航天器电源系统的动态特性研究

对采用锂离子电池作为供电部件的航天器电源系统进行动态特性研究,以关键的内阻参数为变量建立传递函数,描述用电部件上电时引起的瞬时电流与电压动态变化的关系,对单个用电部件提出阻抗匹配的规则,对多个用电部件的复杂电源系统建立离散仿真模型。以使用无电压调节母线的航天器作为案例研究,仿真结果显示,文章提出的研究方法能够有效反映多个部件上电过程中母线电压的动态特性,可为电源系统的设计提供参考。     

新书介绍

《航天器系统工程》以系统工程设计和工程实现为主线,全面地讲述航天器系统工程领域的基础知识,主要内容包括：空间环境及其对航天活动的影响、航天器动力学、航天任务分析、航天器姿态与轨道控制、航天器结构与机构、航天器热控制、航天器电源技术、航天器遥测遥控与空间数据系统、航天器通信、航天器天线、航天器电磁兼容性技术、航天器软件工程、航天器电测、航天器环境试验、航天器集成设计和多学科优化、航天器工程和航天器项目管理。本书是航天器型号总设计师、总指挥及型号科技人员和管理人员学习掌握航天知识的重要教材,也可作为从事航天型号研制（技术和管理人员）及大学航天专业教学和科研工作人员的参考书。     

航天器新型固态配电技术研究

为了满足航天器电功率不断增加及对可靠性提高的需求,基于固态配电和计算机综合管理技术,设计了关键器件固态功率控制器和配电中心原理样机.各种状态的试验结果表明固态配电技术可以为电源系统提供更全面的保护功能,可以减轻配电系统的体积和重量,实现电源系统高度自主运行.配电中心为航天器的健康管理提供大量的有用信息,大大提高了航天器的可靠性,采用模块化设计技术便于不同型号航天器配电系统的扩展.     

航天器直流电源系统稳定性分析方法研究

航天器直流分布式电源系统由于在母线上使用的直流/直流变换器等部件数量的迅速增加,导致各个部件间相互影响问题较为突出。文章就航天器直流分布式电源系统的稳定性问题进行了研究,对影响系统稳定性的主要因素进行了分析,并对目前在"国际空间站"直流分布式电源系统稳定性研究中所采用的分析方法进行了比较研究。最后针对我国航天器直流分布式电源系统特点,提出了开展系统稳定性研究的建议。     

航天器电源智能判读规则框架构建与应用

规则判读是航天器地面测试与在轨异常检测的重要手段,具有机理清晰、结论明确、易于工程实施的优点。目前,判读规则制定缺乏指导性框架与模板,不利于规则的有效推开。针对该问题,文章基于航天器电源设计机理与判读方法论,从工作模式分析、冗余遥测一致性、遥测参数功能关联、能源趋势分析4个方面出发,设计了航天器电源智能判读规则框架,并在航天器测试与在轨监测中进行了实例化应用。应用结果表明：智能判读规则框架能提升航天器电源系统异常的实时检测能力,可作为国内航天器电源健康状态监测的技术参考。     

空间电源性能测试仿真系统设计与实现

提出一种基于空间电源控制器的半实物动态环境测试仿真系统,主要由电源控制器、太阳电池模拟阵、蓄电池模拟器、程控电子负载和仿真计算机组成。以电源控制器为被测对象,搭建的仿真系统可实时模拟航天器在空间动态环境下太阳电池阵的输出特性,包括不同轨道、太阳光照角等状态条件下的输出,对航天器上的电源性能进行测试,通过仿真结果验证空间电源系统设计的正确性。     

载人航天器系统重量控制方法研究

系统的重量设计和控制贯穿于载人航天器研制的全过程,在型号研制中占有非常重要的地位。文章结合载人航天器型号研制实践,描述了载人航天器系统重量构成、重量控制流程、不同研制阶段的重量控制要点、系统重量控制体会以及轻量化设计措施,为未来载人航天器型号设计和减重研究提供借鉴与参考。     

一种大功率SAR卫星电源系统设计

SAR卫星电源系统具有大功率脉冲供电、响应速度快的特点。文章分析和总结了国外SAR卫星供电拓扑结构,提出了一种具有并网供电功能的双母线SAR卫星供电拓扑结构。通过在平台母线和SAR载荷母线之间的并网控制器,实现故障时SAR载荷母线对平台负载并网供电,提高了供电可靠性。文章还给出了并网控制器在轨使用策略,地面和在轨测试验证了电源系统设计的正确性,可为我国后续大功率SAR卫星电源系统设计提供参考。     

航天器百千瓦级分布式可重构电源系统设计

随着大功率通信卫星、高分辨率SAR卫星、大功率电推进航天器、核动力航天器、大型在轨服务站等对超大功率能源系统需求不断增强,100 kW超大功率电源系统成为未来大功率航天器电源系统的发展趋势。文章结合航天器电源系统研究基础,对100 kW电源系统的高压、大功率、分布式的任务特点进行分析,设计一种分布式可重构电源系统,提出了系统拓扑架构和相应的控制策略,并对高压大功率变换控制技术、多通道能源管理技术、高压大功率元器件技术和系统可靠性、安全性技术进行研究。对文章提出的电源系统进行软件建模和仿真,结果表明:100 kW电源系统拓扑架构和管理控制策略合理可行,系统稳定性较好,鲁棒性强,可为后续大功率航天器电源系统研究和设计提供参考。     

采用太阳电池阵和储能飞轮的电源系统设计与分析

飞轮储能装置具有比能量高、寿命长、任务期内无衰减等优点,可替代航天器中传统的化学储能装置。为论证太阳电池阵-储能飞轮电源系统的可行性,本文从航天器总体设计的角度分析了其关键设计要素,论述了其对航天器机、电、热等方面的影响,并给出提高系统可行性的合理化建议,以及针对低轨卫星的太阳电池阵-储能飞轮电源系统的设计举例。通过与传统电源系统的技术指标对比分析,表明太阳电池阵-储能飞轮电源系统具有较高的比功率,并在降低航天器质量、节约发射成本方面具有很大优势,在未来航天器的应用中具有很大的潜力。     

航天器动力学数据采集分析系统

针对航天器动力学环境试验测试的特点,自主研制了以VXI总线为基础的128通道航天器动力学数据采集处理系统.文章介绍了系统的构成和特点,在硬件上采用块传输和同步时钟等技术,在软件上应用面向对象技术及功能模块分层管理的思想.该系统突破了高速同步采样、大容量数据实时传输、并行任务实现等关键技术,并具备一定的扩充空间,可以投入型号研制中使用.     

航天器总线管理系统的SOC设计与研究

高速、高可靠、低功耗的智能型串行系统总线是航天器进一步发展必须解决的一个关键问题。以1553B总线控制器为例,采用SOC设计方法,研究了航天器系统总线的设计和实现。首先按照1553B总线标准设计了总线管理SOC的系统结构,然后重点解决了SOC设计中的IP开发应用、可靠性设计、容错机制及低功耗实现等关键技术。采用这些SOC设计方法的1553B总线协议处理器取得了一次流片成功,为今后更高速率的航天器总线管理系统的SOC研究提供了一种思路和方法上的借鉴。     

航天器测试控制语言设计与实现方法研究

提出以航天器测试系统监控管理软件为运行环境的结构化航天器测试控制语言的语句定义和采用专用编译器、解释器实现的一种方法,可作为研制测试语言和在测试系统监控管理运行软件环境中增强测试序列管理和功能的设计参考。     

载人航天器泄复压地面模拟试验方法

为获得泄复压时间曲线,验证载人航天器泄复压系统功能,须进行泄复压地面模拟试验。文章介绍了应用于载人航天器的泄复压试验方法,通过理论计算和试验结果对比,表明了试验方法的正确性和有效性,可为载人航天器后续型号整舱泄复压地面试验提供参考。     

基于CAN总线的有效载荷温度测控系统

温度是有效载荷系统设计中的一个重要参数,针对空间粒子探测器阿尔法磁谱仪(AMS),介绍一种基于CAN总线的分布式有效载荷温度测控系统。系统采用数字式温度传感器DS18S20作为温度检测元件,以单总线实现远程数据采集模块的多点温度检测。基于探测器的地面测试系统,实验分析了数字式温度传感器空间应用的可靠性,并从软硬件角度提出了改善系统可靠性和测量精度的方法。     

一种基于单机EMC试验结果的航天器系统级电磁兼容性分析方法

为提前识别单机电磁兼容性（EMC）试验超标情况对于航天器系统级电磁兼容性的影响,提出一种基于单机试验结果的航天器系统级电磁兼容性分析方法,即在单机EMC试验结果基础上,考虑安装位置影响,与系统级传导、辐射的敏感度限值和接收机灵敏度进行比较,获得安全裕量。对直立姿态两舱结构航天器的典型设备（包含非射频类产品、射频类产品和供配电产品）进行仿真计算,分析单机EMC试验超标结果对于整个航天器以及运载火箭电磁兼容性的影响。与实际测试数据的比较结果表明,所提出的分析方法能够实现利用单机EMC试验结果对航天器系统级电磁兼容性进行有效预测。     

基于DSPN的航天器系统级可测试性指标确定方法

为确定航天器系统级可测试性设计的指标要求,对一种基于确定与随机Petri网(Deterministic and Stochastic Petri Net,DSPN)模型的可测试性指标确定方法进行了研究。通过对航天器系统测试过程的DSPN建模,建立起系统级可测试性设计指标与其约束的联系,并利用求解模型同构的马尔科夫链来确定上述关系,文章同时给出了建模设计实例,进行了指标分析和验证。     

Design and implementation of the flight dynamics system for COMS satellite mission operations

The first Korean multi-mission geostationary Earth orbit satellite, Communications, Ocean, and Meteorological Satellite (COMS) was launched by an Ariane 5 launch vehicle in June 26, 2010. The COMS satellite has three payloads including Ka-band communications, Geostationary Ocean Color Imager, and Meteorological Imager. Although the COMS spacecraft bus is based on the Astrium Eurostar 3000 series, it has only one solar array to the south panel because all of the imaging sensors are located on the north panel. In order to maintain the spacecraft attitude with 5 wheels and 7 thrusters, COMS should perform twice a day wheel off-loading thruster firing operations, which affect on the satellite orbit. COMS flight dynamics system provides the general on-station functions such as orbit determination, orbit prediction, event prediction, station-keeping maneuver planning, station-relocation maneuver planning, and fuel accounting. All orbit related functions in flight dynamics system consider the orbital perturbations due to wheel off-loading operations. There are some specific flight dynamics functions to operate the spacecraft bus such as wheel off-loading management, oscillator updating management, and on-station attitude reacquisition management. In this paper, the design and implementation of the COMS flight dynamics system is presented. An object oriented analysis and design methodology is applied to the flight dynamics system design. Programming language C# within Microsoft .NET framework is used for the implementation of COMS flight dynamics system on Windows based personal computer.