一种温度控制系统，航天器以及航天器温度控制的方法技术方案

本申请提出一种航天器，包括一种温度控制系统。该温度控制系统包括：至少一个温度传感器，所述至少一个温度传感器中的每个温度传感器安装在被测量设备的一个测温点上，测量所述测温点的温度数据，所述被测量设备包括多个位于其他位置的目标温度控制点；加热系统，所述加热系统在通电状态下对所述被测量设备产生附加温度场；温度控制单元，所述温度控制单元在所述被测量设备工作状态下：接收所述至少一个温度传感器测得的所述至少一个测温点温度数据；基于预先存储的所述被测量设备在预设工作状态下的温度场模型，判断所述多个位于其他位置的目标温度控制点的温度；控制加热系统对所述被测量设备加热，调控所述目标温度控制点温度。

【技术实现步骤摘要】
一种温度控制系统，航天器以及航天器温度控制的方法
本披露涉及航天器温度控制
，具体地，涉及一种温度控制系统，装载有这种温度控制系统的航天器以及航天器温度控制的方法。
技术介绍
低轨道移动卫星通信系统具有卫星体积小、成本低、效益高、发射容易(不需要大型运载工具且能够做到一箭多星)、传播损耗和延迟时间少(主要是由于卫星低轨道运行)、传输质量较可靠等优点。另外，所述低轨道移动通信卫星系统还能够弥补单颗卫星无法进行远距离实时通信的缺点，用于解决远距离实时通信以及全球范围内的实时通信，为实现基于卫星的个人通信奠定基础。卫星通信的一个重要特点是覆盖范围广，利用多颗卫星可以实现全球通信的目的，这是其他通信方式无法比拟的。组网通信卫星的热控系统的任务是保证各不同季节下、各不同轨道面情况下运行的卫星的温度水平。通过测点反馈的温度进行加热器的开关，从而实现控温水平。热控系统主要用于保障航天器在轨正常工作的温度环境，热控系统性能的优劣、可靠性的高低直接决定航天器的工作寿命。因此，热控系统一直都是航天器的核心系统之一。传统上，在轨卫星的热控是通过设备、舱板上的测温点来反馈温度，在测点附近粘贴有控温加热器，通过热控软件来实现温度的闭环控制。为实现单机所需要的温度指标，热控系统在主要单机和各个舱板上均布置测温点。一般一颗10kg左右的卫星有15个以上测温点，而200kg左右的卫星有50个左右测温点。更多的测温点可以让在轨卫星的测温更精确，温控系统在算法上比较容易实现。然而其带来的问题也是很突出的。比如测点冗余过多导致热控系统重量大，进而测点冗余过多导致热控系统成本高、效益低及走线复杂。低轨道移动卫星通信系统本身要求具有卫星小、成本低、效益高、质量轻等特点，过多冗余的测温点是低轨道移动卫星通信系统所不能接受的。因此，需要开发一套新型的方法，简化热控系统、降低热控系统成本和重量。
技术实现思路
本申请的目的在于提供一种温度控制系统，装载有这种温度控制系统的航天器以及航天器温度控制的方法，以简化热控系统、降低热控系统成本和重量。本申请的一方面提出一种温度控制系统，包括：至少一个温度传感器，所述至少一个温度传感器中的每个温度传感器安装在被测量设备的一个测温点上，测量所述测温点的温度数据，所述被测量设备包括多个位于其他位置的目标温度控制点；加热系统，所述加热系统在通电状态下对所述被测量设备产生附加温度场；温度控制单元，所述温度控制单元在所述被测量设备工作状态下：接收所述至少一个温度传感器测得的所述至少一个测温点温度数据；基于预先存储的所述被测量设备在预设工作状态下的温度场模型，判断所述多个位于其他位置的目标温度控制点的温度；控制加热系统对所述被测量设备加热，调控所述目标温度控制点温度。所述温度控制系统，其中所述至少一个温度传感器的数量为1；所述测温点的数量为1。所述温度控制系统，其中：所述被测量设备为航天器中的一个温控对象；所述预设工作状态包括航天器在预定轨道上以预定位姿运行的时候所对应的所述温控对象的热流环境；所述目标温度控制点包括装载在所述航天器上的设备。所述温度控制系统，其中所述预设工作状态下的温度场模型通过以下方法获得：获取分布在在轨实验航天器内温度控制对象的至少一个温度采样点的温度分布数据；获取所述在轨实验航天器内温度控制对象对应于所述预定轨道和预定位姿的温度场初始模型，所述温度场初始模型以所述至少一个测温点为原点；基于所述至少一个温度采样点的温度分布数据，校准所述温度场初始模型，形成所述温度场模型。所述温度控制系统，其中所述温度场初始模型通过以下方法获得：获得航天器外部环境热流随时间变化曲线模型；根据所述航天器外部环境热流随时间变化曲线模型，计算出仅有外部环境热流时所述温控对象的温度场T0；获取航天器内所有设备的功耗及位置坐标(A1(x1，y1，P1)......An(xn，yn，Pn))，其中n为第n个设备，Pn为第n个设备的功耗；获取每个设备运行时对航天器温度场的影响Tn＝tn(x，y)；所述温度场初始模型可以表示为：其中T(x，y，t)为温度场随时间和空间的变化方程，Ti(x，y)为第i个设备运行时对温度场的影响，si为开机状态函数，开机为1，关机为0。本申请的另一方面还提供了一种航天器，包括上述的温度控制系统；功放设备；电源控制器；驱动机构；载荷电源；以及通讯设备。本申请的另一方面还提供了一种航天器温度控制的方法，包括：获取分布在在轨实验航天器内温度控制对象的至少一个温度采样点的温度分布数据；获取所述在轨实验航天器内温度控制对象对应于所述预定轨道和预定位姿的温度场初始模型，所述温度场初始模型以所述至少一个测温点为原点；基于所述至少一个温度采样点的温度分布数据，校准所述温度场初始模型，形成温度场模型。所述航天器温度控制的方法，还包括根据所述温度场模型，获得所述航天器温度控制点的计算温度；根据所述温度控制点的计算温度，驱动所述航天器的加热系统对所述温度控制点进行温度控制。所述航天器温度控制的方法，其中所述温度场初始模型通过以下方法获得：获得航天器外部环境热流随时间变化曲线模型；根据所述航天器外部环境热流随时间变化曲线模型，计算出仅有外部环境热流时所述温控对象的温度场T0；获取航天器内所有设备的功耗及位置坐标(A1(x1，y1，P1)......An(xn，yn，Pn))，其中n为第n个设备，Pn为第n个设备的功耗；获取每个设备运行时对航天器温度场的影响Tn＝tn(x，y)；所述温度场初始模型可以表示为：其中T(x，y，t)为温度场随时间和空间的变化方程，Ti(x，y)为第i个设备运行时对温度场的影响，si为开机状态函数，开机为1，关机为0。本专利技术所提供的航天器温度控制系统以及方法，简化了航天器的热控系统、降低热控系统成本和重量。本申请将航天器热控系统的测点减少为原来的五分之一。本申请中另外的特征将部分地在下面的描述中阐述。通过该阐述，使以下附图和实施例叙述的内容对本领域普通技术人员来说变得显而易见。本申请中的专利技术点可以通过实践或使用下面讨论的详细示例中阐述的方法、手段及其组合来得到充分阐释。附图说明以下附图详细描述了本申请中披露的示例性实施例。其中相同的附图标记在附图的若干视图中表示类似的结构。本领域的一般技术人员将理解这些实施例是非限制性的、示例性的实施例，附图仅用于说明和描述的目的，并不旨在限制本公开的范围，其他方式的实施例也可能同样的完成本申请中的专利技术意图。应当理解，附图未按比例绘制。其中：图1是在轨航天器在不同空间轨道以及不同位姿下的外部热环境说明示意图；图2为一些实施例中的航天器内部结构以及温控系统示意图；图3所示为一些实施例中的一个薄膜发热电阻的结构示意图；图4为一些实施例中的一个温度控制方法流程图；图5为一些实施例中的一个温度控制优化方法流程图。具体实施方式以下描述提供了本申请的特定应用场景和要求，目的是使本领域技术人员能够制造和使用本申请中的内容。对于本领域技术人员来说，对所公开的实施例的各种局部修改是显而易见的，并且在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以将这里定义的一般原理应用于其他实施例和应用。因此，本公开不限于所示的实施例，而是与权利要求一致的最宽范围。这里使用的术语仅用于描述特定示本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种温度控制系统，其特征在于，包括：至少一个温度传感器，所述至少一个温度传感器中的每个温度传感器安装在被测量设备的一个测温点上，测量所述测温点的温度数据，所述被测量设备包括多个位于其他位置的目标温度控制点；加热系统，所述加热系统在通电状态下对所述被测量设备产生附加温度场；温度控制单元，所述温度控制单元在所述被测量设备工作状态下：接收所述至少一个温度传感器测得的所述至少一个测温点温度数据；基于预先存储的所述被测量设备在预设工作状态下的温度场模型，判断所述多个位于其他位置的目标温度控制点的温度；控制加热系统对所述被测量设备加热，调控所述目标温度控制点温度。

【技术特征摘要】
1.一种温度控制系统，其特征在于，包括：至少一个温度传感器，所述至少一个温度传感器中的每个温度传感器安装在被测量设备的一个测温点上，测量所述测温点的温度数据，所述被测量设备包括多个位于其他位置的目标温度控制点；加热系统，所述加热系统在通电状态下对所述被测量设备产生附加温度场；温度控制单元，所述温度控制单元在所述被测量设备工作状态下：接收所述至少一个温度传感器测得的所述至少一个测温点温度数据；基于预先存储的所述被测量设备在预设工作状态下的温度场模型，判断所述多个位于其他位置的目标温度控制点的温度；控制加热系统对所述被测量设备加热，调控所述目标温度控制点温度。2.如权利要求1中所述温度控制系统，其特征在于，其中：所述至少一个温度传感器的数量为1；所述测温点的数量为1。3.如权利要求1中所述温度控制系统，其特征在于，其中：所述被测量设备为航天器中的一个温控对象；所述预设工作状态包括航天器在预定轨道上以预定位姿运行的时候所对应的所述温控对象的热流环境；所述目标温度控制点包括装载在所述航天器上的设备。4.如权利要求3中所述温度控制系统，其特征在于，其中所述预设工作状态下的温度场模型通过以下方法获得：获取分布在在轨实验航天器内温度控制对象的至少一个温度采样点的温度分布数据；获取所述在轨实验航天器内温度控制对象对应于所述预定轨道和预定位姿的温度场初始模型，所述温度场初始模型以所述至少一个测温点为原点；基于所述至少一个温度采样点的温度分布数据，校准所述温度场初始模型，形成所述温度场模型。5.如权利要求3中所述温度控制系统，其特征在于，其中所述温度场初始模型通过以下方法获得：获得航天器外部环境热流随时间变化曲线模型；根据所述航天器外部环境热流随时间变化曲线模型，计算出仅有外部环境热流时所述温控对象的温度场T0；获取航天器内所有设备的功耗及位置坐标(A1...

【专利技术属性】
技术研发人员：童铁峰，靳书岩，
申请(专利权)人：银河航天北京通信技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11