[发明专利]一种光学成像类小卫星总体设计与任务分析方法

说明书

本发明提供一种光学成像类小卫星总体设计与任务分析方法，从光学成像类小卫星特点出发，首先进行了质量预算、功耗预算、测控链路预算、数传链路预算和成本预算；然后结合任务进行了卫星能量平衡分析与电源系统分析，卫星成像能力分析，卫星姿态确定精度、指向精度和稳定度精度分析，最后是进行卫星电气接口统计，卫星数据接口统计、卫星热接口统计。该方法内容全面、条理清晰、化繁为简，可为卫星总体设计人员提供了设计思路，在卫星设计与研制领域具有很好的应用前景。

技术领域

本发明涉及航天器设计领域，特别地，涉及一种光学成像类小卫星总体设计与任务分析方法。

背景技术

卫星总体设计与任务分析涉及到多学科设计、分析内容，以及工程实践中必须考虑的多种设计因素，是一项综合性的、复杂的系统工程。卫星总体设计的各总体参数所选取的数值对卫星的整体性能、卫星系统的可靠性、卫星系统的费用和研制难度都有着决定性的作用。

对于卫星总体设计阶段，系统设计目标具有模糊性、主观性等特点导致卫星系统的总体设计的设计参数存在很多的不确定性，因此很难给出一个标准的卫星总体设计与任务分析方法，因此这方面的公开文献很少。

发明内容

针对光学成像类小卫星的技术特点，结合实际工程经验，本发明提供一种光学成像类小卫星总体设计与任务分析方法，可直接用于光学成像类小卫星的总体设计阶段，为卫星工程设计人员提供参考。该方法实现了卫星设计的条缕分析，化繁为简，解决了卫星研发过程中的耦合性和复杂性难题，工程实际应用中证明该方法设计步骤递进清晰、结果正确合理、设计速度快，可为进一步的卫星工程研制奠定坚实的基础。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种光学成像类小卫星总体设计与任务分析方法，包括以下步骤：

第一步、卫星质量预算

设待设计的光学成像类小卫星由N种部件组成，各种部件的数量分别为x_i个，各种部件的单重分别为w_i，则卫星总质量W为：

W＝∑x_i·w_i，i∈[1,N] (1)

第二步、卫星功耗预算

针对待设计的光学成像类小卫星，根据设计任务需求给定卫星的轨道周期T₀。针对待设计的光学成像类小卫星，用户自定义卫星的各种工作模式，定义各种工作模式下，卫星上的各耗能设备的工作状态以及各工作模式下卫星的工作时间。接下来根据用户输入的卫星的各种工作模式以及各单个工作模式下卫星的工作时间，计算输出卫星的各单个工作模式下的卫星功耗值，包括稳态常值功耗、峰值功耗、用户自定义的卫星功耗、卫星的单轨总能耗。

(1)计算单个工作模式下的卫星功耗值；

设待设计的光学成像类小卫星包括M种耗能设备，在用户自定义的任意一种卫星工作模式下，假设卫星各种耗能设备参与工作的数量为y_i个，各种耗能设备的功耗分别为p_i(单位：W)，则该单个工作模式下卫星功耗P(单位：W)为：

P＝∑y_i·p_i，i∈[1,M] (2)

需要说明的是，在任意一种卫星工作模式下，卫星各耗能设备的工作状态都是用户设置的，卫星各耗能设备的功耗是用户自定义确认的。如：载荷部分通常平时不开机，功耗取0(对于特殊要求的按照稳态功耗计算)，太阳电池阵取0，结构与机构部分取0；反作用飞轮工作时，数量按照最大取3计算，磁力矩器仅用于飞轮卸载时一般不计算，取为0。