一种模块化微小型卫星对接机构建模仿真

面向微小卫星在轨服务的连接分离技术的需求,针对一种模块化微小型卫星对接机构,分析其机构原理,推导了机构的运动方程,并利用MATLAB验证机构的运动学模型的正确性,结合仿真定量分析机构可能出现的干涉问题,给出了不干涉条件。为研制用于模块化微小型卫星的对接机构提供一种运动学建模和仿真分析的思路。

模块化卫星的多螺杆连接分析

相对于单螺栓连接或平均受力的多螺栓连接,模块化卫星的多根螺杆连接涉及被连接件的非均匀连接刚度,各螺杆处的不同连接刚度的耦合作用与影响还有待深入分析。本文基于单螺栓的载荷分析方法,通过计算被连接件的连接刚度矩阵参数,并融入到螺杆载荷分析中,从而得到计算螺杆直径与预紧力的公式。最后,给出一个模块化卫星多螺杆连接分析的算例,计算结果显示,使用M3钛螺杆、每个螺杆施加最小1Nm拧紧力矩,可以满足此模块化卫星的使用要求。

模块化热控技术及其在低轨卫星中的应用

针对模块化卫星各模块结构独立且需满足重复分离的要求,以及热耗不均衡分散分布的特点,提出金属基底-阵列碳纳米管热接口、结构板石墨烯涂膜及智能热控涂层散热面的模块化热控技术。该热控技术建立了可重复分离的模块间及受限空间模块内部的高效传热路径,并可自适应外热流变化,从而实现模块化卫星分散式热耗的协同散热。通过热仿真有限元分析模拟了近地圆轨道卫星在轨极端工况下的温度响应,结果满足热控指标要求,验证了模块化热控技术在低轨模块化卫星中的应用。

近场无线能量传输在模块化分离式卫星中的应用分析

模块化分离式卫星是一种通过功能分解、物理分离、供电与通信无线连接等方式实现的新型航天器架构,用于实现传统整体式航天器功能。以能源供给模块和任务载荷模块组成的模块化分离式卫星为例,根据航天器任务和各功能模块供电需求,提出了基于近场无线能量传输技术的模块化分离式卫星架构,分析了其应用的可行性及关键技术。

BD/GPS双模卫星通用导航模块的设计与实现

设计实现了一款BD/GPS双模通用卫星导航模块,可用于包括无人飞行器自主飞行控制与导航在内的多个领域。该模块由包括导航核心模块及外围EEPROM、备用电池、天线接口、输出接口等多个部分组成。通过设计软件测试方案,进行实际测试,证明该模块具有单模/双模组合工作能力、定位速度快,定位精度高、接口丰富等优点,各项性能均达到了指标要求。

分离式模块卫星QoS路由组网协议设计

以分离式模块卫星网络为背景,设计并实现了基于路权重的Qo S分时路由传输协议。定义了最小耗费路径,设计了Qo S保障机制,并以链路权重的大小选择跳转路径,循环更新路由表。仿真对比分析结果表明,该协议可满足网络拓扑结构给定条件下的网络内业务传输的Qo S保障指标,可为分离式模块卫星网络的后期建设提供工程参考。

模块化可重构空间系统研究

模块化可重构空间系统由多个外形尺寸相同的模块组成,具有组织方式灵活、维修操作方便、适应性强等优点,可有效提高空间系统的可维修性,降低空间系统建设成本,满足空间应用的多任务需求。文章对国外模块化可重构空间系统的发展情况进行了介绍,如日本"可重构空间系统"(RSS)、应用"超级机器人"(SuperBot)和应用卫星模块(Satlet)的美国模块化可重构空间系统。针对我国模块化可重构空间系统的发展,建议首先发展模块化异构系统,采用分布式与集中式相结合的控制方法。

即插即用卫星中电子数据表单的设计研究

针对即插即用卫星模块自识别及自适应进行了分析研究,提出一种用于解决即插即用卫星各模块自识别及自适应问题的接口描述设计方法,即基于XML的可扩展电子数据表单设计方法。首先依据要求设计出相应的XML Schema,以卫星太阳能帆板为例,依据XML Schema及太阳能帆板的接口需求设计出帆板的XML文档,并对XML文档进行了分析。研究结果表明,使用可扩展电子数据表单设计方法能有效解决即插即用卫星模块的自检测、自识别及自适应问题,为在轨服务打下基础。

用现场可编程门阵列设计IRIG-B码信号产生器

针对电力系统传统IRIG-B码编码设备体积大、结构复杂等问题,提出一种基于FPGA的IRIG-B码信号产生器的设计方法:首先阐述方法的设计思想;然后重点描述其FPGA硬件电路设计与NiosII软件编程过程。试验结果表明,通过该方法设计IRIG-B码信号产生器可有效缩小设备体积、增强系统稳定性。

异体同构连接分离装置设计与分析

针对在轨服务与维护的航天器需要在轨多次对接与分离的问题,面向微小卫星在轨重复连接分离的技术需求,提出一种新型的异体同构式连接分离装置方案,可实现对接机构主动端与被动端的无差别使用。介绍了异体同构式连接分离装置的原理、组成,给出了该装置的两种导向容差构型方案,并比较了两种导向容差构型的优缺点,最后介绍了两瓣式容差构型的实物验证情况。研究结果表明:该装置可作为航天器在轨服务与维护的对接机构服役,其两瓣式导向容差构型可在保持主动端与被动端“异体同构”特色的前提下增强装置的容差能力。

模块化可重构卫星在轨自重构的分层规划

模块化可重构卫星具有组织灵活、操作方便、适应性强等特点,可以有效降低卫星研制和发射成本、提高卫星对紧急任务的响应速度、延长卫星寿命。重构规划问题对模块的具体移动方式进行求解,是实现自重构需要解决的核心问题之一。针对同构式旋转立方结构,给出其离散运动模型,推导出运动空间求解算法。为降低重构规划问题的不确定性和复杂程度,采用分层规划策略,将规划任务分解为设计中间构型的上层规划和求解实现中间构型移动方式的下层规划,每层规划内部独立进行求解。设计了利用Kuhn-Munkres算法实现上层规划的重构规划算法,使中间构型具有较小的结构跨度,特别适合在轨自重构的重构规划问题求解。仿真结果表明了所提规划策略和所设计规划算法的可行性和有效性。

空间电磁柔性对接技术

针对真空环境下0.5 m范围内、质量为100 kg的模块化卫星在对接过程的姿态调整与相对速度调整问题,提出三电磁铁直列式布局的柔性对接方案,建立基于空间环境的卫星电磁有限元模型,计算卫星空间电磁柔性对接加速靠近阶段与柔性对接阶段带有姿态角度误差的电磁力/力矩;基于牛顿-欧拉方程数值方法解析出卫星对接过程中的动力学特性并与基于刚体动力学的仿真进行对比;仿真结果表明,本设计方案具有作用范围大于0.5 m、俯仰角姿态调整范围≤±0.3°和滚转角姿态调整范围≤±0.4°的条件下实现对接速度小于0.0055 m/s的柔性对接能力。采用Maxwell 3D、MATLAB、ADAMS解决电磁学与动力学耦合计算方法,可用于实时仿真卫星在电磁力作用下的运动学与动力学过程。

多功能出租汽车计价器检定仪研究与应用

CBJ-A多功能出租汽车计价器检定仪研究,是根据JJG517-2016《出租汽车计价器》国家检定规程研制的,是对各类型出租车计价器的计程、续程、计时、永久时钟误差及判断传感器工作是否正常等误差测量的理想装置。