册与被注册回调函数的方式,实现接收外设接口的数据和向外设接口发送数据的功能。

本技术将卫星单机抽象为数据处理过程,设计出将单机的算法与参数部分通过配置文件进行配置,将功能部分进行代码固化的方法,实现通用化的卫星单机模型建模方法;卫星单机数据的算法,只要符合一元方程的特点,就可通过配置文件进行配置,在指令操作时根据配置正确的进行数据运算处理;卫星单机模型,会根据配置文件的配置,在初始化时创建单机的

数据库;此方法构建的卫星单机模型,仅在模型初始化时,需要额外的时间,将配置文件中的配置完成初始化,在仿真运行时,不会降低仿真速率;不同类型的卫星单机,根据抽象结果,很大可能使用同一个单机模型类;配置文件,可以使用任何格式作为存储文件格式,不仅限于文中具体实施中的XML格式;此卫星单机模型构建方法,不仅限于卫星单机建模,还适用类似的航天/航空器的单机建模。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言,由于与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。

上述描述仅是对本技术较佳实施例的描述,并非对本技术范围的任何限定,本技术领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰,均属于权利要求书的保护范围。

车载卫星通信设备及操作简介

车载卫星通信设备及操作简介 3.1 卫星通信系统开通前应该注意的事项: 3.1.1 环境勘察 1)选择停放场所 ★选择较为平坦、坚实的空地作为停车场地。确保对卫星信号收发、微波信号收发不形成遮挡。 ★车辆上方应无遮挡物,以免阻碍天线桅杆正常升起。 ★应尽量避开高大的障碍物(陡坡、高大建筑、高大树木等),确保对卫星通信、微波通信、无线网桥通信的信号收发不形成遮挡。 ★如果采用市电则车辆停放地距最近的有效市电电源应在60M以内,且能打地桩以接地或能接入其他的接地系统。 ★车辆停放地还要考虑整车噪声对居民或环境的影响。 2)选择市电电源 ★车载系统原则上应尽量考虑采用目的现场的有效市电电源。 ★在车载系统到达现场前,应与提供电源的单位或供电部门做好协商。 3)确定传输方式 ★同相关单位协商拟采用的传输方式,传输方式应遵循方便接入的原则结合停放场所条件综合考虑。若距机房较近,可采用光纤直接连接的方式;否则可采用微波或者无线网桥传输方式;特殊情况可采用卫星传输方式。 ★采用微波或者无线网桥传输方式时,要预先选定好对端微波架设的位置,以最近的机房和视距传输来综合考虑。原则上在车载系统达到目的现场 前,应架设好对端微波天线,以尽量缩短系统开通的时间。 ★采用卫星传输方式时,应根据使用的卫星经度考虑对应方位无遮挡,且 避免使车头朝向卫星方位停放,以方便卫星天线接收。 ★车载卫星系统通过自动对星需要获取的信息:(1)GPS、(2)电子罗盘、(3)AGC(信标机电压)。

3.1.2 数据准备 确定BTS的相关数据 ★根据网络规划,确定车载BTS相关数据,如频点、邻区切换等,必要时,到目的现场测试移动网络的数据,了解频率干扰情况、话务量分配、切换等情况。同时与传输室确认应急车传输的接入基站,并在基站端对通传输电路,同BSC 核对每套应急传输电路所对应小区的关系、核对小区定义的设备数量、设备类型和软件版本等信息,确保BSC的数据定义与应急车安装的硬件完全对应; ★根据现场的网络状况,确定基站天线的覆盖范围和方向。 ★根据网络规划,确定车载BTS系统接入PLMN网的BTS的相关数据。 3.1.3 带卫星的小C车规范开通流程 1、停车、拉手刹 2、打地桩、接工作地、保护地 3、放支撑脚、启动联合供电 4、挂CDMA天线、升天线桅杆、接馈线 5、对星、核对工作频率、极化、标定功率、载波上星 6、开基站、数据下载 7、开通测试、网络优化 3.2 卫星系统概述 3.2.1卫星系统业务需求简介 卫星传输作为小型应急通信车三种传输方式(微波传输、光纤传输、卫星传输)之一的传输手段解决从车载BTS到各省BSC的Abis接口的传输,实现1x 语音数据及EVDO数据业务的传输。 3.2.2卫星系统组成 根据系统设备配置和改装要求,小型应急通信车包括移动通信系统(不同厂商BTS和BSC设备)、传输系统(SDH、PDH、50M无线以太网桥、车载卫星)及天馈线系统(卫星天线、微波天线基站天线、桅杆等),其中卫星子系统主要由以下几种设备组成: 车载卫星天线、GPS天线、天线控制系统、信标接收机、MODEM、LNB、固态高功放。

卫星天线安装图解

卫星天线安装图解 天线的安装: 安装前的准备: 1.按说明书的地基施工图做好天线地基。 2.安装工具。包括:活动扳手(大18寸*2、小4寸*2或钳子)、专用改锥、剪子、水平仪、防水胶布等。 3.按照说明书清点卫星天线的另件数是否正确。 4.请准备12寸--14寸带AV输入的彩色或黑白电视机一台,视音频线(AV线)一套,一根3米左右的和一根30米左右的同轴电缆,一条临时的220V电源及插座。 安装步骤: 第一步:注意安装的基座立柱必须保证水平和垂直,可使用水平尺等进行调整。 第二步:安装天线的锅体四脚支撑。注意螺杆、螺母的正反方向。不要旋紧螺丝。 第三步:安装天线的方向轴。方向轴与天线的四脚支撑进行连接。注意方向轴的方向,使天线高频头支撑杆,中间的那只,保持在锅体下方即可。旋紧与之连接的固定螺丝。 第四步:把天线抬起,安装到天线基座的立柱上。 第五步:安装高频头支撑杆。不要把螺丝拧死。 第六步:把高频头置于高频头固定盘上。(可能需要专用螺丝刀,拆开高频头的保护罩) 第七步:使用馈线(同轴电缆)连接高频头的高频输出端至接收机的高频输入端。 第八步:上好其他部分的固定螺丝。注意都不要拧死。 第九步:使用AV线(视音频线)连接卫星接收机的视频输出到电视机的视频输入。 至此,天线的安装已经完成。 寻星指南: 调试前准备:1.安装工具。2.调试器材。3.连接线材。4.寻星参数。 寻星时间:根据你所在的地点和接收卫星的位置计算出当地的寻星时间。这对于卫星覆盖边缘地区、小天线尤为重要。 天线方向的调试:粗调:根据事先算出的仰角和方位角,将天线的这两个角度分别调到这两个数值上,使之对准所要接收的卫星,直至接收到电视信号。细调:使所收的信号最佳。根据现场的条件,可以有多种简易而有效的调整方法。 第一步:检查连接好的线路。 第二步:用量角器调整好天线仰角。 仰角直接用量角器就可以量 先将直尺最低端固定在天线最低端边沿上,另一端固定在天线最高端边沿上,注意直尺一定要通过天线中心,找准直径,不能倾斜,这是关键。直尺顶端留出20㎝以供固定量角器。在量角器中心钻一小孔,用小钉将带有重锤的线穿过量角器中心孔,将量角器一同

自动控制原理实验-卫星三轴姿态控制系统

自动控制理论实验报告人: 赵振根 02020802班 2008300597

卫星三轴姿态飞轮控制系统设计 一:概述 1.1.坐标系选择与坐标变换 在讨论卫星姿态时,首先要选定空间坐标系,不规定参考坐标系就无从描述卫星的姿态,至少要建立两个坐标系,一个是空间参考坐标系,一个是固连在卫星本体的星体坐标系。在描述三轴稳定对地定向卫星的姿态运动时,一般以轨道坐标系为参考坐标系,还有星体坐标系。 (1) 轨道坐标系o o o O X Y Z -,原点位于卫星的质心O ,o O X 轴在轨 道平面上与o OZ 轴垂直,与轨道速度方向一致,o OZ 轴指向地心,o O Y 轴垂直于轨道平面并构成右手直角坐标系 (2) 星体坐标系b b b O X Y Z -,原点位于卫星的质心O ,b O X ,b O Y ,b OZ 固连在星体上,为卫星的三个惯性主轴。其中b O X 为滚动轴, b O Y

为俯仰轴, OZ为偏航轴。 b 1.2 飞轮控制系统在卫星三轴姿态控制中的应用与特点 长寿命,高精度的三轴姿态稳定卫星,在轨道上正常工作时,普遍采用角动量交换装置作为姿态控制系统的执行机构。 与喷气推力器三轴姿态稳定系统相比,飞轮三轴姿态稳定系统具有多方面的有点:(1)飞轮可以给出较为精确地连续变化的控制力矩,可以进行线性控制,而喷气推力器只能作为非线性开关控制,因此轮控系统的精度比喷气推力器的精度高一个数量级,而姿态误差速率也比喷气控制小。(2)飞轮所需要的能源是电能可以不断地通过太阳能电池在轨得到补充,因而适用于长寿命工作,喷气推力器需要消耗工质或燃料,在轨无法补充,因而寿命大大受限。(3)轮控系统特别适用于克服周期性扰动。(4)轮控系统能够避免热推力器对光学仪器的污染。 然而,轮控系统在具有以上优越性的同时,也存在两个主要问题,一是飞轮会发生速度饱和。当飞轮朝着一个方向加速或偏转以克服某一方面的非周期性扰动时,飞轮终究要达到其最大允许转速。二是由于转速部件的存在,特别是轴承寿命和可靠性受到限制。 1.3 飞轮姿态控制原理 从动力学角度看,卫星姿态运动时卫星角动量作用的结果,飞轮则是通过与卫星间的角动量的交换来实现姿态控制,要使卫星在轨道上保持三轴稳定并对地定向。卫星的角动量H应该不变,且方向与轨

全自动卫星天线定位伺服控制系统概要

全自动卫星天线定位伺服控制系统 本控制系统是专门为4.5M卫星天线设计制作,通过本控制系统可方便地进行天线的方位、俯仰和极化的角度调整。由于采用了新型交流伺服控制器,使天线的各角度的控制精度得以大幅提高,在目前国内同类系统中应用技术较为先进。 (一)卫星天线控制系统的方案 采用我公司生产的交流伺服控制器和交流异步电机组成的伺服驱动单元,以可编程控制器、可编程终端等组成控制单元。 系统构成方案如图所示。 (二)系统功能及技术指标 该系统由室内控制单元和室外伺服驱动单元组成,通过可编程终端显示的文字提示进行操作。交流伺服控制器驱动天线机构上的交流异步电机实现精确的位置、速度控制,以实现天线的方位、俯仰和极化的角度调整。安装在电机上的编码器不仅为交流伺服控制提供反馈信息,而且为室内控制单元提供天线的方位、俯仰信息,经数据处理后用于控制和显示角度。 软件在实现系统的各种功能中起着非常重要的作用。本系统的软件有交流伺服控制器(3台)的程序、可编程控制器的程序和可编程终端的程序。这几种程序分别担负着人机界面、数据处理、动作控制以及状态监视等各种作用。与天线方位有关的软件部分对应于天线和本系统安装在北半球。

动作范围:方位90.00°(东)~270.00°(西)[正南为180°] 俯仰 5.00°(俯)~90.00°(仰) 极化±90° 动作方式: ⑴角度操作:设定角度值,运动至设定位置。(对好第一颗星之后) ⑵步进操作:选择步进距(小步距0.01°、中步距0.05°、大步距0.25°)后,单键操作,按1次键,运动1步。 ⑶启停操作:选择电机转速(方位、俯仰和极化的速度分挡不同)后,单键操作,按1次运动、再按1次停止。 换星操作:按序号登录5颗星的方位角、俯仰角数据。设定目标星号后执行换星。非常快捷、方便。若所设定的星号未登录则不执行并提示“无效”。 防护操作:俯仰运动至87.00°使天线朝上,在遇强风时防止机构或基础的损害。 限位保护:设有限位开关和极限开关。方位可设定软极限。设定后限制方位角度范围,防止干涉或碰撞。 控制精度:与电机同轴装有2500线的编码器,作为位置及速度的传感器。天线的方位轴是经减速器后,0.01°间距对应2333个脉冲;俯仰轴是经减速器后,0.01°间距对应约20000个脉冲。交流伺服控制器将编码器的信息是按4倍频(10000脉冲/转)进行数据处理。而且,它的位置控制精度可达±1个脉冲。因此、天线的综合控制精度相当高。 间隙补偿: 每当电机转动改变方向时,减速器和机构等机械部件会有换向间隙。用伺服控制能补偿实测的间隙量。 角度显示:卫星天线的位置数据是以有2位小数的角度值表示。方位角度是3位整数2位小数。4舍5入至小数点后第2位。俯仰角度是2位整数2位小数。4舍5入至小数点后第2位。极化角度不显示。 报警提示:交流伺服控制器监视,异常时有文字提示。限位和原点传感器监视,异常时有文字提示。 使用电源:控制单元AC 220V±10%(单相) 50Hz 100W 伺服驱动单元AC220V±10%(单相) 50Hz 1000Wmax 外型尺寸:室内控制单元 (标准19吋3U) L:300 W:430 H:134(mm) 室外伺服驱动单元 L:250 W:600 H:800(mm) 工作环境温度:室内控制单元0℃~40℃ 室外伺服驱动单元-30℃~40℃(内有温度调节单元) (三)特点 ⑴.与卫星通讯设备一致,本系统采用单相交流220V电源。 ⑵.以对准第一颗卫星时登录的天线方位、俯仰角度为数据,方便、快速地进行对星、换星的操作。基准 ⑶.使用交流伺服控制器,定位控制精度高,重复好。 ⑷.有互锁、限位等多项安全防护功能。

卫星天线的调试策略和技巧

卫星天线的调试策略和 技巧 标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N]

浅谈地面卫星天线的调试方法和技巧 ——普陀区广电台张皓摘要:本文阐述了调试地面卫星天线中需要注意的各种要素、原则、方法和以及调试过程中的注意事项。 关键词:卫星天线搜星要素调整方法注意事项 随着卫星转发的广播电视节目和数据不断增多,各电视台下行接收设施也越来越多,而且由于各种原因导致传输原节目的卫星轨道经常变化,因此地面卫星接收站也需要不断调整天线方向来对准卫星,以保证正常收视。 一、地面站搜星要素 搜索卫星一般要注意四个要素:仰角、方位角、极化和焦距。 仰角:指卫星地面站的天线主瓣波束轴线对准卫星的连线与其在地平面的投影夹角,常用EL表示。 方位角:指当以地理正北为零度,按顺时针方向参考时,天线波束主瓣轴瞄准卫星的连线的投影线与正北方向线的夹角,常用AZ来表示。 极化:指电磁波在传播过程中的电场矢量方向和幅度随时间变化的特性,一般包括左旋、右旋圆极化及水平、垂直线极化四种极化方式,我国卫星接收信号通常采用水平、垂直线极化波。地卫站天线的极化方式一定要与所接收的卫星下行信号的极化方式一致即极化匹配,才能保证接收质量达到规定的标准,否则将影响信号的正常接收及质量。 焦距是指卫星接收天线对接收信号反射后信号汇聚最强的位置点。 二、常用计算公式与调星原则 地面站方位角、仰角是卫星接收天线指向的两个重要数据,馈源极化角ρ、焦距f是卫星接收天线调整中另外两个不容忽视的参数。四个参数可由以下卫星天线定位经验计算公式获得,实际应用中我们一般以Az的大小与正负来确定方位角。

如何调试卫星天线角度介绍

如何调试卫星天线角度介绍 1、卫星转发器 卫星转发器,是这样的设备,接收地面发射站发来的14GHz或6GHz的微弱的上行电视信号,经频率变换(一次变频、二次变频)为不同的下行频率12GHz或4GHz,再由技术处理放大到一定功率向地球发射,有卫星电视接收设备接收。每一路音视频和数据通道都是由一个卫星转发器进行接收处理然后再传输,每一个转发器所处理的信号都有一个中心频率及一个特定的带宽,目前卫星转发器主要使用L、S、C、Ku和Ka频段。 2、水平极化、垂直极化 极化通常是指与电波传播方向垂直的平面内,瞬时电场矢量的方向。在极化波中,以地平线为准,当极化方向与地面平行时,称为水平极化。当极化方向与地面垂直时,称为垂直极化。 3、卫星天线 卫星天线的作用是收集由卫星传来的微弱信号,并尽可能去除杂讯。大多数天线通常是抛物面状的,也有一些多焦点天线是由球面和抛物面组合而成。卫星信号通过抛物面天线的反射后集中到它的焦点处。 4、馈源 馈源的主要功能是将天线收集的信号聚集送给高频头(LNB),馈源在

接收系统中的作用是非常重要的。 馈源的种类 锥形馈源 环形馈源 圆锥馈源 梯状馈源 6、LNB高频头 高频头(Low Noise Block)即下行解频器,其功能是将由馈源传送的卫星经过放大和下变频,把Ku或C波段信号变成L波段,经同轴电缆传送给卫星接收机。 调试过程 由于一般用户都没有场强仪等专用设备,因此本文将介绍的是如何使用指南针、量角器等常用设备寻星。 器材准备:卫星天线、高频头(馈源一体化)、卫星接收机、电视机、指南针、量角器以及连接线若干。 计算寻星所需参数 对于固定式天线系统,需要根据天线所在地的经纬度及所要接收卫星的经度计算出天线的方位角和仰角,并以此角度调整天线使其对准相应的卫星。

卫星单机仿真系统及方法与制作流程

本技术提供了一种卫星单机仿真系统及方法,一种卫星单机仿真系统,所述卫星单机仿真系统与星上软件、动力分系统和能源分系统连接,所述卫星单机仿真系统模拟卫星单机进行建模,所述卫星单机包括传感器和执行器,所述卫星单机仿真系统将所述卫星单机建模为读数据操作或写数据操作,并按指令设定的算法,做相应的数据处理,所述卫星单机仿真系统包括可配置单元、编码单元和配置文件,其中:所述可配置单元中的设计参数和产生数据根据配置文件进行初始化;所述编码单元中的指令动作通过代码固定为函数,所述函数发送、接受或处理所述产生数据。 权利要求书 1.一种卫星单机仿真系统,所述卫星单机仿真系统与星上软件、动力分系统和能源分系统连接,其特征在于,所述卫星单机仿真系统模拟卫星单机进行建模,所述卫星单机包括传感器和执行器,所述卫星单机仿真系统将所述卫星单机建模为读数据操作或写数据操作,并按指令设定的算法,做相应的数据处理; 所述卫星单机仿真系统包括可配置单元、编码单元和配置文件,其中: 所述可配置单元中的设计参数和产生数据根据配置文件进行初始化; 所述编码单元中的指令动作通过代码固定为函数,所述函数发送、接受或处理所述产生数

据。 2.如权利要求1所述的卫星单机仿真系统,其特征在于,所述传感器包括星敏感器、太阳敏感器和陀螺,所述执行器包括飞轮和推力器。 3.如权利要求1所述的卫星单机仿真系统,其特征在于,所述可配置单元包括单机指令与算法模块、单机发送数据包格式模块、单机数据库模块与单机分系统数据包模块,其中: 所述单机指令与算法模块用于接收配置文件配置的单机指令与算法的初始化值,形成单机指令与算法; 所述单机发送数据包格式模块用于接收配置文件配置的单机发送数据包格式的初始化值,形成单机发送数据包格式; 所述单机数据库模块用于接收配置文件配置的单机数据库的初始化值,形成单机数据库; 所述单机分系统数据包模块用于接收配置文件配置的单机分系统数据包的初始化值,形成单机分系统数据包。 4.如权利要求3所述的卫星单机仿真系统,其特征在于,所述编码单元包括指令数据接收函数模块、指令数据处理函数模块、单机数据发送函数模块和定时器交互接口模块,其中: 所述指令数据接收函数模块用于接收所述单机指令与算法,以及所述星上软件发送的数据,并将所述单机指令与算法和星上软件发送的数据发送至所述指令数据处理函数模块; 所述指令数据处理函数模块处理所述单机指令与算法和星上软件发送的数据,并将处理结果发送至所述单机数据发送函数模块; 所述单机数据发送函数模块接收所述处理结果、所述单机发送数据包格式和所述单机数据库中的数据,并发送至所述星上软件;

自动控制原理实验-卫星三轴姿态控制系统

自动控制理论实验 报告人: 赵振根 02020802班 2008300597

卫星三轴姿态飞轮控制系统设计 一:概述 1.1.坐标系选择与坐标变换 在讨论卫星姿态时,首先要选定空间坐标系,不规定参考坐标系就无从描述卫星的姿态,至少要建立两个坐标系,一个是空间参考坐标系,一个是固连在卫星本体的星体坐标系。在描述三轴稳定对地定向卫星的姿态运动时,一般以轨道坐标系为参考坐标系,还有星体坐标系。 (1) 轨道坐标系o o o O X Y Z -,原点位于卫星的质心O ,o O X 轴在轨 道平面上与o OZ 轴垂直,与轨道速度方向一致,o OZ 轴指向地心,o O Y 轴垂直于轨道平面并构成右手直角坐标系 (2) 星体坐标系b b b O X Y Z -,原点位于卫星的质心O ,b O X ,b O Y ,b OZ 固连在星体上,为卫星的三个惯性主轴。其中b O X 为滚动轴, b O Y

为俯仰轴, OZ为偏航轴。 b 1.2 飞轮控制系统在卫星三轴姿态控制中的应用与特点 长寿命,高精度的三轴姿态稳定卫星,在轨道上正常工作时,普遍采用角动量交换装置作为姿态控制系统的执行机构。 与喷气推力器三轴姿态稳定系统相比,飞轮三轴姿态稳定系统具有多方面的有点:(1)飞轮可以给出较为精确地连续变化的控制力矩,可以进行线性控制,而喷气推力器只能作为非线性开关控制,因此轮控系统的精度比喷气推力器的精度高一个数量级,而姿态误差速率也比喷气控制小。(2)飞轮所需要的能源是电能可以不断地通过太阳能电池在轨得到补充,因而适用于长寿命工作,喷气推力器需要消耗工质或燃料,在轨无法补充,因而寿命大大受限。(3)轮控系统特别适用于克服周期性扰动。(4)轮控系统能够避免热推力器对光学仪器的污染。 然而,轮控系统在具有以上优越性的同时,也存在两个主要问题,一是飞轮会发生速度饱和。当飞轮朝着一个方向加速或偏转以克服某一方面的非周期性扰动时,飞轮终究要达到其最大允许转速。二是由于转速部件的存在,特别是轴承寿命和可靠性受到限制。 1.3 飞轮姿态控制原理 从动力学角度看,卫星姿态运动时卫星角动量作用的结果,飞轮则是通过与卫星间的角动量的交换来实现姿态控制,要使卫星在轨道上保持三轴稳定并对地定向。卫星的角动量H应该不变,且方向与轨

卫星天线安装大集合(超全)

卫星天线安装大集合卫星知识 作者:佚名文章来源:本站原创点击数:更新时间:2010-10-25 一锅三星安装教程一锅三星调试一锅三星设置一锅三星图如何安装一锅三星 准备工具和软件 1、冲击钻一台,使用8MM的冲击钻头,铅笔或者油性笔、粉笔都行,用来给打孔的位置做记号,注意你想安装的地方离电源的距离,过远还要准备延长电源线。 2、同轴电视线若干,自己量好距离,从你电视机的位置到锅的位置再加上3米左右(四切到高频头的3根连接线),选择同轴电视线很关键,不好的线直接会影响信号,记得一定要买全铜芯,四屏蔽高编的,什么铜包钢,只有双屏蔽的最好不要。 3、8MM膨胀螺丝,锅中自带4个,不用买。 4、扳手一把,小扳手就行,固定螺栓用。 5、剪刀一把,做视频线用。 6、十字和一字螺丝刀各一把,要是刚好有双头的就只要一把够了。 7、尖嘴钳一把。 8、锤子一把,砸膨胀螺栓用。 9、防水电工胶布一卷。 10、其它热缩管,扎带,锅要装的漂亮全靠它们,本店有送,不用买。 11、液晶小彩色电视一个。用于调星。带A V输入。没有的话只能搬大电视啦(注意不能用黑白电视)。实在没有可以搬动的电视也不是不能调了,那你就要需要笔记本一台,要在装锅的位置能和自家路由器连网(有无线路由能连就最好),用笔记本调星还要另外下载个调星软件。 下载链接:https://www.360docs.net/doc/1e12953048.html,/Soft/ShowSoft.asp?SoftID=14 12、新手调星都最好下载这个寻星精灵软件 下载链接:https://www.360docs.net/doc/1e12953048.html,/Soft/ShowSoft.asp?SoftID=13 注意:安装过程中插拔电缆、连接视频线前一定要把DM500S的电源插头拔掉,热插拔会引起器件损坏。 选择安装位置 使用寻星软件查看你所在地方138星的相关参数,按显示的相应的方向和仰角查看有没有障碍遮挡,一般正东南方向45度仰角以上看过去没有遮挡就没有问题。自己根据你的安装位置选择正装还是倒装。

气浮台在卫星控制系统仿真中的应用

航 天 控 制A e r o s p a c e C o n t r o l O c t .2008 V o l .26,N o .5 气浮台在卫星控制系统仿真中的应用 李季苏1  牟小刚1  张锦江1  王晓磊2  宗 红2  孙宝祥 2 1.北京控制工程研究所空间智能控制技术国家级重点实验室,北京100190 2.北京控制工程研究所,北京100190 摘 要 本文叙述单轴和三轴气浮台仿真设备在卫星控制系统仿真中的应用,主要包括空间太阳望远镜高精度姿控系统单轴气浮台物理仿真试验研究、大型 卫星平台单框架控制力矩陀螺(C G C M G )控制系统三轴气浮台物理仿真试验研究、东方红四号卫星控制系统全物理仿真试验。 关键词 单轴气浮台;三轴气浮台;卫星控制系统;物理仿真中图分类号:V 448.2;O 411.3 文献标识码:A 文章编号:1006-3242(2008)05-0064-05 A p p l i c a t i o no f A i r B e a r i n g T a b l e i nS a t e l l i t e C o n t r o l S y s t e m S i m u l a t i o n L I J i s u 1  M UX i a o g a n g 1  Z H A N GJ i n j i a n g 1  W A N GX i a o l e i 2  Z O N GH o n g 2  S U NB a o x i a n g 2 1.N a t i o n a l L a b o r a t o r y o f S p a c e I n t e l l i g e n t C o n t r o l ,B e i j i n g I n s t i t u t e o f C o n t r o l E n g i n e e r i n g , B e i j i n g 100190, C h i n a 2.B e i j i n g I n s t i t u t e o f C o n t r o l E n g i n e e r i n g ,B e i j i n g 100190,C h i n a A b s t r a c t T h e p a p e r p r e s e n t s t h e a p p l i c a t i o n o f s i n g l e -a x i s a n d t h r e e -a x i s a i r b e a r i n g t a b l e i ns a t e l l i t e c o n t r o l s y s t e m s i m u l a t i o n ,i n c l u d i n g h i g h a c c u r a c y s i m u l a t i o n o f c o n t r o l s y s t e mf o r s p a c e t e l e s c o p e ,t h r e e -a x i s s i m u l a t i o n o f S G C M Gc o n t r o l s y s t e mf o r l a r g e s a t e l l i t e a n d p h y s i c a l s i m u l a t i o n t e s t o f c o n t r o l s y s t e mf o r D O N G F A N G H O N G -4s a t e l l i t e . K e y w o r d s S i n g l e a x i s a i r b e a r i n gt a b l e ;T h r e e a x i s a i r b e a r i n gt a b l e ;S a t e l l i t e c o n t r o l s y s t e m ;P h y s i c a l s i m u l a t i o n 收稿日期:2007-12-20 作者简介:李季苏(1941-),男,湖南人,研究员,研究方向为卫星控制系统仿真;牟小刚(1969-),男,四川人,高级 工程师,研究方向为卫星控制系统仿真;张锦江(1973-),男,黑龙江人,高级工程师,研究方向为航天器控制、制导与仿真,非线性控制。王晓磊(1972-),男,山东人,高工,研究方向为导航、制导与控制;宗 红(1971-),女,北京人,高工,研究方向为导航、制导与控制;孙宝祥(1944-),男,江苏人,研究员,研究方向为空间控制。 气浮台依靠压缩空气在气浮轴承与轴承座之间形成的气膜,使模拟台体浮起,从而实现近似无摩擦的相对运动条件,以模拟卫星在外层空间所受干扰力矩很小的力学环境。作为卫星运动模拟器,如采用球面气浮轴承支持的三轴气浮台,不但能模拟三轴方向所需要的姿态运动,还能模拟卫星三轴姿态耦合动力学。卫星动力学由气浮台来模拟,控制系统采用部分或全部实物部件组成,并置于气浮台上, 组成与卫星控制系统相同的仿真回路,使用星上实际的控制规律和实际的运行软件,完成对气浮台的姿态控制。执行机构产生的控制力矩直接作用在气浮台上,如气浮台各轴与对应卫星各轴具有相等的转动惯量,实现转动惯量的1∶1模拟,则执行机构的控制力矩矢量与实际卫星的相同。在进行气浮台缩比模型试验时,气浮台各轴与对应卫星各轴的转动惯量比等于试验时执行机构与实际卫星执行机构控 · 64·

卫星天线自动控制器的设计实现j

数字卫星天线跟踪控制器的研制* 卢洪武李天平杜军周茂霞 (山东师范大学传播学院,250014,济南;第一作者49岁,男,教授) 摘要本文介绍了一种用A T89C51单片机实现的卫星天线跟踪控制器的控制原理,硬件结构及软件设计方法. 关键词卫星天线;跟踪控制;单片机 中图分类号 由于地球重力分布的不规则性及太阳风压等对地球同步轨道上的通信广播卫星的影响,使卫星在轨道位置上发生偏移。当卫星使用年久时,其姿态控制能力下降,漂移现象更为严重。因此,没有跟踪控制系统的天线指向将偏离卫星。从另一方面考虑,采用大口径天线接收Ku波段信号时,因频率高主波束宽度较窄,因此,易受风力或自身形变等因素的影响,造成天线指向偏离卫星,使天线接收增益大幅度下降,造成通信或广播信号中断。所以研制一种高可靠性的卫星天线自动跟踪控制系统,对保证卫星信号接收质量意义重大。 1天线控制原理 卫星天线跟踪控制系统构成如图1所示。卫星天线的调整分搜索和自动跟踪两个过程。搜索是调整天线对准预设卫星的过程,事先操作者将卫星天线接收不同卫星所对应的天线俯仰角和方位角及星号输入控制器并保存,系统工作时,首先根据输入的星号由微控制器发出控制指令,使天线转动到预存的指向位置,此时天线已基本对准卫星,可以收到信号。之后,控制系统进入寻优和自动跟踪状态。 自动跟踪与搜索过程不同的是它以实际接收的卫星信号大小作为调节依据,搜索完毕时接收机已接 收到卫星信号,但是天线并未准确对星,控制器控制天线在一定范围内反复扫描,找到接收信号最强的位置,测出信号的大小并存储,以后即以此信号与后续信号比较。当发现接收信号与存储的极值之差,超过了规定的范围时,则应控制天线重新寻优,使天线指向最佳,找到新的信号最大值,并用新极值代替原极值,从而保证天线处于最佳指向状态。【3】 2 硬件电路设计 系统采用AT89C51微处理器做主控制器,扩展一片8255 I/O接口芯片,组成键盘和显示电路,用作卫星编号,接收点经纬度及跟踪控制方式命令的输入和天线俯仰角、方位角、跟踪控制反馈信号的显示。P1口和3位半A/D转换器MC14433连接,通过AD625仪用放大器及数控模拟开关组成天线俯仰、方位角度信号和天线自动跟踪信号的调理和输入通道。系统扩展一片74LS377做输出控制通道。MPU根据欲寻卫星的所需角度及E b/N o信号的大小,经过分析比较、计算处理,发出控制指令,控制俯仰、方位电机驱动天线进行上、下、左、右扫描,从而自动对准和跟踪卫星。AT89C51的串行口经MAX232 *山东省教育厅科技计划项目(115009) 收稿日期:2005-12-18

卫星轨道和TLE数据

卫星轨道和TLE数据 转自虚幻天空 最近由于Sino-2和北斗的关系,很多网友贴了表示卫星运行轨道的TLE数据。这里想对卫星轨道参数和TLE的格式做一个简单介绍。虽然实际上没有人直接读TLE数据,而都是借助软件来获得卫星轨道和位置信息,但是希望这些介绍可以对于理解卫星轨道的概念有所帮助。由于匆匆写成,可能有一些错误,如果看到还请指出。 前面关于轨道一部分写得较早,后来发现和杂志上关于我国反卫的一篇文章里的相应部分类似。估计都参考类似的资料,这个东西本身也是成熟的理论了。 首先来看一下卫星轨道。太空中的卫星在地球引力等各种力的作用下做周期运动,一阶近似就是一个开普勒椭圆轨道。由于其他力的存在(比如地球的形状,大气阻力,其他星球的引力等等),实际的轨道和理想的开普勒轨道有偏离,这个在航天里称为“轨道摄动”。这里我们暂时不看摄动,就先说说理想开普勒轨道时的情况。 为了唯一的确定一个卫星的运行轨道,我们需要6个参数,参见下面的示意图: 1. 轨道半长轴,是椭圆长轴的一半。对于圆,也就是半径 2. 轨道偏心率,也就是椭圆两焦点的距离和长轴比值。对于圆,它就是0.

这两个要素决定了轨道的形状 3. 轨道倾角,这个是轨道平面和地球赤道平面的夹角。对于位于赤道上空的同步静止卫星来说,倾角就是0。 4. 升交点赤经:卫星从南半球运行到北半球时穿过赤道的那一点叫升交点。这个点和春分点对于地心的张角称为升交点赤经。 这两个量决定了卫星轨道平面在空间的位置。 5. 近地点幅角:这是近地点和升交点对地心的张角。 前面虽然决定了轨道平面在空间的位置,但是轨道本身在轨道平面里还可以转动。而这个值则确定了轨道在轨道平面里的位置。 6. 过近地点时刻,这个的意义很显然了。卫星位置随时间的变化需要一个初值。 有一点要指出的是,上面的6个参数并不是唯一的一组可以描述卫星轨道情况的参数,完全也可以选取其他参数,比如轨道周期。但是由于完备的描述也只需要6个参数,所以他们之间存在着固定的换算关系。比如轨道周期就可以由半长轴唯一来确定(这在下面讲TLE的时候也会涉及到),反之亦然。上面选取的这组是比较自然的一组。 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 下面讲讲TLE(Two-Line Element)两行数据。以北斗最近的数据为例 BEIDOU 2A 1 30323U 07003A 07067.68277059 .00069181 13771-5 44016- 2 0 587 2 3032 3 025.0330 358.9828 7594216 197.8808 102.7839 01.92847527 650 真正的数据实际上是下面2行,但是上面有一行关于空间物体其他情况的一些信息(空间物体可以是卫星,可以是末级火箭,可以是碎片。这里简单起见,就叫卫星)。头一个是卫星名称。注意这个是会变的,而且不一定准确。卫星发射后的头几个TLE数据里,往往只叫Object A, B, C... 慢慢的会搞清楚哪个是卫星,哪个是末级火箭,哪个是分离时的碎片,并且给予相应的名称。但是如果这个是其他国家的保密卫星,则这个卫星名字就纯粹是美国的猜测了,比如我们的这个北斗。有些情况下,名称这一行里还包含了一些数字,关于卫星的尺度,亮度等等。 TLE第一行数据 1 30323U 07003A 07067.68277059 .00069181 13771-5 44016- 2 0 587 30323U 30323是北美防空司令部(NORAD)给出的卫星编号。U代表不保密。我们看到的都是U,否则我们就不会看到这组TLE了 07003A 国际编号,07表示2007年(2位数字表示年份在50年以后会出问题,因为1957年人类发射了第一个轨道物体),003表示是这一年的第3次发射。A则表示是这次发射里编号为A的物体,其他还有B,C,D等等。国际编号就是2007-003A. 07067.68277059 这个表示这组轨道数据的时间点。07还是2007年,067表示第67天,也就是3月8日。 68277059表示这一天里的时刻,大约是16时22分左右。

中星6B卫星电视接收调试方法及接收参数

中星6B卫星电视接收调试方法及接收参数 王木光搜集整理 由于中央广播电视节目和各省卫视、农林科技节目现在由中星6B卫星转播,故原接收亚洲3S卫星(105.5度)电视信号的“村村通”用户,现调整为接收中星6B卫星(东经115.5度)电视信号。本方法仅为上述转星情况提供参考。 我所介绍的这种方法很简单,不用添加卫星,只要添加频道即可。 首先你应该练习如何在已经对准卫星的情况下添加一个节目 我先给你一个你现在看的卫星上的节目参数不用动锅你先试着把这个台加进去,参数是 4132 H 9375 前面的三个参数分别代表 下行频率极化符号率 其中极化h代表水平v代表垂直 你在卫星的接受机器上找到添加节目,然后修改下行频率极化符号率这三个参数,其他的参数不要改动,只改动这三个,特别是本振频率千万不要改动。 改动时你会发现有下面应该有两个条,第一个条表示线路是否连好,这个条只要你插紧线他就绿,第二个条表示现在的信号质量,只有对准了星输对了参数他才亮输好参数点确定你就会发现你家多了几个台了, 我再给你几组参数你多练习一下,一会就要正式调星了 3671 V 8932 4095 H 5555 3745 V 2625 4000 H 26850 现在你先在机器上输入 3706 H 4420 这个参数,现在电视上下面的条(信号强度)应该是0,这时你找一个人看着电视你去转动锅子,在现有的基础上向东旋转16.7度,你一点一点向东转,然后让下面的人一有变化就告诉你,这个过程最困难,一定要有耐心,半个小时后或许下面的人告诉你信号不是0了,是多少多少,你更要细心,一点一点挪,左右动,直到下面的得到的是信号质量是最大值,如果还要更高可以加减一度仰角,进行调整.调好后固定锅子你可以回到电视前了。 再介绍一种更简便的方法,这种方法一个人几分钟就可以完成,不用开电视。先要准备一根2米左右的电视馈线,和一根能够到锅子的电源线,把接收机拿到锅子附近,接通电源,用准备好的馈线连接锅子和接收机,把接收机调出信号质量的显示数字,在慢慢调整锅子的同时,你观察接收机的数字是否变化,当数字有变化时,就要注意了,慢慢地左右、上下调整锅子,当数字到最大的时候(一般要到60以上)就可以固定锅子了。然后把接收机和原馈线复原,打开电视机就可以欣赏调好的这个节目了。 接下来按下面参数依次添加节目 前面的三个参数分别代表 下行频率极化符号率 其中极化h代表水平v代表垂直

纳型卫星热控系统设计与仿真

第18卷第1期 系 统 仿 真 学 报? V ol. 18 No. 1 2006年1月 Journal of System Simulation Jan., 2006 纳型卫星热控系统设计与仿真 丁延卫1,2,付俊明2,尤 政2 (1.中国科学院 光电研究院,北京 100080;2.清华大学 精密仪器与机械学系,北京 100084) 摘 要:现代微小卫星是当前航天技术发展的重要方向之一,热控分系统的功能是为星上仪器设备 提供合适的温度环境。针对一颗纳型卫星,介绍其功能和构成。以获得最佳热耦合机制为目标,对纳型卫星本体及各分系统进行了全被动热控系统设计。通过I-DEAS TMG 软件,建立卫星热分析模型,对卫星的在轨稳态和瞬态温度状态上进行了仿真分析。仿真结果满足卫星总体要求,表明所提出的热设计思想和所采取的热设计措施可行。 关键词:纳型卫星;热设计;仿真;热耦合 中图分类号:TP391.9 文献标识码:A 文章编号:1004-731X (2006) 01-0169-04 Design and Simulation for Thermal Control System of Nanosatellite DING Yan-wei 1,2, FU Jun-ming 2, YOU Zheng 2 (1.Academy of Opto-electronics, The Chinese Academy of Sciences, Beijing 100080, China; 2.Department of Precision Instruments and Mechanics, Tsinghua University, Beijing 100084, China) Abstract: Modern microsatellite and small satellite is one of important aspects of space technology development nowadays, and its thermal control system is to provide appropriate temperature environment for instruments and equipments. The structure and function of a nanosatellite were introduced. Under the optimal thermal coupling mechanism, all-passive thermal design was carried out for nanosatellite system and subsystems. By I-DEAS TMG software, thermal model of the nanosatellite was founded, and the on-orbit steady and transient temperature distributions of nanosatellite were simulated. Temperature data met the need of the mission. Results show that the idea and measures of thermal design for nanosatellite are feasible. Key words: nanosatellite; thermal design; simulation; thermal coupling 引 言 现代微小卫星已经不是简单的卫星小型化,而是依托高新技术、采用一体化、集成化、模块化、商用器件化以及功能软件化等全新的设计思想和概念、以高“功能密度”为核心的系统小型化。现代微小卫星技术受到航天、军事、工业以及科研部门的普遍关注,发展迅速,成为当前航天技术发展的重要方向之一[1]。 在微小卫星的各分系统中,热控分系统的功能是为星上仪器设备正常工作提供合适的温度环境[2]。本文介绍一颗纳型卫星的功能及构成,并对卫星本体及分系统进行热控系统设计和仿真。 1 纳型卫星及其构成 微电子技术特别是近年来以微机电系统(MEMS )和微光机电系统(MOEMS )为代表的微米纳米技术的发展,使得微型航天器特别是纳型卫星甚至皮型卫星的实现成为可能。据资料介绍目前已发射纳型卫星有:俄罗斯航天研究院 收稿日期:2004-11-05 修回日期:2005-11-17 基金项目:中国博士后科学基金(2003034170) 作者简介:丁延卫(1976-), 男, 河南汝阳人, 副研究员, 博士后, 研究方向为光学仪器总体技术、现代微小卫星技术、微/纳传感器技术; 付俊明(1980-), 男, 江西临川人, 博士生 , 研究方向为多学科优化设计; 尤政(1964-),男,江苏扬州人,博士,教授,博导,研究方向微/纳技术、光电测试技术、微小卫星技术等。 SPUTNIK-2卫星、美国Aeroastro 的 Bitsy 卫星、美国 Arizona 大学的AUSat 卫星、美国 Stanford 大学的SQUIRT-2卫星、英国Surrey 大学的SNAP-1卫星、美国 Stanford 大学的 PICOSAT 卫星、墨西哥Anahuac 大学的 ANISAT 卫星等。这种基于微米纳米技术的纳型/皮型卫星给航天技术的发展带来了新的机遇,它将改变人们对航天事业高投入、高风险的传统观念,使更多的科技人员献身与投入航天事业,使更多的新技术更快的应用于航天领域。目前,纳型/皮型卫星已经在通讯、遥感、电子侦察等领域获得了应用,显示出良好的技术、经济和社会效益[3]。 本文研究的纳型卫星主要由载荷舱、模块盒、太阳电池帆板等部分组成,载荷舱内包含有微惯性组合(MIMU)、电池组、储箱、相机等组件,采用一体化与系统集成的设计方法,总重量小于25kg ,具有对地成像、信息传输等功能。 2 热控中的最佳热耦合机制 卫星运行在高真空的太空环境,热传递主要通过传导和辐射进行。 2.1 接触导热的机理与应用 接触导热是一个受材料热物性、材料机械特性、材料表面性质以及负载、温度、环境等众多因素影响的非线性问题。接触导热机理的理论研究包括粗糙表面的微观形貌分析、固体材料的微观形变分析和接触导热分析。很多情况下,人为

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