[发明专利]航天器结构电位主动控制系统及控制方法

权利要求书

1.一种航天器结构电位主动控制系统，其特征在于，包括：

结构电位监测探头，用于获取航天器结构电位，并实时传回地面，所述结构电位监测探头安装在航天器结构表面，并与航天器结构地连接；

空心阴极，用于发射电子束流，所述空心阴极通过气路与贮供单元连接，所述空心阴极通过电路与电源单元连接；

电源单元，用于将航天器一次母线供电转换成空心阴极运行所需的电压，然后分别供给空心阴极、控制单元和贮供单元；

贮供单元，用于提供空心阴极工作所需的工质供应，所述贮供单元通过电源线路与电源单元连接；

控制单元，用于采集电位监测信号，协调贮供单元及电源单元工作，提供空心阴极工作所需的供电及供气条件，从而完成航天器结构电位控制，所述控制单元通过信号线路分别与结构电位监测探头、电源单元和贮供单元连接。

2.根据权利要求1所述的航天器结构电位主动控制系统，其特征在于，所述结构电位监测探头包括电位传感头和信号调理模块，所述信号调理模块连接电位传感头，所述信号调理模块用于连接卫星电位控制单元。

3.根据权利要求1所述的航天器结构电位主动控制系统，其特征在于，所述空心阴极包括充气室、热子、阴极、喷嘴、阳极及电离室，所述充气室与所述电离室一侧相通，所述电离室另一侧的内部设有喷嘴，所述电离室内部的上下两端设有阴极，所述电离室外部的上下两端设有热子，所述电离室的外部设有与所述阴极相对应的阳极，所述充气室连接所述贮供单元，所述阴极与阳极连接所述电源单元。

4.根据权利要求1所述的航天器结构电位主动控制系统，其特征在于，所述电源单元包括滤波电路、阳极电源、点火电源、加热电源，所述滤波电路分别连接阳极电源、点火电源及加热电源，所述阳极电源、点火电源及加热电源并联后，一端用于与卫星电位控制单元相连，另一端与空心阴极相连，所述滤波电路分别连接控制单元和贮供单元。

5.根据权利要求1所述的航天器结构电位主动控制系统，其特征在于，所述贮供单元包括依次连接的高压贮气模块、减压模块与流量调节模块，所述流量调节模块连接空心阴极，所述高压贮气模块、减压模块与流量调节模块分别用于与卫星电位控制单元相连，所述高压贮气模块用于连接预测处理设备，所述高压贮气模块分别连接电源单元和控制单元。

6.根据权利要求1-5任一项所述的航天器结构电位主动控制系统，其特征在于，所述控制单元包括电源模块和处理器模块；

所述处理器模块通过总线分别连接阀门驱动模块、温度调节模块、电源控制模块、信号检测模块、通讯模块和遥测模块，所述遥测模块连接电源控制模块、阀门驱动模块、通讯模块和信号检测模块，所述通讯模块连接信号检测模块、阀门驱动模块和电源控制模块，所述阀门驱动模块连接温度调节模块、电源控制模块和信号检测模块，所述温度调节模块连接所述电源控制模块和信号检测模块，所述电源控制模块连接信号检测模块；

所述电源模块连接处理器模块、阀门驱动模块、温度调节模块、电源控制模块、信号检测模块、通讯模块和遥测模块；

所述电源模块用于连接一次母线供电和开关机控制设备；

所述遥测模块用于连接遥测处理设备；

所述通讯模块用于连接通讯总线；

所述结构电位监测探头连接电源模块、处理器模块、遥测模块、通讯模块、阀门驱动模块、温度调节模块、电源控制模块和信号检测模块，所述电源单元连接信号检测模块；所述贮供单元连接阀门驱动模块、温度调节模块和信号检测模块。

7.一种航天器结构电位主动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）通过结构电位监测探头获取航天器结构电位，并将电位监测结果实时传回地面；

（2）根据任务需求和电位监测结果判断是否开启电位控制系统，如需开启，则上传开机指令；

（3）接收到开机指令后，控制单元控制电源单元中的加热电源供电，给空心阴极预热；

（4）然后，控制单元控制贮供单元供气，同时控制电源单元中点火单元和阳极电源供电，空心阴极发射电子；

（5）最后，控制单元对航天器结构电位测量结果进行判断，如小于预设值则停止工作，如大于预设值，则执行步骤（4）。

8.根据权利要求7所述的航天器结构电位主动控制方法，其特征在于，所述空心阴极预热的时间为4-8分钟。

9.根据权利要求7所述的航天器结构电位主动控制方法，其特征在于，所述空心阴极预热的时间为6分钟。