一种沿保守力作用轨迹无偏飞行的装置制造方法及图纸

本申请实施例提供的一种沿保守力作用轨迹无偏飞行的装置，涉及航天技术领域，所述装置包括：卫星本体；纯惯性系统模块，所述纯惯性系统模块设置于所述卫星本体内部，所述纯惯性系统模块为所述悬浮质量块提供只受保守力作用的运行环境；微推力器控制系统，所述微推力控制系统与所述卫星本体刚性固定连接，接收所述差分光学阴影传感器阵列发出的所述相对位移信息，根据所述相对位移信息，调节所述卫星本体跟踪所述悬浮质量块飞行。解决了现有技术中由无法维持厘米级以及更高精度的自主导航的技术问题，达到了使星体定轨精度尽可能逼近保守力模型的精度极限，最大限度提高对卫星的导航精度的技术效果。

A device for unbiased flight along the trajectory of conservative forces

An unbiased flight device along the path of conservative force action provided by the embodiment of this application relates to the field of aerospace technology. The device comprises a satellite body and a pure inertial system module, which is set inside the satellite body and the pure inertial system module provides only insurance for the suspended mass module. The micro-thruster control system is rigidly connected with the satellite body, receives the relative displacement information from the differential optical shadow sensor array, and adjusts the satellite body to track the suspended mass block according to the relative displacement information. \u3002 It solves the technical problem of autonomous navigation which can not maintain centimeter level and higher precision in the existing technology, achieves the technical effect of approaching the accuracy limit of conservative force model as far as possible and improving the navigation accuracy of satellite as possible.

【技术实现步骤摘要】
一种沿保守力作用轨迹无偏飞行的装置
本专利技术涉及航天
，特别涉及一种沿保守力作用轨迹无偏飞行的装置。
技术介绍
随着科技发展，人们对宇宙的探索越发深入，探索水平也随之逐渐精进。未来对高精度空间节点和长期自主导航提出了前所未有的迫切需求，对空间节点的自主导航提出了厘米级甚至更高精度的要求。众所周知，目前仅单个空间基准节点的构建和维持需要以举国甚至全球联合的测控资源为代价。但本申请专利技术人在实现本申请实施例中专利技术技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：现有技术中获取的高精度轨迹数据不是实时的，而是通过事后处理拟合得到的，而且按照现有卫星设计和运行模式，即便具备了全球测控能力，仍无法维持厘米级自主导航。
技术实现思路
本申请实施例通过提供一种沿保守力作用轨迹无偏飞行的装置，解决了现有技术中无法维持厘米级以及更高精度自主导航的技术问题，达到了能够消除非保守力带来的影响，为星体构建一条高精度的只受保守力摄动的飞行轨道，使星体定轨精度尽可能逼近保守力模型的精度极限，最大限度提高卫星的导航精度。鉴于上述问题，提出了本申请实施例以便提供一种沿保守力作用轨迹无偏飞行的装置。本申请实施例提供了一种沿保守力作用轨迹无偏飞行的装置，所述装置包括：卫星本体；纯惯性系统模块，所述纯惯性系统模块设置于所述卫星本体内部，所述纯惯性系统模块包括：壳体，所述壳体为一封闭的真空容置空间，所述壳体与所述卫星本体刚性固定连接；悬浮质量块，所述悬浮质量块悬浮于所述壳体内部；八组差分光学阴影传感器阵列，所述八组差分光学阴影传感器阵列位于所述壳体内部的四个侧壁上，检测所述悬浮质量块与所述壳体侧壁的相对位移信息，发出所述相对位移信息；其中，所述纯惯性系统模块为所述悬浮质量块提供只受保守力作用的运行环境；微推力器控制系统，所述微推力控制系统与所述卫星本体固定连接，接收所述差分光学阴影传感器发出的所述相对位移信息，根据所述相对位移信息，调节所述卫星本体跟踪所述悬浮质量块飞行。优选的，所述悬浮质量块的材质为不易挥发的金属材料，如金、铂等。。优选的，如果所述装置运行在预定轨道，所述悬浮质量块悬浮于所述壳体内部，与所述壳体内部壁面保持cm级间隙。优选的，所述装置还包括：锁定释放机构，所述锁定释放机构包括：凹槽，所述凹槽为纯惯性系统模块壳体内壁面嵌入安装的半球体弹性结构；螺杆，所述螺杆与所述壳体的另一内壁活动连接，且与所述凹槽相对设置，所述螺杆朝所述凹槽底壁运动，使所述悬浮质量块夹持在所述螺杆与所述凹槽底壁之间；所述螺杆释放所述悬浮质量块时的运动方向与所述装置在空间轨道运行方向一致；橡胶触头，所述橡胶触头位于所述螺杆与所述悬浮质量块接触的一端；密封圈，所述密封圈位于所述螺杆与所述内壁的连接处，保持所述纯惯性系统模块内的真空环境；驱动电机，所述驱动电机与所述螺杆动力连接，驱动所述螺杆运动。优选的，所述微推力器控制系统包括：位移跟踪控制器，所述位移跟踪控制器监控所述卫星本体与所述悬浮质量块的位移关系并设定阈值，如果所述卫星本体与所述悬浮质量块的相对位移信息超过所述阈值，发送反馈信息；微推力器执行机构，接收所述位移跟踪控制器发出的所述反馈信息，根据所述反馈信息对所述卫星本体的运行进行调整。优选的，所述微推力器执行机构包括三个微推力器，所述三个微推力器分别位于所述卫星本体的三维坐标系的不同平面上，对所述卫星本体进行三维控制。优选的，所述八组差分光学阴影传感器阵列还包括：所述差分光学阴影传感器阵列由多个差分光学阴影传感器组成，其中，每个所述差分光学阴影传感器包括：一个发光二极管和一个光电二极管，所述发光二极管与所述光电二极管在两个相对壁面同轴心安装，其中，同壁面的所述发光二极管与所述光电二极管错位安装。模数转换器，所述模数转换器接收所述相对位移信息的模拟信号，将所述模拟信号转换为所述相对位移信息的数字信号；数字信号处理器，所述数字信号处理器接收所述相对位移信息的数字信号，传递给所述位移跟踪控制器。优选的，所述装置还包括：姿态确定与控制系统，所述姿态确定与控制系统设置于所述卫星本体的内部，控制所述卫星本体的运行姿态。本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：1.本申请实施例提供的一种沿保守力作用轨迹无偏飞行的装置，所述装置包括：卫星本体；纯惯性系统模块，所述纯惯性系统模块设置于所述卫星本体内部，所述纯惯性系统模块包括：壳体，所述壳体为一封闭的真空容置空间，所述壳体与所述卫星本体刚性固定连接；悬浮质量块，所述悬浮质量块悬浮于所述壳体内部；差分光学阴影传感器阵列，所述差分光学阴影传感器阵列分别位于所述壳体内部的四个侧壁上，检测所述悬浮质量块与所述壳体侧壁的相对位移信息，发出所述相对位移信息；其中，所述纯惯性系统模块为所述悬浮质量块提供只受保守力作用的运行环境；微推力器控制系统，所述微推力控制系统与所述卫星本体刚性固定连接，接收所述差分光学阴影传感器发出的所述相对位移信息，根据所述相对位移信息，调节所述卫星本体跟踪所述悬浮质量块飞行。解决了现有技术中由无法维持厘米级以及更高精度的自主导航的技术问题，达到了能够屏蔽非保守力带来的影响，为星体构建一条高精度的只受保守力摄动的飞行轨道，使星体定轨精度尽可能逼近保守力模型的精度极限，最大限度提高对卫星的导航精度的技术效果。2.本申请实施例悬浮质量块的材质为不易挥发的金属材料，如金、铂等。进一步解决了现有技术中由无法维持厘米级以及更高精度的自主导航的技术问题，进一步达到了降低悬浮质量块受外界环境的影响，确保所述悬浮质量块只受保守力的作用，从而提高对卫星的导航精度的技术效果。3.本申请实施例通过如果所述装置运行在预定轨道，所述悬浮质量块悬浮于所述壳体内部，与所述壳体内部壁面保持cm级间隙，-进一步达到了避免悬浮质量块受到所述壳体碰撞而产生外力作用，确保所述悬浮质量块只受保守力的作用，从而提高对卫星的导航精度的技术效果。4.本申请实施例中所述装置还包括：锁定释放机构，所述锁定释放机构包括：凹槽，所述凹槽为纯惯性系统模块壳体内壁面嵌入安装的半球体弹性结构；螺杆，所述螺杆与所述壳体的另一内壁可活动连接，且与所述凹槽相对设置，所述螺杆朝所述凹槽底壁运动，使所述悬浮质量块夹持在所述螺杆与所述凹槽底壁之间；螺杆释放悬浮质量块时的运动方向与无偏轨迹飞行的装置在空间轨道运行方向一致；橡胶触头，所述橡胶触头位于所述螺杆与所述悬浮质量块接触的一端；密封圈，所述密封圈位于所述螺杆与所述内壁的连接处，保持所述纯惯性系统模块内的真空环境；驱动电机，所述驱动电机与所述螺杆动力连接，驱动所述螺杆运动。达到了使所述悬浮质量块在到达预定轨道前避免被破坏的目的，也达到了不依靠微推力器执行机构完全靠大气阻力作用即可实现悬浮质量块到达纯惯性系统模块中心的目的。5.本申请实施例中的所述微推力器执行机构包括三个微推力器，所述三个微推力器分别位于所述卫星本体的三维坐标系的不同平面上，对所述卫星本体进行三维控制，调节卫星本体跟踪悬浮质量块飞行。进一步解决了现有技术中由无法维持厘米级以及更高精度的自主导航的技术问题，达到了能够从各个角度对卫星的飞行状态进行调整，追踪只受保守力作用的悬浮质量块飞行，从而提高对卫星的导航精度的技术效果。6.本申请本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种沿保守力作用轨迹无偏飞行的装置，其特征在于，所述装置包括：卫星本体；纯惯性系统模块，所述纯惯性系统模块设置于所述卫星本体内部，所述纯惯性系统模块包括：壳体，所述壳体为一封闭的真空容置空间，所述壳体与所述卫星本体刚性固定连接；悬浮质量块，所述悬浮质量块悬浮于所述壳体内部；八组差分光学阴影传感器阵列，所述差分光学阴影传感器阵列分别位于所述壳体内部的四个侧壁上，检测所述悬浮质量块与所述壳体侧壁的相对位移信息，发出所述相对位移信息；其中，所述纯惯性系统模块为所述悬浮质量块提供只受保守力作用的运行环境；微推力器控制系统，所述微推力控制系统与所述卫星本体刚性固定连接，接收所述差分光学阴影传感器发出的所述相对位移信息，根据所述相对位移信息，调节所述卫星本体跟踪所述悬浮质量块飞行。

【技术特征摘要】
1.一种沿保守力作用轨迹无偏飞行的装置，其特征在于，所述装置包括：卫星本体；纯惯性系统模块，所述纯惯性系统模块设置于所述卫星本体内部，所述纯惯性系统模块包括：壳体，所述壳体为一封闭的真空容置空间，所述壳体与所述卫星本体刚性固定连接；悬浮质量块，所述悬浮质量块悬浮于所述壳体内部；八组差分光学阴影传感器阵列，所述差分光学阴影传感器阵列分别位于所述壳体内部的四个侧壁上，检测所述悬浮质量块与所述壳体侧壁的相对位移信息，发出所述相对位移信息；其中，所述纯惯性系统模块为所述悬浮质量块提供只受保守力作用的运行环境；微推力器控制系统，所述微推力控制系统与所述卫星本体刚性固定连接，接收所述差分光学阴影传感器发出的所述相对位移信息，根据所述相对位移信息，调节所述卫星本体跟踪所述悬浮质量块飞行。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述悬浮质量块的材质为不易挥发的金属材料。3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，如果所述装置运行在预定轨道，所述悬浮质量块悬浮于所述壳体内部，与所述壳体内部壁面保持cm级间隙。4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：锁定释放机构，所述锁定释放机构包括：凹槽，所述凹槽与所述壳体内壁固定连接；螺杆，所述螺杆与所述壳体的另一内壁活动连接，且与所述凹槽相对设置，所述螺杆朝所述凹槽底壁运动，使所述悬浮质量块夹持在所述螺杆与所述凹槽底壁之间，其中，所述螺杆释放所述悬浮质量块时的运动方向与所述装置在空间轨道运行方向一致；橡胶触头，所述橡胶触头位于所述螺杆与所述悬浮质量块接触的一端...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡建，甘庆波，贾少霞，金婷，杨景华，刘芳芳，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11