[发明专利]一种卫星在轨瞬态温度模拟与预测系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种模拟与预测系统，尤其涉及一种卫星在轨瞬态温度模拟与预测系统。

背景技术

目前，卫星在轨温度主要通过热分析的方法进行预测，该方法只能通过预先设定卫星轨道、姿态、星上设备的热耗、加热片的功率等进行某一工况的计算。实际中，卫星运行轨道、运行姿态离目标设定有偏差，设备、加热器工作模式随机变化，这些在轨变化因素使得一般热分析结果与实际卫星在轨温度场分布有较大的误差。故根据实时在轨数据进行瞬态热分析是较理想的卫星在轨瞬态温度预测的方法。

要实现这一功能，除对热分析模型进行参数化外，还应建立完善的数据接口，以便热分析模型能快速更新轨道、姿态、设备工作模式、加热器工作模式等数据，从而快速对卫星瞬态在轨温度进行预测。

发明内容

为了解决现有技术中问题，本发明提供了一种卫星在轨瞬态温度模拟与预测系统，能实时接收卫星在轨运行的轨道、姿态、设备工作设状态、加热器工作状态等数据，用来模拟卫星在轨运行的热状态，对卫星在轨运行时的温度分布进行预测，验证卫星的热设计和主动热控功能。

本发明通过如下技术方案实现：

一种卫星在轨瞬态温度模拟与预测系统，用于输出卫星的瞬态热状态和各测温点的温度值，所述系统包括热控模块、轨道与姿态控制模块、硬件接口模块、软件接口模块和卫星热模型模块；其中，所述热控模块通过模拟量转数字量AD采集模块采集电阻温度量数据，通过数字IO输出加热状态量数据；所述轨道与姿态控制模块通过RS232接口发送轨道与姿态数据、设备开关状态串行数据，接收温度遥测串行数据；所述硬件接口模块通过RS232接口接收轨道与姿态数据、设备开关状态量数据，通过数字IO接收加热状态量数据作为接口模块的输入条件，还通过数字电位器发送电阻温度量数据、通过RS232接口发送温度遥测串行数据；所述软件接口模块对硬件接口模块接收或发送的数据进行处理，将其转换为所述卫星热模型模块能够识别的变量，然后，对卫星热模型模块中的热控分析软件进行初始化并启动所述热控分析软件以及获取所述热控分析软件计算的结果并输出。

作为本发明进一步改进，所述软件接口模块使用Visual Studio 2008进行开发。

作为本发明进一步改进，所述将其换为所述卫星热模型模块能够识别的变量具体为：接收硬件接口模块发送的轨道与姿态数据，并转换为卫星热模型模块能够识别的变量；接收硬件接口模块发送的设备开关状态量数据，并转换为卫星热模型模块的设备热耗；接收硬件接口模块发送的加热状态量数据，并转换为卫星热模型模块的加热片的功率。

作为本发明进一步改进，所述系统有连接工作模式和离线工作模式；在连接工作模式时，接收轨道和姿态数据以及加热状态量数据，以进行在轨温度场模拟，并输出温度量；在离线工作模式时，进行卫星离线热分析。

作为本发明进一步改进，为实现根据设备的热耗、卫星的轨道、姿态以及主动热控来计算卫星的瞬态温度场，将以下数据参数化：轨道和姿态数据；设备、舱板初始温度；设备热耗；加热器加热功耗。

本发明的有益效果是：本发明的卫星在轨瞬态温度模拟与预测系统能模拟卫星在轨运行的热状态，实现了以下功能：（1）卫星热模拟功能，具备卫星热模型设计，能够根据卫星的结构、设备的开关、卫星的轨道以及主动热控等计算卫星的瞬态热状态；（2）温度输出功能，能够输出卫星热模型各测温点的温度值，以帮助判断主动热控；（3）连接工作模式和离线工作模式，连接工作模式时，能够接收轨道与姿态数据数据和加热状态量数据，以进行在轨温度场仿真，并输出温度量；离线工作模式，可进行卫星离线热分析。

附图说明

图1是本发明的卫星在轨瞬态温度模拟与预测系统的功能模块示意图；

图2是本发明的卫星在轨瞬态温度模拟与预测系统的运行流程图。

具体实施方式

下面结合附图说明及具体实施方式对本发明进一步说明。

如附图1所示，卫星在轨瞬态温度模拟与预测系统的由以下功能模块组成：

[系统硬件接口模块]

卫星在轨瞬态温度模拟与预测系统通过RS232接口接收轨道与姿态数据、设备开关状态量数据，通过数字IO接收加热状态量数据作为接口模块的输入条件，还通过数字电位器发送电阻温度量数据、通过RS232接口发送温度遥测串行数据。

[系统软件接口模块]