[发明专利]用于姿态确定的卫星模块

说明书

一种用于姿态确定的卫星模块(10)包括容纳体(11)，所述容纳体(11)包括至少一个数据采集板(17)和连接接口(14)；与所述数据采集板(17)通信的至少一个第一类型传感器(12)，所述第一类型传感器(12)从太阳传感器、地球传感器、恒星传感器、地平线传感器中选择；和与所述数据采集板(17)通信的至少一个第二类型传感器(13)，所述第二类型传感器(13)与所述第一类型传感器(12)不同，所述第二类型传感器(13)从太阳传感器、地球传感器、恒星传感器、地平线传感器中选择。所述连接接口(14)安装在所述容纳体(11)的第一面(19)上，所述第一类型传感器(12)安装在所述容纳体(11)的第二面(20)上，所述第二类型传感器(13)安装在所述容纳体(11)的第三面(21)上。

技术领域

本发明涉及一种用于姿态确定的卫星模块，即用于确定卫星在空间中如何定向。姿态确定模块(AD)可用作卫星中姿态确定和控制系统(ADCS)的一部分。

背景技术

ADCS系统确定卫星的姿态，以便设置和/或校正姿态，使卫星能够完成其被送入轨道或发射到太空的任务。

AD姿态确定通常委托给能够测量和处理特定物理量的传感器和处理器，以处理卫星相对于相对参考系统(例如与卫星或地球一体)或惯性参考系统(例如与星体一体)的空间方位的准确信息。

通常用于姿态确定的传感器包括测量地球磁场强度和方向的磁力计、陀螺仪、识别太阳方向和/或位置的太阳传感器、识别和确认一组恒星的恒星传感器、识别指向地球中心方向的地球传感器和识别地球地平线的地平线传感器。

通过将来自两个或更多个所述传感器(优选地来自至少三个所述传感器)的信息组合在一起，可以确定卫星在空间中的方位。

传感器安装在卫星上，以便它们可以在卫星的运行寿命或任务期间执行其功能。

由于每种类型的传感器都被设计用于探测特定的量，因此每个传感器通常是一个独立的传感器，也就是说它是一个能够独立于其他传感器运行的传感器，并且需要一个专用连接，来与ADCS系统在电源方面(当必要时用于传感器运行)和数据传输方面进行交互。

每种类型的传感器都安装在卫星上最合适的位置，以在任务期间探测其设计的特定信息。

申请人已经注意到，因此AD系统的传感器的位置非常关键，并且经常需要预先知道卫星将要执行的任务的细节以及卫星在任务期间必须采取的姿态。

举例来说，申请人已证实，由于地球球体在距地球表面约500公里的距离处具有约85度的角直径，因此恒星传感器(通常为照相机或长焦照相机)通常具有非常小的视场(FOV)，例如具有介于4度和7度之间的角直径，以确保框定一部分星体，无论其大小如何，都不受地球球体、太阳或地表反照率的影响。

鉴于恒星传感器的视场有限，需要仔细选择卫星上设置恒星传感器的部分，确保在任务期间恒星传感器不是朝向地球而是相对于地球在相反的一侧转动。在特殊任务的情况下，可能需要设置一个以上的恒星传感器，这在设计方面(必须为额外的恒星传感器提供额外的专用连接)和成本方面都具有非常大的负担。在这方面，申请人实际上已经证实，恒星传感器必须非常灵敏(因此很昂贵)，才能辨别出光线昏暗的恒星，因为不可能先验地保证在有限视场内形成的恒星部分包括明亮的星体。

类似地，申请人已经证实，由于从地球附近看太阳的角直径约为0.5度，必须小心放置太阳传感器，以防止地表反照率掩盖或扭曲太阳传感器的读数。在任何情况下，通常需要校正太阳传感器的读数，以便通过数学模型把地表反照率计算在内，这些数学模型试图在季节变化时和相对位置相对于地球发生变化时描述地表反照率。这些数学模型除了需要来自AD系统的高计算成本外，并不总是可靠的，并且无法把数学模型中未考虑但能够影响实际反照率的事件计算在内。因此，即使是太阳传感器，有时也需要在卫星上准备和设置一个以上的传感器，以便能够保证确定太阳的位置，同时增加设计和至少部分成本。