空间太阳电池测量系统及方法

本发明涉及计算机，尤其涉及一种空间太阳电池测量系统及方法。

背景技术：

1、近年来，随着人们对空间领域的不断探索，除了卫星、空间站等空间飞行器外，临近空间长航时无人飞行器（包含平流层飞艇、太阳能飞机等）逐渐成为各国研究热点。其中，太阳电池是长航时无人飞行器在内的空间飞行器的主要能量来源。在设计飞行器能源系统时，受安装面积和重量要求等条件限制，能源非常紧张，因此需要对太阳电池性能参数有准确的测量和标定，以满足空间飞行器能源系统的精确设计。常规的空间太阳电池地面标定方法难以准确模拟空间am0辐射环境，因此需要对太阳电池进行空间am0原位标定。

2、用于对太阳电池进行am0原位标定的方法有高空飞机标定法、高空气球标定法、卫星标定法等。以空间太阳电池高空气球标定法为例，其是指利用高空气球将待标定的空间太阳电池送往海拔35km以上的高空，在太阳光无遮挡地垂直照射到太阳电池表面时，测量太阳电池的相关性能。

3、相关技术中，一般通过控制开关使太阳电池处于充电状态或放电状态，对太阳电池进行测量，每一次测量过程需要对太阳电池进行一次充电或放电，测量效率较低。如何高效地对太阳电池进行空间am0原位标定是目前业界亟待解决的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明实施例提供一种空间太阳电池测量系统及方法。

2、第一方面，本发明提供一种空间太阳电池测量系统，包括：测量板，所述测量板包括信号处理模块、数模转换模块、第一放大模块、电子负载、电流采样模块、电压采样模块、温度采集模块和模数转换模块；

3、所述信号处理模块与所述数模转换模块的数字输入端电连接，所述数模转换模块的模拟输出端与所述第一放大模块的输入端电连接，所述第一放大模块的输出端与所述电子负载的控制端电连接，所述电子负载的第一负载端与待标定电池的正极电连接，所述电子负载的第二负载端与所述电流采样模块电连接，所述电压采样模块与所述待标定电池并联，所述温度采集模块用于采集所述待标定电池的第一温度；

4、所述电流采样模块的输出端、所述电压采样模块的输出端和所述温度采集模块的输出端与所述模数转换模块的模拟输入端电连接，所述模数转换模块的数字输出端与所述信号处理模块电连接；

5、所述信号处理模块用于：

6、基于预设步长和预设步长增加次数，控制目标数字量逐步增加，并输出所述目标数字量至所述数模转换模块；

7、接收所述模数转换模块输出的电流采样数据、电压采样数据和温度采样数据；

8、基于所述电流采样数据、所述电压采样数据和所述温度采样数据，进行数据转换处理，确定电流测量数据、电压测量数据和温度测量数据。

9、可选地，根据本发明提供的一种空间太阳电池测量系统，所述电流采样模块包括第一采样电阻和电压跟随器，所述第一采样电阻的第一端与所述电子负载的第二负载端电连接，所述第一采样电阻的第二端接地；

10、所述电压跟随器用于采集所述第一采样电阻两端的电压，并输出第一采样模拟量至所述模数转换模块，所述第一采样模拟量用于表征所述待标定电池的电流。

11、可选地，根据本发明提供的一种空间太阳电池测量系统，所述电压采样模块包括第二采样电阻与运算放大单元，所述第二采样电阻的第一端与所述待标定电池的正极电连接，所述第二采样电阻的第二端与所述待标定电池的负极电连接；

12、所述运算放大单元用于采集所述第二采样电阻两端的电压，并输出第二采样模拟量至所述模数转换模块，所述第二采样模拟量用于表征所述待标定电池的电压。

13、可选地，根据本发明提供的一种空间太阳电池测量系统，还包括金属导热板，所述金属导热板设置于所述测量板与所述待标定电池之间，所述温度采集模块包括第二放大模块和片状的第一温度传感器，所述第二放大模块固定于所述测量板上，所述第一温度传感器贴敷于所述金属导热板的目标面，所述目标面为金属导热板的朝向所述待标定电池的一面，所述第一温度传感器与所述待标定电池相接触；

14、所述第二放大模块用于采集所述第一温度传感器两端的电压，并输出第三采样模拟量至所述模数转换模块，所述第三采样模拟量用于表征所述待标定电池的温度。

15、可选地，根据本发明提供的一种空间太阳电池测量系统，所述测量板还包括温度控制模块，所述温度控制模块包括驱动单元、制冷制热器和第二温度传感器；

16、所述信号处理模块与所述驱动单元的输入端电连接，所述驱动单元的输出端与所述制冷制热器的控制端电连接；

17、所述第二温度传感器用于采集所述待标定电池的第二温度；

18、所述信号处理模块用于基于所述第二温度和目标温度，输出目标控制信号至所述驱动单元；

19、所述驱动单元用于基于所述目标控制信号，驱动所述制冷制热器进行制冷或制热。

20、可选地，根据本发明提供的一种空间太阳电池测量系统，所述测量板还包括存储模块，所述存储模块包括：安全数码sd卡和带电可擦可编程只读存储器eeprom；

21、所述信号处理模块用于：

22、将所述电流测量数据、所述电压测量数据和所述温度测量数据转存至sd卡和eeprom。

23、可选地，根据本发明提供的一种空间太阳电池测量系统，还包括工控机，所述信号处理模块与所述工控机电连接；

24、所述信号处理模块用于通过串口通信方式将所述电流测量数据、所述电压测量数据和所述温度测量数据转发至所述工控机；

25、所述工控机用于将所述电流测量数据、所述电压测量数据和所述温度测量数据，通过无线通信方式，下发到地面接收站。

26、可选地，根据本发明提供的一种空间太阳电池测量系统，还包括太阳追踪平台，所述太阳追踪平台包括单轴舵机、测试平台和光电传感器，所述测量板和所述光电传感器搭载于所述测试平台上，所述信号处理模块与所述单轴舵机的控制端电连接，所述信号处理模块与所述光电传感器的信号输出端电连接；

27、所述单轴舵机用于调节所述测试平台的仰俯角；

28、所述光电传感器用于采集太阳光的光照信息；

29、所述信号处理模块用于基于所述光照信息和目标光照条件，控制所述单轴舵机动作。

30、第二方面，本发明还提供一种空间太阳电池测量方法，应用于上述任一项空间太阳电池测量系统，包括：

31、基于预设步长和预设步长增加次数，控制目标数字量逐步增加，并输出所述目标数字量至所述数模转换模块；

32、接收所述模数转换模块输出的电流采样数据、电压采样数据和温度采样数据；

33、基于所述电流采样数据、所述电压采样数据和所述温度采样数据，进行数据转换处理，确定电流测量数据、电压测量数据和温度测量数据。

34、本发明提供的空间太阳电池测量系统及方法，通过信号处理模块基于预设步长和预设步长增加次数，控制目标数字量逐步增加，并输出目标数字量至数模转换模块，经由数模转换模块转换成模拟信号后，接入第一放大模块进行放大及滤波，放大及滤波之后的模拟信号接入电子负载的控制端，随着目标数字量的变化，电子负载的导通量也随之变化，进而流过待标定电池的电流也随之变化，随着待标定电池的电流变化，待标定电池的电压也随之改变，以变电流扫电压的方式对待标定电池进行测量，进而信号处理模块可以通过模数转换模块获取电流采样数据、电压采样数据和温度采样数据，进而通过数据转换处理，可以确定电流测量数据、电压测量数据和温度测量数据，避免通过对待标定电池充放电来进行测量，能够实现高效地对太阳电池进行空间am0原位标定。