一种基于卫星地面测试的动态供电系统的制作方法

本发明涉及一种基于卫星地面测试的动态供电系统，特别适用于整星地面测试供配电系统的供电处理。

背景技术：

当下我国航天事业蓬勃发展，卫星发射数量逐年增加，卫星地面测试是卫星上天之前的必要步骤，而供配电作为给整星供电和星上蓄电池充电是整个系统安全运行的保障。因此在供电方式上，供配电系统理所当然应该追赶时代的步伐，在供电效率、供电安全作出贡献，保障卫星顺利飞天，造福人类。

目前地面卫星供配电系统在模拟太阳帆板给整星供电时都采用手动供电方式。如测试某型号卫星时，依据卫星设计人员经验预判，正常模式时在软件中预设几组供电参数，飞行模式时制定进出阴影文件(包含时间、电流、电压比)来驱动供电设备改变供电输出来模拟卫星帆板光照情况。类此种方式都必须由设计人员观察卫星状态信息来通知供配电人员手动切换预置的供电方式来改变对卫星的供电，此种供电方式不仅有人力物力损耗，在模拟空间环境的供电效率和供电精准性上也有差距。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种基于卫星地面测试的动态供电系统，有效解决供电精准性的问题，降低卫星测试成本，提高了供配电系统的供电效率。

本发明的技术方案是：一种基于卫星地面测试的动态供电系统，包括基本信息配置模块、通讯模块、算法模块、供电转换模块；

基本信息配置模块负责配置系统信息，并被系统内其它模块使用；

通讯模块创建测试局域网的通讯链路，并从测试局域网订阅本型号的遥测参数，遥测参数数据到达后送入算法模块；

算法模块从基本信息配置中加载运行信息，在遥测参数数据到达后，初始化计算矩阵结构，通过运算生成供电比例值；

供电转换模块为控制设备的驱动机构，当算法模块生成供电比例之后运行，接受供电比例值，按供电比例值重构供电曲线并利用控制设备功能把供电曲线发送到供电设备，实现动态供电。

所述基本信息配置模块包括通讯配置单元、卫星型号配置单元、供电配置单元、算法定义单元；其中通讯配置单元配置系统与测试局域网的tcp通讯链路连接信息，包括ip地址和端口；卫星型号配置单元配置型号编号、型号名称及型号与算法对应关系；供电配置单元配置上电曲线信息，包括曲线编号、曲线名称、开路电压、工作电压、短路电流、工作电流，设备编号；算法定义单元配置算法运行时的输入项，包括算法类型、见太阳标志、太阳转角θa、太阳星历、滚动角γ、俯仰角θ、偏航角ψ和见太阳标记。

所述通讯模块包括初始化单元和订阅单元；其中初始化单元使用通讯配置单元的测试局域网ip和端口，创建与测试局域网的通讯链路；订阅单元，在通讯连接建立后，使用算法定义单元的遥测参数编号，在测试局域网订阅遥测参数数据，并循环等待接收遥测数据。

所述算法模块包括算法调度单元和计算单元；其中算法调度单元完成算法定义单元中所有的算法实例化，并依据卫星型号配置单元的型号与算法对应关系，确定当前的运行算法实例；计算单元调用运行算法并接收通讯模块的订阅单元遥测数据，计算获得供电比例值。

计算获得供电比例值的过程为：首先初始化遥测参数计算三元矩阵，包括θa矩阵、γ矩阵、θ矩阵和ψ矩阵；利用θ矩阵、γ矩阵和ψ矩阵乘积计算出姿态三元矩阵；利用θa矩阵和姿态矩阵，结合太阳星历的x、y、z轴组成的一元矩阵的乘积计算获得太阳帆板与太阳矢量夹角的一元矩阵；利用太阳帆板与太阳矢量夹角一元矩阵的x轴除以z轴，把结果值取正切计算得出阳帆板与太阳矢量的弧度；最后把弧度转化为角度值并除以帆板转动幅度，把结果值取绝对值，计算获得供电比例值。

所述供电转换模块包括供电转换单元和供电功能单元；其中供电转换单元接收算法模块的供电比例值，结合供电配置单元中供电曲线，按供电比例值重构上电供电曲线；供电功能单元与供电设备交互，把上电供电曲线设置到供电设备，实现动态、精准供电。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)：本发明通过测试过程中的遥测信息来决断供电，能够更加实时和精准给测试整星供电；

(2)：通过供电信息配置预置供电方案，供配电系统运行后，供电自动运行、依据场景不同而自动切换供电，可实现供电无人值守；

(3)：供电信息配置灵活，不同型号可设置不同的供电配置(包括供电曲线和算法类型)，适用于多数卫星地面测试的供配电系统；

附图说明

图1本发明的组成图；

图2基本信息配置模块图；

图3通讯模块图；

图4算法模块图；

图5供电转换模块；

图6本发明的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述。

如图1所示，本发明功能模块包括基本信息配置模块、通讯模块、算法模块、供电转换模块。

基本信息配置模块，包括通讯配置单元、卫星型号配置单元、供电配置单元、算法定义单元。其中通讯配置单元配置系统与测试局域网的tcp通讯链路连接信息，包括ip地址和端口；卫星型号配置单元配置型号编号、型号名称及型号与算法对应关系；供电配置单元配置上电曲线信息，包括曲线编号、曲线名称、开路电压、工作电压、短路电流、工作电流、设备编号；算法定义单元配置算法运行时的输入项，包括算法类型、见太阳标志、太阳转角θa、太阳星历s0、滚动角γ、俯仰角θ、偏航角ψ和见太阳标记；所用配置信息生成后，被系统内其它模块使用。

通讯模块，包括初始化单元和订阅单元。其中初始化单元使用通讯配置单元的测试局域网ip和端口，创建与测试局域网的通讯链路；订阅单元，在通讯连接建立后，使用算法定义单元的遥测参数编号，在测试局域网订阅遥测参数数据，并循环等待接收遥测数据。

算法模块，包括算法调度单元和计算单元。其中算法调度单元完成算法定义单元中所有的算法实例化，并依据卫星型号配置单元的型号与算法对应关系，唯一确定单前的运行算法实例；计算单元调用运行算法实例并接收通讯模块的订阅单元遥测数据，开始计算，首先初始化遥测参数计算三元矩阵，包括θa矩阵、γ矩阵、θ矩阵和ψ矩阵；利用θ矩阵、γ矩阵和ψ矩阵乘积计算出姿态三元矩阵；利用θa矩阵和姿态矩阵，结合太阳星历的x、y、z轴组成的一元矩阵的乘积计算出太阳帆板与太阳矢量夹角的一元矩阵；利用太阳帆板与太阳矢量夹角一元矩阵的x轴除以z轴，把结果值取正切计算出阳帆板与太阳矢量的弧度；最后把弧度转化为角度值并除以帆板转动幅度，把结果值取绝对值，计算出供电比例值。供电比例值被供电转换模块使用来改变供电设备输出属性。

供电转换模块，包括供电转换单元和供电功能单元。其中供电转换单元接收计算模块的供电比例值，结合供电配置单元中供电曲线，按供电比例值重构上电供电曲线；供电功能单元与供电设备交互，把上电供电曲线设置到供电设备，实现动态、精准供电。

如图2所示，基本信息配置模块是动态精准供电系统的全局配置信息，本模块可以定义整个供电过程中的控制规范(如：供电配置单元中配置为设备编号[01]和供电曲线[曲线1]，表示本次供电使用设备01并以曲线1运行来供电)，其它模块依赖此模块定义的配置信息规则执行计算和供电。操作员通过操作界面配置供电基本信息，所有配置信息数据最终存入配置数据库。基本信息模块按信息类别分为：通讯配置单元、卫星型号配置单元、供电配置单元、算法定义单元。其中通讯配置单元信息定义为{ip地址、端口}，最终为通讯模块使用，利用其建立测试局域网链路；卫星型号配置单元信息定义为{型号编号、型号名称及型号与算法对应关系}，最终为算法模块使用，利用型号信息，定位本型号对应的算法实例；供电配置单元信息定义为{曲线编号、曲线名称、开路电压、工作电压、短路电流、工作电流、设备编号}，最终供电转换模块利用供电曲线加电；算法定义单元信息定义为{算法类型、见太阳标志、太阳转角、太阳星历、滚动角γ、俯仰角θ和偏航角ψ}，最终为通讯模块和计算模块使用，通讯模块通过遥测参数编号(如：太阳转角编号)订阅测试数据，算法模块依据算法类型提取算法实例，准备计算。

如图3所示，通讯模块是动态精准供电系统与测试局域网交互模块，主要功能是按算法定义的遥测参数编号信息来订阅实时遥测数据并缓存此数据，供算法模块调用。本模块包括初始化单元和订阅单元，运行时，初始化单元加载通讯配置单元数据{ip、端口}，内部以tcp连接方式建立与测试局域网的通讯链路。与测试局域网交互链路成功后，自动调用订阅单元，订阅单元加载算法定义单元数据{太阳转角θa、太阳星历、滚动角γ、俯仰角θ和偏航角ψ}的编号信息，利用编号信息向测试局域网发送订阅请求，成功后，等待接收实时算法数据，并把数据送入算法参数实时数据队列，最终由算法模块使用。

如图4所示，算法模块是动态精准供电系统关键模块，其最终生成的供电比例值为动态供电依据，本模块分为算法调度单元和计算单元两部分。当通讯模块收到订阅数据时，算法模块开始工作，算法调度单元首先执行，先判断是否已加载数据，如没有加载则加载型号配置单元数据和算法定义单元数据，利用型号配置中的型号与算法对应关系，从算法定义单元中读取算法类型，依据算法类型从算法库(算法模块内置多种算法处理类型)提取算法并实例化。计算单元由算法调度单元实例化而来并调用执行，主要任务是通过算法参数实时数据来计算供电比例值，计算单元首先判断见太阳标志，当见太阳标志有效，执行初始化，否则设置供电比例值恒定为1(即按供电曲线正常输出供电)，直接跳入供电转换模块；初始化时使用算法参数实时数据来初始化参与计算的参数三元矩阵(包括θ矩阵、γ矩阵、ψ矩阵和θa矩阵)，完成后开始计算，操作步骤如下：

1)利用θ矩阵、γ矩阵和ψ矩阵乘积计算出姿态三元矩阵；

2)利用θa矩阵和姿态矩阵，结合太阳星历的x、y、z轴组成的一元矩阵的乘积计算出太阳帆板与太阳矢量夹角的一元矩阵；

3)利用太阳帆板与太阳矢量夹角一元矩阵的x轴除以z轴，把结果值取正切计算出阳帆板与太阳矢量的弧度；

4)最后把弧度转换为角度值并除以帆板转动幅度，把结果值取绝对值，计算出供电比例值；

最终供电比例值由供电转换模块使用。

如图5所示，供电转换模块是动态精准供电系统的供电执行模块，模块生成最终供电曲线，并把曲线设置到供电设备实现动态供电，本模块包括供电转换单元和供电功能单元两部分。当算法模块生成供电比例值，本模块调用，供电转换单元使用供电配置数据和供电比例值，执行供电曲线初始化，初始化过程包括：

1)依据操作员选择提取供电配置数据；

2)定义提取的供电配置数据记录为当前供电曲线；

3)使用供电比例值格式化单前供电曲线(分别用比例值乘开路电压、工作

电压、短路电流、工作电流)；

初始化完成后，本执行单元调用供电功能单元；供电功能单元内置控设备功能(验证设备采用是德科技电源，控制设备使用visa的scpi指令控制设备)，本执行单元使用供电曲线，把供电曲线数据发送到设备以控制设备供电。

如图6所示，为本发明工作过程如下。

(1)控制启动，基本信息配置准备与启动型号相关的配置信息；

(2)通讯模块从基本信息配置中加载运行信息，通过地址信息，开始创建测试局域网的通讯链路，并从测试局域网订阅本型号的遥测参数，遥测参数数据到达后送入算法模块；

(3)算法模块从基本信息配置中加载运行信息，在遥测参数数据到达后，初始化计算矩阵结构，通过运算生成供电比例值。

(4)供电转换模块为控制设备的驱动机构，当算法模块生成供电比例之后运行，接受供电比例值，按供电比例值重构供电曲线并利用控制设备功能把供电曲线发送到供电设备，实现动态供电。注：供电设备为物理供电设备，通过电缆与卫星连接给卫星供电，测试卫星与测试局域网通过网线连接，卫星测试数据分发到测试局域网。