一种敏捷卫星供电系统供电平衡能力闭环测试方法技术方案

本发明专利技术涉及一种敏捷卫星供电系统供电平衡能力闭环测试方法，读取地面测试系统实时数据库中的卫星姿态遥测参数；将卫星姿态遥测参数代入卫星姿态模型中，计算当前的太阳入射角α；方阵控制软件利用卫星供电模型计算供电功率输出参数I；太阳方阵模拟器的各个方阵按供电功率输出参数I配置自身输出；卫星经阴影区起始沿轨道运行一周后，读取地面测试系统实时数据库中的蓄电池组当前电量，判断卫星供电平衡能力满足要求。本发明专利技术的测试方法能真实的反映卫星在当前姿态下的供电能力，对敏捷卫星整星供电平衡分析提供了真实可靠的测试数据，准确推断出卫星在轨工作时，供电系统能否保持功率电量收支平衡。

A closed loop test method for power supply capability of agile satellite power supply system

The invention relates to a power supply system power balance ability of agile satellite closed-loop test method, satellite telemetry parameter read ground testing system in the real-time database; the satellite attitude parameters of satellite telemetry model, calculate the current solar incident angle; array control software using satellite power supply model to calculate the power output parameters of each square I; the solar array simulator according to the power output parameters of the I allocation of its output; satellite orbiting the shadow area starting after a week, the current power storage battery read ground testing system in the real-time database, determine the satellite power supply capacity to meet the requirements of balance. The testing method of the invention can reflect the power supply capacity of the satellite in the current position, provide reliable test data for agile satellite power balance analysis, accurately infer the orbit, the power supply system can maintain the balance of power consumption.

【技术实现步骤摘要】
一种敏捷卫星供电系统供电平衡能力闭环测试方法
本专利技术涉及一种敏捷卫星供电系统供电平衡能力闭环测试方法，属于卫星测试领域。
技术介绍
随着用户对航天图像模式和数据量需求的不断深入，提高姿态机动能力、丰富成像任务模式已经成为对地光学遥感卫星的新要求。敏捷卫星因其远高于传统光学遥感卫星的大范围快速姿态机动能力，可实现对观测目标的快速及多模式成像。传统光学遥感小卫星单轨任务简单，卫星供电能力仅需通过计算成像时整星最大功耗及时间即可进行分析，判断是否可满足供电平衡需求。而敏捷卫星因任务模式众多、姿态变化频繁等特点，成像模式复杂多变，整星功耗变化快，且因太阳电池阵对日角度的变化，引起太阳电池阵发电输出功率的快速变化，因此，传统非敏捷小卫星的供电能力分析方式已很难应用于快速姿态机动成像卫星，需要建立一种敏捷卫星供电系统分析测试方法。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种敏捷卫星供电系统供电平衡能力闭环测试方法，可以有效解决目前敏捷卫星供电能力分析测试的问题，进行卫星供电平衡能力验证。本专利技术的技术解决方案是：提供一种卫星供电系统供电平衡能力闭环测试方法，步骤如下：(1)读取地面测试系统实时数据库中的卫星姿态遥测参数；(2)将卫星姿态遥测参数代入卫星姿态模型中，计算当前的太阳入射角α；(3)将当前的太阳入射角α发送到方阵控制软件接口模块，方阵控制软件利用卫星供电模型计算供电功率输出参数I；(4)将供电功率输出参数I发送给太阳方阵模拟器的各个方阵，太阳方阵模拟器的各个方阵按供电功率输出参数I配置自身输出；(5)卫星经阴影区起始沿轨道运行一周后，读取地面测试系统实时数据库中的蓄电池组当前电量，判断当前电池是否充满，如果充满则表示卫星供电平衡能力满足要求，如果电池没有充满，表明卫星供电平衡能力不满足要求。优选的，卫星姿态模型如下：其中SB,x、SB,y、SB,z分别为太阳方向矢量S在卫星本体坐标系中的x轴、y轴、z轴坐标。优选的，卫星供电模型如下：I＝PEOL/V，PEOL＝S′×η×FAL×FT×FRAD×FUV×F×A其中PEOL为卫星寿命末期时太阳电池阵的供电功率；V为卫星当前母线供电电压；S′为有效太阳光总辐射照度；η为太阳电池单片光电转换效率；FAL为太阳电池阵组合损失因子；FT是太阳电池阵温度修正因子；FRAD为太阳电池阵粒子辐照衰减因子；FUV为太阳电池阵紫外辐照衰减因子；F是太阳电池阵其他衰减因子；A为太阳电池阵的有效面积。优选的，步骤(4)还包括在卫星沿轨道运行过程中，实时采集太阳方阵模拟器的实际输出参数。优选的，当|I-I′|≤3％I时，判定太阳方阵模拟器输出正常；当|I-I′|＞3％I时，判定太阳方阵模拟器输出存在异常。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：(1)现有的卫星供电系统能力分析方法，是基于传统非敏捷工作模式的卫星，因卫星工作模式需求，该分析方法较为简洁，并不能适用于复杂任务模式的敏捷卫星。本专利技术提出的敏捷卫星供电系统闭环测试方法，充分结合了敏捷姿态机动时太阳电池阵输出能量和复杂成像模式过程中整星功率需求的变化，建立敏捷卫星姿态和供电系统模型，通过采集遥测参数，实时计算并控制各太阳方阵模拟器分阵的供电输出，能真实的反映卫星在当前姿态下的供电能力。(2)因敏捷卫星的快速姿态机动和复杂成像模式等特点，很难对其在轨供电平衡能力进行分析。采用本专利技术的供电系统闭环测试方法，可在敏捷卫星模拟飞行试验测试过程中，根据当前卫星姿态对太阳方阵模拟器系统的供电输出参数进行实时计算及调整，仿真单轨或多轨卫星供电功率变化，对敏捷卫星整星供电平衡分析提供了真实可靠的测试数据，准确推断出卫星在轨工作时，供电系统能否保持功率电量收支平衡。(3)运用本专利技术的方法，可通过修改卫星配置参数，灵活建立基于不同敏捷卫星的姿态和供电模型，适用于不同卫星的供电系统测试过程中，对敏捷卫星供电能力进行仿真分析与测试验证。同时，本方法也适用于非敏捷姿态机动工作模式的卫星，可较以往更加真实准确的对其进行供电能力分析。(4)本专利技术通过软件编程实现，可以通过运行卫星单轨或多轨成像任务模式，直观便捷的分析卫星供电平衡能力，判断当前卫星供电系统是否可以满足其在轨工作需求，大大提高了工作效率。附图说明图1为敏捷卫星地面测试系统配置示意图；图2为本专利技术的敏捷卫星姿态模型原理图；图3为本专利技术的太阳方向矢量与太阳电池阵法线的夹角示意图；图4为本专利技术的供电系统闭环测试功能模块结构图。具体实施方式如图1所示为敏捷卫星地面测试系统配置示意图，敏捷卫星地面测试系统包括遥测遥控前端、控制台、地面测试系统实时数据库，太阳方阵模拟器；遥测遥控前端接收卫星并发送给控制台，控制台进行实时解算后发送至地面测试系统实时数据库存储遥测参数；太阳方阵模拟器的测试控制模块读取地面测试系统实时数据库中的卫星姿态遥测参数，将卫星姿态遥测参数代入卫星姿态模型中，计算当前的太阳入射角α；将当前的太阳入射角α发送到方阵控制软件接口模块，方阵控制软件利用卫星供电模型计算供电功率输出参数I；将供电功率输出参数I发送给太阳方阵模拟器的各个方阵，太阳方阵模拟器的各个方阵按供电功率输出参数I配置自身输出；实时采集太阳方阵模拟器的实际输出参数I′；卫星经阴影区起始沿轨道运行一周后，人为读取地面测试系统实时数据库中的蓄电池组当前电量，判断当前电池是否充满，如果充满则表示卫星供电平衡能力满足要求，如果电池没有充满，表明卫星供电平衡能力不满足要求。敏捷卫星姿态模型工作原理如图2所示。从太阳星历表数据可以计算得到测量时刻太阳在黄道上的经度，由此可以确定太阳方向矢量S在地心赤道惯性坐标系中的坐标SI。若以赤经αS和赤纬δS的形式给出，则有给定测量时刻卫星的轨道参数：升交点赤经Ω，倾角i，近地点幅角ω，真近点角f，那么轨道坐标系相对地心赤道惯性坐标系的转换矩阵可以写作式中，u为卫星幅角，有u＝ω+f。这样太阳方向矢量S在轨道坐标系中的坐标SO可以写作SO＝COISI(3)卫星本体坐标系相对于轨道坐标系的姿态矩阵可由绕卫星本体坐标轴的欧拉转动给出。在一般情况下，姿态矩阵对应的欧拉角与转动的次序有关。为区别起见，当转动次序为ZB→XB→YB时，对应的欧拉角记为ψ，θ，那么姿态矩阵可以写作CBO,(Z-X-Y)式中，为滚动角，θ为俯仰角，ψ为偏航角。结合式(3)和(4)即可得到太阳方向矢量S在卫星本体坐标系中的坐标SBSB＝CBOSO＝[SB,xSB,ySB,z]T(5)本文假设太阳电池阵固定于卫星本体并平行于卫星本体坐标系XB-YB平面，则可由式(5)计算得到太阳入射角α，即太阳方向矢量与太阳电池阵法线的夹角，如图3所示。则太阳入射角α的计算公式为在姿态模型建立过程中，需固化坐标系转换计算方式、太阳电池阵相对于卫星的坐标等信息，当接收到姿态参数遥测时，带入姿态模型进行计算，求解太阳光相对于太阳电池阵的入射角。敏捷卫星供电模型则是配置当前敏捷卫星太阳电池阵的面积、光电转换效率等参数，确定太阳电池阵输出功率的计算方式。卫星电源分系统设计时，通常主要考虑卫星寿命末期时太阳电池阵的供电功率PEOL，PEOL的计算方式如下：PEOL＝S′×η×FAL×FT×FRAD×FUV×F×A(7)其中，S′为有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种卫星供电系统供电平衡能力闭环测试方法，其特征在于步骤如下：(1)读取地面测试系统实时数据库中的卫星姿态遥测参数；(2)将卫星姿态遥测参数代入卫星姿态模型中，计算当前的太阳入射角α；(3)将当前的太阳入射角α发送到方阵控制软件接口模块，方阵控制软件利用卫星供电模型计算供电功率输出参数I；(4)将供电功率输出参数I发送给太阳方阵模拟器的各个方阵，太阳方阵模拟器的各个方阵按供电功率输出参数I配置自身输出；(5)卫星经阴影区起始沿轨道运行一周后，读取地面测试系统实时数据库中的蓄电池组当前电量，判断当前电池是否充满，如果充满则表示卫星供电平衡能力满足要求，如果电池没有充满，表明卫星供电平衡能力不满足要求。

【技术特征摘要】
1.一种卫星供电系统供电平衡能力闭环测试方法，其特征在于步骤如下：(1)读取地面测试系统实时数据库中的卫星姿态遥测参数；(2)将卫星姿态遥测参数代入卫星姿态模型中，计算当前的太阳入射角α；(3)将当前的太阳入射角α发送到方阵控制软件接口模块，方阵控制软件利用卫星供电模型计算供电功率输出参数I；(4)将供电功率输出参数I发送给太阳方阵模拟器的各个方阵，太阳方阵模拟器的各个方阵按供电功率输出参数I配置自身输出；(5)卫星经阴影区起始沿轨道运行一周后，读取地面测试系统实时数据库中的蓄电池组当前电量，判断当前电池是否充满，如果充满则表示卫星供电平衡能力满足要求，如果电池没有充满，表明卫星供电平衡能力不满足要求。2.如权利要求1所述的卫星供电系统供电平衡能力闭环测试方法，其特征在于，卫星姿态模型如下：其中SB,x、SB,y、SB,z分别为太阳方向矢量S在卫星本体坐标系中的x轴、y轴、z轴坐标。3.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：王瑾琦，宋明轩，曾鸿，阎梅芝，姚慧，
申请(专利权)人：航天东方红卫星有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11