[发明专利]基于太阳能电池板时分复用的太阳矢量角传感器

说明书

技术领域

本发明涉及航空航天技术领域，具体涉及一种基于太阳能电池板时分复用的太阳矢量角传感器，可用于测量太阳矢量角方向和卫星姿态的检测

背景技术

姿态的实时确定是卫星进行高精度控制的前提和基础，而卫星在轨状态的观测需要获取参考天体的相对位置信息，太阳光具有高亮度、高信噪比、高平行度的特性，使其容易检测且太阳矢量角方向几乎与卫星轨道无关，所以卫星安装太阳矢量角传感器对其进行姿态检测具有重大意义。

目前，应用较为成熟的太阳矢量角传感器主要分为模拟式太阳矢量角传感器和数字式太阳矢量角传感器。模拟式太阳矢量角传感器利用太阳能电池片的光电效应的线性特性，通过太阳能电池片的短路输出电流与光通量的线性关系，得出太阳矢量角方向。数字式太阳矢量角传感器通过图像传感器采集太阳图像，通过数字图象处理获取太阳矢量角方向。

综上所述，现有的模拟式太阳矢量角传感器和数字式太阳矢量角传感器通常为体积较大的卫星设计，均具有体积大、质量大、功耗高的缺点，不适用在对体积、质量、功耗有限制的卫星。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种基于太阳能电池板时分复用的太阳矢量角传感器，在几乎不增加体积、质量和功耗的条件下，实现对太阳矢量角的实时测量。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种基于太阳能电池板时分复用的太阳矢量角传感器，包括太阳能电池板、时分复用电路、处理器、温度检测、信号调理电路和供电输出端口，

所述的太阳能电池板通过分复用电路与信号调理电路相连，时分复用电路、温度检测和信号调理电路的信号输出均输入至处理器，时分复用电路的供电输出口与供电输出端口相连，用于对外供电，提供一定功率的电压输出；

所述的太阳能电池板、时分复用电路、温度检测、信号调理电路和供电输出端口组成一个模组，多个相同的模组与处理器相连实现太阳矢量角的测量及供电功能；

所述的时分复用电路包括串联导通控制开关、并联导通控制开关和电流检测电路，串联导通控制开关串联在太阳能电池板与供电输出端口之间，并联导通控制开关与电流检测电路串联后，与太阳能电池板并联。

优选地，所述串联导通控制开关与并联导通控制开关由可控开关器件构成，可控开关器件包括但不限于场效应管、三极管、模拟开关、继电器。

优选地，所述的电流检测电路由测量直流电流的电路构成，测量直流电流的电路包括但不限于电阻转电压电路、霍尔电流传感器电路。

优选地，所述的温度检测为温度敏感器件构成的温度检测电路，温度敏感器件包括但不限于18B20数字温度传感器、热电偶、热敏电阻。

优选地，其特征在于，所述的处理器采用具有低功耗功能的单片机。

优选地，模组的数量至少为三个以上，且不同模组的太阳能电池板至少有三块以上非共面安装。

本发明的原理是：太阳能电池板的光电流与接收到的太阳光辐射通量成正比，接收到的太阳光辐射通量与太阳光矢量角成正比，利用这个特性就可以通过测量太阳能电池的光电流获取太阳矢量角。本发明采用对太阳能电池板时分复用的方法，使测量与供能完全独立。

本发明具有以下有益效果：

采用卫星上太阳能电池板复用测量太阳矢量角，并通过对太阳能电池板进行时分复用，使测量与供电部分相隔离，从而在不增加质量、体积和功耗的条件下，实现太阳矢量角的测量。本发明具有测量精度高、视场广，对卫星体积、质量、功耗增加少的优点，可用于普通卫星、微纳卫星及皮卫星中。

附图说明

图1为本发明实施例基于太阳能电池板时分复用的太阳矢量角传感器的结构示意图。

图2为本发明基于太阳能电池板时分复用的太阳矢量角传感器在立方星上的太阳矢量角坐标系示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明实施例提供了一种基于太阳能电池板时分复用的太阳矢量角传感器，包括太阳能电池板1、时分复用电路2、处理器3、温度检测4、信号调理电路5和供电输出端口6；

所述的太阳能电池板1通过分复用电路2与信号调理电路5相连，时分复用电路2、温度检测4和信号调理电路5的信号输出均输入至处理器3，时分复用电路2的供电输出口与供电输出端口6相连，用于对外供电，提供一定功率的电压输出；