一种小卫星测温传感器布点优化设计方法与流程

本发明属于卫星温控，尤其涉及一种小卫星测温传感器布点优化设计方法。

背景技术：

1、早期小卫星平台开发之初，为了全面考核卫星热设计方法、产品与实施工艺，在平台及载荷单机上普遍布置热敏电阻作为测温点，以此监测和评估卫星热设计的正确性与合理性。随着卫星平台升级，卫星的测温点使用数量也随之增加。测温点使用数量增多，使得用于测温的传感器件、测量通道、采集电路、线缆等硬件资源需求增加，导致平台测温设计资源过度耗费、工程实施与测试成本上升。

2、目前，在轨小卫星数量已超过百颗，部分卫星飞行时间也长达8年以上，积累了大量的飞行数据，尤其是卫星温度数据，已全面地验证了各小平台卫星热设计方法、产品和实施工艺中工程设计参数选取的正确性与合理性，各小平台卫星热设计已趋成熟。各小平台卫星工程设计技术得到全面地验证，奠定了卫星测温设置优化设计研究基础，也是经由粗放设计向精细化设计进阶的最佳时机。

3、现阶段，单机或部(组)件级的测温点优化方法研究较普遍，而相关航天器大系统级的测温点设置方法研究，国内外尚未有公开的文献和参考结论。

技术实现思路

1、本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种小卫星测温传感器布点优化设计方法，对测温点设置分类方法和平台各分系统测温点优化设置必要性进行了分析，提出了功耗相近布局策略、热管网络布局策略和卫星组合布点策略(交叉布点策略和奇偶交叉布点策略)，达到小卫星测温点使用数量最小化目标，实现了卫星平台减负和降本增效。

2、为了解决上述技术问题，本发明公开了一种小卫星测温传感器布点优化设计方法，包括：

3、步骤1，根据卫星构型布局，对星上设备进行梳理，确定关键主动控温设备，进而得到除关键主动控温设备之外的其他设备；

4、步骤2，基于功耗相近布局策略，对其他设备进行测温点布局优化；

5、步骤3，基于热管网络布局策略，对其他设备进行测温点布局优化；

6、步骤4，综合步骤2的测温点布局优化结果和步骤3的测温点布局优化结果，得到最终的小卫星测温传感器布点优化方案。

7、在上述小卫星测温传感器布点优化设计方法中，各关键主动控温设备上均布设有测温点。

8、在上述小卫星测温传感器布点优化设计方法中，基于功耗相近布局策略，对其他设备进行测温点布局优化，包括：

9、获取各其他设备的功耗；

10、比较各其他设备的功耗，确定功耗相近设备；其中，若任意两台其他设备的功耗差小于预设功耗差值，则确定为功耗相近设备；

11、判断功耗相近设备的工作模式是否一致；

12、若确定功耗相近设备的工作模式一致，则进一步判断功耗相近设备的边界条件是否一致；

13、若确定功耗相近设备的边界条件一致，则进一步判断功耗相近设备的温度趋势是否一致；

14、若确定功耗相近设备的温度趋势一致，则将功耗相近设备的测温点合并为一个。

15、在上述小卫星测温传感器布点优化设计方法中，预设功耗差值为：1～3w。

16、在上述小卫星测温传感器布点优化设计方法中，基于热管网络布局策略，对其他设备进行测温点布局优化，包括：

17、子步骤31，对卫星热管布局进行分析，找出同一根热管上的设备；

18、子步骤32，判断同一根热管上的各设备是否属于其他设备；其中，若确定同一根热管上的各设备均属于其他设备，则执行子步骤33；若确定同一根热管上的任一设备不属于其他设备，则剔除不属于其他设备的设备，之后再执行子步骤33；

19、子步骤33，对同一根热管上的各设备进行仿真分析，确定同一根热管上的各设备间的温差；并基于同一根热管上的各设备间的温差，确定温差相近设备；其中，若同一根热管上的任意两台设备的温差小于预设温差，则确定为温差相近设备；

20、子步骤34，判断温差相近设备的数量是否大于预设数量；

21、子步骤35，若确定温差相近设备的数量大于预设数量，则将温差相近设备的测温点合并为一个。

22、在上述小卫星测温传感器布点优化设计方法中，预设温差为：3℃。

23、在上述小卫星测温传感器布点优化设计方法中，预设数量为：3。

24、在上述小卫星测温传感器布点优化设计方法中，对于单颗卫星，采用上述步骤1～4进行测温点布局优化。

25、在上述小卫星测温传感器布点优化设计方法中，对于2颗卫星，在上述步骤1～4的基础上，结合交叉布点策略，进行测温点布局优化；其中，交叉布点策略是指：针对a1星和a2星上的相同设备k，选择在a1星的设备k上布设测温点，且在a2星的设备k上不再布设测温点；或，选择在a2星的设备k上布设测温点，且在a1星的设备k上不再布设测温点；设备k为其他设备中的任意一台设备。

26、在上述小卫星测温传感器布点优化设计方法中，对于3颗及3颗以上卫星，在上述步骤1～4的基础上，结合奇偶交叉布点策略，进行测温点布局优化；其中，奇偶交叉布点策略是指：针对a1星、a2星、a3星、···、an星上的相同设备k，选择在奇数编号的卫星的设备k上布设测温点，且在偶数编号的卫星的设备k上不再布设测温点；或，选择在偶数编号的卫星的设备k上布设测温点，且在奇数编号的卫星的设备k上不再布设测温点；设备k为其他设备中的任意一台设备；n≥3。

27、本发明具有以下优点：

28、(1)本发明公开了一种小卫星测温传感器布点优化设计方法，与传统测温方法相比，利用本发明提出的测温传感器布点优化设计方法，可以达到小卫星测温点使用数量最小化目标，实现卫星平台减负和降本增效，对提升小平台卫星总体设计能力具有重要意义。

29、(2)本发明通过对小卫星测温点设置必要性分析，提出一种小卫星测温传感器布点优化设计方法，针对一般小卫星，提出了功耗相近布局策略、热管网络布局策略，实现了测温点优化和减配，与传统测温方法相比，单星测温点数量平均减配不少于15％。针对小卫星中两颗以及以上装备星组网星测温点设计，在功耗相近布局策略、热管网络布局策略的基础上，进一步提出了卫星组合布点策略(交叉布点策略和奇偶交叉布点策略)，实现优化与减配，与传统测温方法相比，两颗及以上装备星测温点数量平均减配不少于25％。

技术特征：

1.一种小卫星测温传感器布点优化设计方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的小卫星测温传感器布点优化设计方法，其特征在于，各关键主动控温设备上均布设有测温点。

3.根据权利要求1所述的小卫星测温传感器布点优化设计方法，其特征在于，基于功耗相近布局策略，对其他设备进行测温点布局优化，包括：

4.根据权利要求3所述的小卫星测温传感器布点优化设计方法，其特征在于，预设功耗差值为：1～3w。

5.根据权利要求1所述的小卫星测温传感器布点优化设计方法，其特征在于，基于热管网络布局策略，对其他设备进行测温点布局优化，包括：

6.根据权利要求5所述的小卫星测温传感器布点优化设计方法，其特征在于，预设温差为：3℃。

7.根据权利要求5所述的小卫星测温传感器布点优化设计方法，其特征在于，预设数量为：3。

8.根据权利要求1所述的小卫星测温传感器布点优化设计方法，其特征在于，对于单颗卫星，采用上述步骤1～4进行测温点布局优化。

9.根据权利要求1所述的小卫星测温传感器布点优化设计方法，其特征在于，对于2颗卫星，在上述步骤1～4的基础上，结合交叉布点策略，进行测温点布局优化；其中，交叉布点策略是指：针对a1星和a2星上的相同设备k，选择在a1星的设备k上布设测温点，且在a2星的设备k上不再布设测温点；或，选择在a2星的设备k上布设测温点，且在a1星的设备k上不再布设测温点；设备k为其他设备中的任意一台设备。

10.根据权利要求1所述的小卫星测温传感器布点优化设计方法，其特征在于，对于3颗及3颗以上卫星，在上述步骤1～4的基础上，结合奇偶交叉布点策略，进行测温点布局优化；其中，奇偶交叉布点策略是指：针对a1星、a2星、a3星、···、an星上的相同设备k，选择在奇数编号的卫星的设备k上布设测温点，且在偶数编号的卫星的设备k上不再布设测温点；或，选择在偶数编号的卫星的设备k上布设测温点，且在奇数编号的卫星的设备k上不再布设测温点；设备k为其他设备中的任意一台设备；n≥3。

技术总结
本发明公开了一种小卫星测温传感器布点优化设计方法，包括：步骤1，根据卫星构型布局，对星上设备进行梳理，确定除关键主动控温设备之外的其他设备；步骤2，基于功耗相近布局策略，对其他设备进行测温点布局优化；步骤3，并基于热管网络布局策略，对其他设备进行测温点布局优化；步骤4，综合步骤2的测温点布局优化结果和步骤3的测温点布局优化结果，得到最终的小卫星测温传感器布点优化方案。本发明对测温点设置分类方法和平台各分系统测温点优化设置必要性进行了分析，提出了功耗相近布局策略、热管网络布局策略和卫星组合布点策略(交叉布点策略和奇偶交叉布点策略)，达到小卫星测温点使用数量最小化目标，实现了卫星平台减负和降本增效。

技术研发人员：徐志明,刘质加,蔡超凡,王晓敏,魏泽军,刘世佳
受保护的技术使用者：航天东方红卫星有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15