一种测量卫星太阳翼在轨展开时间的系统和方法与流程

本发明属于卫星太阳翼在轨展开监测领域，涉及一种测量卫星太阳翼在轨展开时间的系统和方法。

背景技术：

1、太阳翼为卫星在轨工作提供主要电源。发射时，一般卫星太阳翼依靠压紧机构折叠于卫星本体上。入轨后，压紧机构释放，由驱动扭簧使各板展开，最终展成一个平面太阳电池阵。目前，卫星太阳翼展开已成为卫星发射成功的重要判据。太阳翼展开时间与飞行程序的制定密切相关，在我国，绝大部分卫星的发射及入轨是通过地面测控站进行测控的，受限于发射场及测控站的地理位置关系，卫星的发射及入轨段测控时间非常有限。因此在有限的卫星发射及入轨段测控时间内，准确获取太阳翼展开时间并据此排布飞行程序，有效利用宝贵的测控资源，具有重要意义。

2、现有技术(如文献：《航天器工程》第28卷第2期文章“航天器刚性太阳翼在轨一维展开时间近似算法”)将太阳翼的在轨展开运动简化为单自由度的刚性运动，利用能量守恒原理，推导了太阳翼在轨展开时间的理论公式，并根据实际工程参数对太阳翼在轨展开时间的理论公式进行简化、拟合，建立了太阳翼在轨展开时间的近似算法。该方法从建模、仿真分析角度近似获取了太阳翼在轨展开时间，未涉及实际测量太阳翼在轨展开时间的方法，因此如何真实测量太阳翼在轨展开时间，并以此来比对验证现有技术的准确度，则是现有技术中有待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种测量卫星太阳翼在轨展开时间的系统和方法，获取太阳翼展开时间，数据可信度高；且图像拍摄间隔可参数设定，并由星上计算机控制执行，使得整个展开过程数据准确。

2、本发明解决技术的方案是：

3、一种测量卫星太阳翼在轨展开时间的系统，包括星务中心计算机、监测相机、太阳翼展开信号采集单元、太阳翼、微动开关、led灯、图像数据传输单元、数传天线和地面站；其中，微动开关和led灯设置在太阳翼上；

4、星务中心计算机：发出第一控制指令至监测相机；向监测相机发送拍摄参数；发出第二控制指令至太阳翼展开信号采集单元；接收太阳翼展开信号采集单元传来的微动开关的状态；根据微动开关的状态判断是否发出太阳翼展开拍摄停止指令至监测相机；

5、监测相机：接收星务中心计算机传来的第一控制指令，加电开机；接收星务中心计算机传来的拍摄参数，根据拍摄参数对太阳翼进行拍摄，生成图像数据，并将图像数据发送至图像数据传输单元；当接收到星务中心计算机传来的太阳翼展开拍摄停止指令后，停止拍摄；

6、图像数据传输单元：接收监测相机传来的图像数据，对图像数据进行编码处理，生成编码后的图像数据，并将编码后的图像数据通过数传天线发送至地面站；

7、地面站：对编码后的图像数据进行解析，并通过图像数据计算太阳翼的展开时间；

8、太阳翼展开信号采集单元：接收星务中心计算机传来的第二控制指令，开机，采集微动开关的状态；并将微动开关的状态发送至星务中心计算机；

9、微动开关与太阳翼展开信号采集单元电连接。

10、在上述的一种测量卫星太阳翼在轨展开时间的系统，所述拍摄参数为监测相机的拍摄间隔，即两张图像间的拍摄时间间隔。

11、在上述的一种测量卫星太阳翼在轨展开时间的系统，图像数据传输单元将图像数据编码成星地传输的数据传输格式。

12、在上述的一种测量卫星太阳翼在轨展开时间的系统，所述微动开关在太阳翼闭合和展开过程中均处于闭合状态；当太阳翼展开到位后，微动开关处于打开状态。

13、在上述的一种测量卫星太阳翼在轨展开时间的系统，所述微动开关的状态包括闭合状态和打开状态；当微动开关的状态为闭合状态时，星务中心计算机不发出太阳翼展开拍摄停止指令，监测相机继续拍摄；当微动开关的状态为打开状态时，星务中心计算机发出太阳翼展开拍摄停止指令至监测相机，监测相机停止拍摄。

14、在上述的一种测量卫星太阳翼在轨展开时间的系统，所述led灯始终在监测相机的拍摄范围内；led灯在太阳翼闭合和展开过程中均处于点亮状态；当太阳翼展开到位后，led灯变为熄灭状态。

15、在上述的一种测量卫星太阳翼在轨展开时间的系统，所述地面站计算太阳翼的展开时间的具体方法为：

16、接收图像数据传输单元传来的编码后的图像数据，获得拍摄的太阳翼展开全过程图像数据；在全过程图像数据中选取太阳翼压紧带弹开的首幅图像和太阳翼展开到位后led灯熄灭的首幅图像；

17、计算上述两张图像区间内的图像总张数，将图像总张数减去1，再乘以拍摄间隔，即为太阳翼的展开时间。

18、在上述的一种测量卫星太阳翼在轨展开时间的系统的测量方法，包括：

19、监测相机加电，完成初始化，设置监测相机的拍摄间隔，即两张图像间的拍摄时间间隔；

20、监测相机执行太阳翼展开拍摄任务，对太阳翼进行拍摄；

21、太阳翼压紧释放装置工作，压紧带弹开，太阳翼逐步展开；

22、对微动开关状态进行判断，当微动开关为闭合状态时，则继续拍摄；当微动开关为打开状态时，则停止拍摄；

23、获取所拍摄的太阳翼展开全过程图像数据；

24、在太阳翼展开全过程图像数据中选取太阳翼压紧带弹开的首幅图像、选取展开到位led灯熄灭的首幅图像；

25、计算两次选取区间内的图像总张数，将图像总张数减去1，乘以图像拍摄间隔，得到太阳翼展开时间。

26、在上述的一种测量卫星太阳翼在轨展开时间的方法，所述微动开关在太阳翼闭合和展开过程中均处于闭合状态；当太阳翼展开到位后，微动开关处于打开状态。

27、在上述的一种测量卫星太阳翼在轨展开时间的系统，所述led灯始终在监测相机的拍摄范围内；led灯在太阳翼闭合和展开过程中均处于点亮状态；当太阳翼展开到位后，led灯变为熄灭状态。

28、本发明与现有技术相比的有益效果是：

29、(1)本发明相对于建模仿真、地面模拟试验等方法，提供一种在轨实测方法，获取太阳翼展开时间，数据可信度高；

30、(2)本发明利用监测相机对整个展开过程进行拍摄，过程直观；

31、(3)本发明以太阳翼压紧装置弹开的图像为起点，以展开到位led灯熄灭图像为终点，展开过程的起始点和终止点准确；

32、(4)本发明图像拍摄间隔可参数设定，并由星上计算机控制执行，使得整个展开过程数据准确。

技术特征：

1.一种测量卫星太阳翼在轨展开时间的系统，其特征在于：包括星务中心计算机、监测相机、太阳翼展开信号采集单元、太阳翼、微动开关、led灯、图像数据传输单元、数传天线和地面站；其中，微动开关和led灯设置在太阳翼上；

2.根据权利要求1所述的一种测量卫星太阳翼在轨展开时间的系统，其特征在于：所述拍摄参数为监测相机的拍摄间隔，即两张图像间的拍摄时间间隔。

3.根据权利要求1所述的一种测量卫星太阳翼在轨展开时间的系统，其特征在于：图像数据传输单元将图像数据编码成星地传输的数据传输格式。

4.根据权利要求1所述的一种测量卫星太阳翼在轨展开时间的系统，其特征在于：所述微动开关在太阳翼闭合和展开过程中均处于闭合状态；当太阳翼展开到位后，微动开关处于打开状态。

5.根据权利要求4所述的一种测量卫星太阳翼在轨展开时间的系统，其特征在于：所述微动开关的状态包括闭合状态和打开状态；当微动开关的状态为闭合状态时，星务中心计算机不发出太阳翼展开拍摄停止指令，监测相机继续拍摄；当微动开关的状态为打开状态时，星务中心计算机发出太阳翼展开拍摄停止指令至监测相机，监测相机停止拍摄。

6.根据权利要求2所述的一种测量卫星太阳翼在轨展开时间的系统，其特征在于：所述led灯始终在监测相机的拍摄范围内；led灯在太阳翼闭合和展开过程中均处于点亮状态；当太阳翼展开到位后，led灯变为熄灭状态。

7.根据权利要求6所述的一种测量卫星太阳翼在轨展开时间的系统，其特征在于：所述地面站计算太阳翼的展开时间的具体方法为：

8.基于权利要求1所述的一种测量卫星太阳翼在轨展开时间的系统的测量方法，其特征在于：包括：

9.基于权利要求8所述的一种测量卫星太阳翼在轨展开时间的方法，其特征在于：所述微动开关在太阳翼闭合和展开过程中均处于闭合状态；当太阳翼展开到位后，微动开关处于打开状态。

10.根据权利要求9所述的一种测量卫星太阳翼在轨展开时间的方法，其特征在于：所述led灯始终在监测相机的拍摄范围内；led灯在太阳翼闭合和展开过程中均处于点亮状态；当太阳翼展开到位后，led灯变为熄灭状态。

技术总结
本发明涉及一种测量卫星太阳翼在轨展开时间的系统和方法，属于卫星太阳翼在轨展开监测领域；包括星务中心计算机、监测相机、太阳翼展开信号采集单元、太阳翼、微动开关、LED灯、图像数据传输单元、数传天线和地面站；监测相机配置太阳翼展开到位用的微动开关和LED灯，其中LED灯始终在监测相机镜头视场范围内。太阳翼展开前及展开过程中，微动开关处于闭合状态，LED灯处于点亮状态。太阳翼展开到位后，微动开关变为弹开状态，LED灯变为熄灭状态；本发明提供一种在轨实测方法，获取太阳翼展开时间，数据可信度高；且图像拍摄间隔可参数设定，并由星上计算机控制执行，使得整个展开过程数据准确。

技术研发人员：马磊,白照广,孙纪文,韩延东,姚舜,丛强
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：2024/2/1