一种面向空间应用的高功能密度测量单元制造技术

本实用新型专利技术提供了一种面向空间应用的高功能密度测量单元，包括信息处理板，所述信息处理板包括中心计算机、模拟量多路复用模块、GPS模块、UHF通信电路、数字量遥测模块、九轴惯性测量模块和相机模块；该系统还包括载荷板和能源管理单元。本实用新型专利技术通过将所述一种面向空间应用的高功能密度测量单元搭载在火箭末子级，一方面可以掌握火箭末子级的运动规律并进行空间大型碎片演化规律研究，另一方面火箭末子级成为了新的空间应用平台，不仅可以开展实验测量空间环境参数，而且能验证搭载元器件能否适应太空应用。该面向空间应用的高功能密度测量单元是运载遥测系统新增加的组成部分，具有体积小、重量轻、功能密度高的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种面向空间应用的高功能密度测量单元
本技术涉及航天技术卫星领域，尤其涉及一种面向空间应用的高功能密度测量单元。
技术介绍
以往各国每一次火箭发射后，随着一级火箭、二级火箭以及整流罩的脱落并返回地面，火箭末子级会随它的有效载荷一同进入轨道，并长期在太空中占据宝贵的轨道资源，对在轨空间飞行器造成安全威胁，是目前体量最大的太空垃圾。利用运载火箭末子级留轨阶段搭载测量系统，将原本的火箭末子级改造成低成本的科学实验和通信平台，实现变废为宝，这在国内外均有成功的案例。例如，2009年，美国月坑观测与探测卫星(LCROSS)任务利用其运载火箭的废弃末级进行了月面撞击试验；2014年，CZ-3C发射探月三期试验飞行器任务搭载了卢森堡卫星公司的4M飞行器，其搭载于火箭末子级不分离，随末子级成功飞抵并绕过月球之后，继续返回地球轨道，共进行了438小时的飞行，其通过VHF波段进行的数据广播被全世界各地的无线电爱好者收到，验证了深空VHF波段通信技术。当前，我国商业航天发展如火如荼，运载火箭任务进入密集发射期，而利用火箭末子级留轨阶段搭载测量系统尚未形成长期稳定的应用模式。开发一种面向空间应用的高功能密度测量单元，用于空间环境测量和商业器件搭载验证，对形成稳定的应用模式和发展体系化的商业留轨应用业务具有重要的价值。
技术实现思路
本技术的目的是为了满足空间环境测量和商业器件搭载验证，提供一种面向空间应用的高功能密度测量单元，该面向空间应用的高功能密度测量单元是运载遥测系统新增加的组成部分，具有体积小、重量轻、功能密度高的特点，一方面可以掌握火箭末子级的运动规律并进行空间大型碎片演化规律研究，另一方面火箭末子级成为了新的空间应用平台，不仅可以开展实验测量空间环境参数，而且能验证搭载元器件能否适应太空应用。为实现上述目的，本技术采用以下技术方案：一种面向空间应用的高功能密度测量单元，优选地，为一种火箭末子级留轨测量系统，包括信息处理板，所述信息处理板包括中心计算机、模拟量多路复用模块、GPS模块、UHF通信电路、数字量遥测模块、九轴惯性测量模块和相机模块；所述中心计算机，包括ADC模块，所述ADC模块连接所述模拟量多路复用模块；所述GPS模块，通过CAN总线与所述中心计算机通信连接；所述UHF通信电路外接UHF天线，所述UHF通信电路通过SPI接口与所述中心计算机通信连接；所述相机模块，通过UART接口与所述中心计算机通信连接；所述九轴惯性测量模块，通过I2C接口与所述中心计算机通信连接；所述数字量遥测模块，数据输入端通信连接所述中心计算机，数据输出端通信连接箭遥数字量接口。优选地，所述ADC模块将所述模拟量多路复用模块采集的模拟量转换为数字量；所述GPS模块通过外接GPS天线接收GPS信号以获取定位信息、速度以及时间信息并发送给所述中心计算机进行计算；所述UHF通信电路用于接收和解调地面站发射的上行遥控信息以及调制和发射来自所述中心计算机发送的下行遥测数据；所述相机模块在所述中心计算机的控制下进行相机数据采集；所述九轴惯性测量模块用于测量卫星的三轴加速度、三轴角速度、所处位置的三轴磁场强度信息，并发送给所述中心计算机；所述数字量遥测模块用于将所述中心计算机发送的测量信息通过所述箭遥数字量接口传送给运载火箭遥测分系统。优选地，所述中心计算机采用TMS570LS1224芯片实现。优选地，所述中心计算机还通过CAN总线接口连接多台所述一种面向空间应用的高功能密度测量单元，实现与多台所述一种面向空间应用的高功能密度测量单元的相互通信。更优选地，所述中心计算机还通过CAN总线接口连接三台所述一种面向空间应用的高功能密度测量单元，实现四台所述一种面向空间应用的高功能密度测量单元间的相互通信。优选地，所述信息处理板还包括看门狗监控、时钟及复位电路和JTAG调试接口，分别与所述中心计算机通信连接。优选地，所述相机模块采用低成本工业级串口相机，可直接输出压缩图像数据。优选地，所述GPS模块采用国科天成的高动态卫星导航模块C21N510。优选地，所述UHF通信电路，接收地面站发射的上行遥控信息和发射来自所述中心计算机的下行遥测数据的过程中使用相同的UHF频点，采用半双工方式工作实现双向复用。优选地，所述一种面向空间应用的高功能密度测量单元还包括载荷板，所述载荷板通过RS485总线接口与所述信息处理板通信连接，所述载荷板至少搭载两款国产SoC系统板。优选地，所述一种面向空间应用的高功能密度测量单元还包括能源管理单元，所述能源管理单元包括：太阳能电池板，位于所述一种面向空间应用的高功能密度测量单元的顶部，用于将太阳能转化为电能后为电源控制板供电；蓄电池组，与所述太阳能电池板连接，装设于锂离子电池板上，用于存储所述太阳能电池板转换的电能或者输出电能为电源控制板供电；所述锂离子电池板，连接所述电源控制板，所述锂离子电池板包括蓄电池温度测量和控制模块，用于对所述蓄电池组进行温度测量和控制；所述电源控制板，连接所述太阳能电池板、所述信息处理板、所述相机模块、所述载荷板和一次电源，用于接收所述信息处理板发出的配电控制信号；将外部供电的一次电源转换为二次电源，为所述信息处理板、所述相机模块、所述载荷板供电；调节及稳定所述太阳能电池板、所述蓄电池组和所述信息处理板、所述相机模块、所述载荷板之间的电流或电压传输。更优选地，所述电源控制板将外部供电的一次电源经三类DC-DC变换器，将电压分别稳定在+3.3V、+1.2V和+5V，为所述信息处理板、所述相机模块、所述载荷板中的一种或几种供电。进一步地，所述DC-DC变换器为主备冗余设计。更优选地，所述电源控制板设置有分流调节电路。更优选地，所述电源控制板设置有过放保护电路。更优选地，所述电源控制板设置有USB充电接口。更优选地，所述电源控制板为所述信息处理板、所述相机模块、所述载荷板供电的供电通道上设置有智能负载开关。更优选地，所述一次电源的输入口和所述蓄电池组的输入口分别设置有放电控制开关。更优选地，所述蓄电池组包括四节18650蓄电池，单节标称容量2600Ah。优选地，所述太阳能电池板、载荷板、信息处理板、电源控制板分别配备叠层框架，并分别通过板上开设的安装孔固定到所述叠层框架；所述叠层框架开设有层间连接孔，连接杆穿过每一个所述叠层框架的层间连接孔将多个所述叠层框架串联组合在一起。更优选地，所述载荷板、信息处理板和电源控制板装设于所述太阳能电池板的下方、所述锂离子电池板的上方，所述载荷板、信息处理板和电源控制板之间的位置关系可根据需要进行互换。更优选地，所述相机模块固定于所述叠层框架内，所述相机模块还包括光学镜头，所述光学镜头安装在所述一种面向空间应用的高功能密度测量单元的顶部外表面或所述叠层框架的外表面。更优选地，所述太阳能电池板、载荷板、信息处理板、电源控制板、锂离子电池板与外部信号通过固定在所述太阳能电池板、载荷板、信息处理板、电源控制板、锂离子电池板上的接插件连接所述叠层框架上的对外接口引出，所述太阳能电池板、载荷板、信息处理板、电源控制板、锂离子电池板之间通过板间电连接器和电缆进行连接。更优选地，所述叠层框架采用铝合金材料件或纤维材料件制作而成。更优选地，所述一种面向空间应用的高本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面向空间应用的高功能密度测量单元，其特征在于：包括信息处理板，所述信息处理板包括中心计算机、模拟量多路复用模块、GPS模块、UHF通信电路、数字量遥测模块、九轴惯性测量模块和相机模块；所述中心计算机，包括ADC模块，所述ADC模块连接所述模拟量多路复用模块；所述GPS模块，通过CAN总线与所述中心计算机通信连接；所述UHF通信电路外接UHF天线，所述UHF通信电路通过SPI接口与所述中心计算机通信连接；所述相机模块，通过UART接口与所述中心计算机通信连接；所述九轴惯性测量模块，通过I2C接口与所述中心计算机通信连接；所述数字量遥测模块，数据输入端通信连接所述中心计算机，数据输出端通信连接箭遥数字量接口。

【技术特征摘要】
1.一种面向空间应用的高功能密度测量单元，其特征在于：包括信息处理板，所述信息处理板包括中心计算机、模拟量多路复用模块、GPS模块、UHF通信电路、数字量遥测模块、九轴惯性测量模块和相机模块；所述中心计算机，包括ADC模块，所述ADC模块连接所述模拟量多路复用模块；所述GPS模块，通过CAN总线与所述中心计算机通信连接；所述UHF通信电路外接UHF天线，所述UHF通信电路通过SPI接口与所述中心计算机通信连接；所述相机模块，通过UART接口与所述中心计算机通信连接；所述九轴惯性测量模块，通过I2C接口与所述中心计算机通信连接；所述数字量遥测模块，数据输入端通信连接所述中心计算机，数据输出端通信连接箭遥数字量接口。2.根据权利要求1所述的一种面向空间应用的高功能密度测量单元，其特征在于：所述信息处理板还包括看门狗监控、时钟及复位电路和JTAG调试接口，分别与所述中心计算机通信连接。3.根据权利要求1所述的一种面向空间应用的高功能密度测量单元，其特征在于：所述一种面向空间应用的高功能密度测量单元还包括载荷板，所述载荷板通过RS485总线接口与所述信息处理板通信连接，所述载荷板至少搭载两款国产SoC系统板。4.根据权利要求3所述的一种面向空间应用的高功能密度测量单元，其特征在于，所述一种面向空间应用的高功能密度测量单元还包括能源管理单元，所述能源管理单元包括：太阳能电池板，位于所述一种面向空间应用的高功能密度测量单元的顶部，用于将太阳能转化为电能后为电源控制板供电；蓄电池组，与所述太阳能电池板连接，装设于锂离子电池板上，用于存储所述太阳能电池板转换的电能或者输出电能为电源控制板供电；所述锂离子电池板，连接所述电源控制板，所述锂离子电池板包括蓄电池温度测量和控制模块，用于对所述蓄电池组进行温度测量和控制；所述电源控制板，连接所述太阳能电池板、所述信息处理板、所述相机模块、所述载荷板和一次电源，用于接收所述信息处理板发出的配电控制信号；将外部供电的一次电源转换为二次电源，为所述信息处...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑琦，曾占魁，孙帅，魏然，李杰，江炜，万玉柱，
申请(专利权)人：上海埃依斯航天科技有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31