支持集群飞行的基础模块航天器制造技术

本发明专利技术提供一种支持集群飞行的基础模块航天器，包括：结构箱、基础电源系统、基础导航系统、姿态轨道控制系统、星间通信网络终端、集群飞行控制器和应用接口；所述集群飞行控制器分别与所述基础电源系统、所述基础导航系统、所述姿态轨道控制系统、所述星间通信网络终端和所述应用接口通信连接。本发明专利技术提供的支持集群飞行的基础模块航天器，具备自组织网络通信、导航共享、集群飞行任务管理与控制等基本功能，并具有电源供给能力和计算能力，可作为其他模块航天器的基础平台，便于实现卫星集群系统的快速接入功能。

【技术实现步骤摘要】
支持集群飞行的基础模块航天器
本专利技术属于航天器设计
，具体涉及一种支持集群飞行的基础模块航天器。
技术介绍
航天器集群是由多个成员航天器构成的空间系统，与传统的编队飞行概念相比，其空间应用更加依赖系统的自主运行和网络通信能力，并要求成员航天器可以实现灵活快捷的集群加入和退出、在轨维修和升级等功能。国际上提出的航天器集群计划典型代表有F6计划[参考文献1-4]、ANTS计划[参考文献5-7]、EDSN计划[参考文献8]等。F6计划建立了一种面向未来的航天器体系结构，将传统的整体式航天器分解为多个分离模块航天器，在轨运行时通过无线通信构成一个功能完整的虚拟航天器系统，并具备系统重构和功能再定义的能力。ANTS计划是服务于小行星带探测的空间智能集群计划，其任务执行过程中需要进行航天器间的信息交互，以及基于信息交互的集群协同工作。EDSN计划是通过航天器集群实现分布式多点空间辐射探测的演示任务，该计划的一个重要目的是演示各成员航天器间的载荷信息共享以及星地通信能力。航天器集群的空间应用，为航天器的设计带来了新的挑战，主要体现在小型化、低成本化的设计理念和网络通信、自主决本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种支持集群飞行的基础模块航天器，其特征在于，包括：结构箱、基础电源系统、基础导航系统、姿态轨道控制系统、星间通信网络终端、集群飞行控制器和应用接口；所述基础电源系统、所述基础导航系统、所述姿态轨道控制系统、所述星间通信网络终端和所述集群飞行控制器设置于所述结构箱的内部，所述应用接口设置于所述结构箱的外表面上；所述集群飞行控制器分别与所述基础电源系统、所述基础导航系统、所述姿态轨道控制系统、所述星间通信网络终端和所述应用接口通信连接。

【技术特征摘要】
1.一种支持集群飞行的基础模块航天器，其特征在于，包括:结构箱、基础电源系统、基础导航系统、姿态轨道控制系统、星间通信网络终端、集群飞行控制器和应用接口 ；所述基础电源系统、所述基础导航系统、所述姿态轨道控制系统、所述星间通信网络终端和所述集群飞行控制器设置于所述结构箱的内部，所述应用接口设置于所述结构箱的外表面上；所述集群飞行控制器分别与所述基础电源系统、所述基础导航系统、所述姿态轨道控制系统、所述星间通信网络终端和所述应用接口通信连接。2.根据权利要求1所述的支持集群飞行的基础模块航天器，其特征在于，所述结构箱的标准构型为300 X 300 X 300mm的立方体，由6块EN Aff-5083铝合金结构板构成六个面，并且，内部器件与结构板之间安装玻璃纤维垫片进行绝热；在所述六个面中，包括两个扩展面，所述扩展面用于扩展同样规格即300X300X300mm的载荷舱，所述载荷舱用于安装任务载荷模块和扩展电源系统，或者，所述载荷舱用于安装一个用于控制运载器和轨道机动模块航天器分离或在轨分散组合的标准对接分离机构。3.根据权利要求1所述的支持集群飞行的基础模块航天器，其特征在于，所述基础电源系统包括:电源控制器、锂离子电池组、若干个太阳能电池阵、若干个太阳出现敏感器和温度传感器阵列； 所述电源控制器包括采样阵列、充放电管理模块和配电管理模块； 所述基础电源系统的工作流程为: 通过所述采样阵列采集所述太阳出现敏感器测量到的当前太阳方位，以及，接收所述温度传感器阵列传输的被控器件的温度信息； 所述充放电管理模块根据当前太阳方位，调整所述太阳能电池阵的角度，使所述太阳能电池阵采集到的太阳光达到最优值，使所述太阳能电池阵列产生电能；，所述充放电管理模块根据当前需电情况，选择以下三种策略之一对外供电:(I)使所述锂离子电池组通过所述配电管理模块对外供电；(2)使所述太阳能电池阵列产生的电能直接对外供电；(3)如果所述太阳能电池阵列产生的电能高于需电量，则将剩余的电能存储到所述锂离子电池组。4.根据权利要求1所述的支持集群飞行的基础模块航天器，其特征在于，所述基础导航系统包括:敏感器单元、导航信息处理单元、电源接口、信息接口和数据传送接口 ； 其中，所述敏感器单元用于测量所述基础模块航天器的原始测量信息，包括GNSS接收机、惯性测量单元IMU和太阳敏感器；所述GNSS接收机、所述惯性测量单元IMU和所述太阳敏感器按照自身功能和测量目的安装在所述结构箱的对应位置上，三者分别用于测量不同条件下所述基础模块航天器的姿态，三者相互配合形成全时段的姿态连续测量；其中，所述太阳敏感器和所述惯性测量单元IMU中的光纤陀螺用于测量所述基础模块航天器的姿态；所述GNSS接收机和所述惯性测量单元IMU中的加速度计用于测量所述基础模块航天器的位置信息和速度信息； 所述导航信息处理单元用于接收所述敏感器单元传输的原始测量信息，对所述原始测量信息进行粗差剔除、信息融合和滤波，然后通过初步的解算和处理，得到基本导航信息； 所述信息接口用于连接所述集群飞行控制器，通过所述信息接口建立信息连接通道，向所述集群飞行控制器发送所述基本导航信息； 所述数据传送接口用于连接所述星间通信网络终端，通过所述数据传送接口建立信息连接通道，向所述星间通信网络终端发送所述基本导航信息，实现模块航天器集群的导航信息共享； 所述电源接口用于连接所述基础电源系统，通过所述基础电源系统向所述基础导航系统供电。5.根据权利要求1所述的支持集群飞行的基础模块航天器，其特征在于，所述姿态轨道控制系统用于:接收所述集群飞行控制器发送的控制指令，然后根据所述控制指令，控制所述基础模块航天器的姿态和所在的轨道；具体包括:太阳电池板对日定向控制、天线定向控制、集群信息共享控制、姿态指向协同控制以及轨道维持和集群重构所需的轨...

【专利技术属性】
技术研发人员：张育林，王兆魁，侯振东，范丽，党朝辉，蒋超，安梅岩，张斌斌，李韬，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：