CN116395148B - 一种星箭分离控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种星箭分离控制系统及控制方法，控制方法响应于对卫星进行加电的触发指令，获取与太阳能帆板对应的帆板状态信息，获取与卫星相关的星箭分离状态信息以及获取与星箭分离开关对应的星箭分离开关状态信息；根据帆板展开状态信息、星箭分离状态信息和分离开关状态信息确定卫星的卫星分离状态信息，卫星分离状态信息用于指示当前的卫星分离状态，其中卫星分离状态包括：测试中、分离前、分离中以及分离后；根据所确定卫星分离状态信息，进行相应的卫星分离操作。卫星在不同时机触发上电操作指令的情况下，能够正确地进行相应处理，提高了控制系统安全性。

Description

一种星箭分离控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及卫星技术领域，尤其涉及一种星箭分离控制系统及控制方法。

背景技术

星箭分离是卫星技术领域中的重要控制技术，在星箭分离过程中，需要进行卫星分离、整星上电、展开太阳能帆板以及对日定向等多个操作，从而实现能源自给完成星箭分离的过程。在星箭分离过程中对卫星上电提出了比较复杂的控制要求。例如在火箭点火到星箭分离前的阶段通常由火箭主导，卫星不加电。通常卫星是在卫星从火箭分离后开始进行加电，并进一步进行后续的星箭分离过程。

但是，由于程序控制等原因，星务计算机会在不同时机接收到对卫星进行上电的指令。因此，如果在错误的时机执行了上电以及分离操作，会产生恶劣的后果，安全性较差。

公开号为CN115688390A，名称为一种运载火箭星箭分离时序去任务化设计方法。包括：根据星箭分离方式、首次星箭分离前瞬间火箭的位置与速度、分离速度、卫星的质量与火箭的总质量、卫星在火箭内安装位置、卫星数量自动设计火箭分离时序。

公开号为CN115246492A，名称为一种留轨末级任务规划系统。包括：任务规划装置，用于在留轨末级完成星箭分离后，向留轨末级发送目标探测任务的任务控制信息；留轨末级，与任务规划装置通信连接，用于基于目标探测任务的任务控制信息，控制留轨末级中的姿轨控动力系统完成姿态控制和/或轨道控制，以及控制留轨末级中的探测载荷获取目标探测任务的探测数据，并将探测数据发送至任务规划装置。

发明内容

本发明提供了一种星箭分离控制系统及控制方法，以便卫星在不同时机触发上电操作指令的情况下，能够正确地进行相应处理，提高控制系统安全性。

第一方面，本发明实施例提供了一种星箭分离控制系统，包括：帆板检测器，用于获取太阳能帆板的展开状态信息，其中展开状态信息用于指示太阳能帆板展开到位和未展开到位；星箭分离检测器，用于获取指示星箭分离状态的星箭分离状态信息，其中星箭分离状态包括：分离和未分离；星箭分离开关检测器，其与星箭分离开关连接，用于检测星箭分离开关的分离开关状态信息，其中分离开关状态信息包括：闭合和断开；以及控制终端，其分别连接帆板检测器、星箭分离检测器及星箭分离开关检测器，控制终端根据太阳能帆板的展开状态信息、星箭分离状态信息和分离开关状态信息确定卫星的卫星分离状态信息，其中卫星分离状态信息用于指示当前的卫星分离状态，并且其中卫星分离状态包括：测试中、分离前、分离中以及分离后。

第二方面，本发明实施例提供了一种星箭分离控制方法，包括：

S302、响应于对卫星进行加电的触发指令，获取与太阳能帆板对应的帆板状态信息，获取与卫星相关的星箭分离状态信息以及获取与星箭分离开关对应的星箭分离开关状态信息；

S304、根据帆板展开状态信息、星箭分离状态信息和分离开关状态信息确定卫星的卫星分离状态信息，卫星分离状态信息用于指示当前的卫星分离状态，其中卫星分离状态包括：测试中、分离前、分离中以及分离后；

S306、根据所确定卫星分离状态信息，进行相应的卫星分离操作。

本发明提供了一种星箭分离控制系统及控制方法，控制方法包括：响应于对卫星进行加电的触发指令，获取与太阳能帆板对应的帆板状态信息，获取与卫星相关的星箭分离状态信息以及获取与星箭分离开关对应的星箭分离开关状态信息；根据帆板展开状态信息、星箭分离状态信息和分离开关状态信息确定卫星的卫星分离状态信息，卫星分离状态信息用于指示当前的卫星分离状态，其中卫星分离状态包括：测试中、分离前、分离中以及分离后；根据所确定卫星分离状态信息，进行相应的卫星分离操作。卫星在不同时机触发上电操作指令的情况下，能够正确地进行相应处理，提高了控制系统安全性。

应当理解，发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本发明的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。

附图说明

结合附图并参考以下详细说明，本发明各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素。

图1示出了本发明实施例的一种星箭分离控制系统的结构示意图；

图2示出了本发明实施例的卫星飞行管理程序的结构示意图；

图3示出了本发明实施例的一种星箭分离控制方法的流程图；

图4示出了本发明较优实施例的一种星箭分离控制方法的流程图。

图中：星务计算机101（控制终端）；星箭分离检测器102；星箭分离开关103；星箭分离开关检测器104；太阳能帆板105a和105b；帆板检测器106a和106b；蓄电池107；蓄电池放电开关108；放电控制电路109。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书一个或多个实施例中的技术方案，下面将结合本说明书一个或多个实施例中的附图，对本说明书一个或多个实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本说明书的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书一个或多个实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本文件的保护范围。

需要说明的是，本发明实施例描述的仅仅是为了更加清楚的说明本发明实施例的技术方案，并不构成对本发明实施例提供的技术方案的限定。

图1示出了本发明实施例的一种星箭分离控制系统的结构示意图。参考图1所示，本发明的星箭分离控制系统，包括：

帆板检测器，用于获取太阳能帆板的展开状态信息，展开状态信息包括：展开到位和未展开到位。本实施例中，帆板检测器为两个，第一帆板检测器106a和第二帆板检测器106b。其中，第一帆板检测器106a与第一太阳能帆板105a对应，第二帆板检测器106b与第二太阳能帆板105b相对应。

星箭分离检测器102，用于获取指示星箭分离状态的星箭分离状态信息，星箭分离状态包括：分离和未分离。

星箭分离开关检测器104，其与星箭分离开关103连接，用于检测星箭分离开关103的分离开关状态信息，分离开关状态信息包括：闭合和断开。

星务计算机101（即，控制终端），分别连接第一帆板检测器106a、第二帆板检测器106b、星箭分离检测器102及星箭分离开关检测器104。星务计算机101根据帆板状态信息、星箭分离状态信息和分离开关状态信息确定卫星的卫星分离状态信息。卫星分离状态信息用于指示当前的卫星分离状态。其中，卫星分离状态包括：测试中、分离前、分离中以及分离后。

示例性的，星务计算机101与星箭分离检测器102连接，用于通过星箭分离检测器102检测卫星与火箭是否分离。星箭分离开关103用于控制卫星与火箭的解锁分离，当星箭分离开关103闭合时，启动卫星与火箭的解锁分离。星箭分离开关检测器104与星箭分离开关103连接，用于检测星箭分离开关103的状态（断开或闭合）。此外，星务计算机101与星箭分离开关检测器104连接，用于通过星箭分离开关检测器104检测星箭分离开关103的状态。第一帆板检测器106a与相应的第一太阳能帆板105a连接，用于检测第一太阳能帆板105a的展开状态（即，展开到位或未展开到位）；第二帆板检测器106b与相应的第二太阳能帆板105b连接，用于检测第二太阳能帆板105b的展开状态（即，展开到位或未展开到位）。

示例性的，第一太阳能帆板105a和第二太阳能帆板105b与一次母线连接，用于向卫星提供电力。蓄电池107通过蓄电池放电开关108和放电控制电路109与一次母线连接。星务计算机101与蓄电池放电开关108和放电控制电路109连接，控制蓄电池放电开关108的导通与断开，并且控制放电控制电路109，从而控制蓄电池107的放电。

此外，图2示出了本发明实施例的卫星飞行管理程序的结构示意图。参考图2所示，星务计算机101所运行的卫星飞行管理程序包括：星箭状态获取模块、分离状态确定模块、上电测试模块、分离前程控模块、分离中程控模块以及分离后程控模块。其中，星箭状态获取模块用于通过帆板检测器获取太阳能帆板的展开状态信息。分离状态确定模块用于根据所获取的帆板展开状态信息、星箭分离状态信息和分离开关状态信息确定卫星的卫星分离状态信息。当卫星处于测试中的状态时，上电测试模块能够对卫星进行上电测试。当卫星处于分离前的状态时，分离前程控模块能够运行与卫星分离前的操作指令。当卫星处于分离中的状态时，分离中程控模块能够运行与卫星分离中的操作指令。当卫星处于分离后的状态时，分离后程控模块能够运行与卫星分离后的操作指令。

可选地，分离前程控模块的操作包括：闭合蓄电池放电开关；以及持续监测星箭分离状态信息，以及在星箭分离状态信息为分离状态的情况下，执行分离程控程序。

在本发明实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本发明实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

在以上系统的基础上，提出了一种用于卫星的星箭分离控制方法。图3示出了本发明实施例的一种星箭分离控制方法的流程图。图4示出了本发明较优实施例的一种星箭分离控制方法的流程图。参考图3和图4所示，该方法由星务计算机101执行，该方法包括：

S302：响应于对卫星进行加电的触发指令，获取与太阳能帆板对应的帆板状态信息，获取与卫星相关的星箭分离状态信息以及获取与星箭分离开关对应的星箭分离开关状态信息。

具体地，首先，星务计算机101响应于对卫星进行加电的指令，进入对卫星进行加电的程序。然后，星务计算机101运行的星箭状态获取模块，通过第一帆板检测器106a获取与第一太阳能帆板105a对应的帆板状态信息；通过第二帆板检测器106b获取与第二太阳能帆板105b对应的帆板状态信息。其中，帆板状态信息用于指示第一太阳能帆板105a和第二太阳能帆板105b的展开状态。并且其中，第一太阳能帆板105a和第二太阳能帆板105b的展开状态例如可以是展开到位或未展开到位。

进一步地，星务计算机101通过星箭分离检测器102获取用于指示星箭分离状态的星箭分离状态信息。其中，星箭分离状态例如包括分离和未分离。

此外，星务计算机101通过星箭分离开关检测器104检测星箭分离开关103的分离开关状态信息。其中，分离开关状态信息用于指示星箭分离开关的状态。并且其中，分离开关状态信息例如包括闭合和断开。

S304：星务计算机101根据帆板状态信息、星箭分离状态信息和分离开关状态信息确定卫星的卫星分离状态信息，卫星分离状态信息用于指示当前的卫星分离状态，其中卫星分离状态包括：测试中、分离前、分离中以及分离后。

具体地，星务计算机101运行的分离状态确定模块根据所获取的帆板状态信息、星箭分离状态信息和分离开关状态信息确定卫星的卫星分离状态信息。其中“测试中”表示该卫星目前正处于测试中的状态；“分离前”表示该卫星目前处于分离前的状态；“分离中”表示该卫星目前正处于分离中的状态；“分离后”表示该卫星目前正处于分离后的状态。

进一步优选地，步骤S304可以进一步包括以下步骤：

S3042：访问预先设置的分离状态表，其中分离状态表记录了不同的帆板状态信息、星箭分离状态信息和分离开关状态信息与各个卫星分离状态信息的对应关系。具体地，下面表1示出了分离状态表：

表1

其中，帆板状态信息为“Y”表示至少一个帆板状态为“展开到位”，“N”表示所有帆板状态为“未展开到位”。星箭分离状态信息为“Y”表示目前卫星已经分离，星箭分离状态信息为“N”表示卫星还未分离。分离开关状态信息为“Y”表示星箭分离开关的分离开关状态为闭合，“N”表示星箭分离开关的分离开关状态为断开。

并且进一步参考表1所示，不同的帆板状态信息、星箭分离状态信息和分离开关状态信息与不同的卫星分离状态信息对应。

例如，帆板状态信息为“Y”，星箭分离状态信息为“Y”以及分离开关状态信息为“Y”时，卫星分离状态信息为“分离后”。帆板状态信息为“Y”，星箭分离状态信息为“Y”以及分离开关状态信息为“N”时，卫星分离状态信息为“分离后”。以此类推。

S3044：星务计算机101根据所获取的帆板状态信息、星箭分离状态信息和分离开关状态信息，在分离状态表中确定与所获取的帆板状态信息、星箭分离状态信息和分离开关状态信息对应的卫星分离状态信息。

S306：星务计算机101根据所确定卫星分离状态信息，进行相应的卫星分离操作。

具体地，星务计算机101运行的分离状态确定模块确定卫星处于“测试中”的状态时，通过运行的上电测试模块对卫星进行上电测试。在确定卫星处于“分离前”的状态时，通过分离前程控模块进行与卫星分离前相关的操作。在确定卫星处于“分离中”的状态时，通过分离中程控模块进行与卫星分离中相关的操作。在确定卫星处于“分离后”的状态时，通过分离后程控模块进行与卫星分离后相关的操作。

1）例如，当帆板状态信息和星箭分离状态信息都是“Y”时，此时卫星处于“分离后”的状态，如果此时收到“加电指令”意味着卫星由于某些原因处于异常断电状态。因此分离后程控模块会调用异常断电恢复流程，从而进行异常断电恢复。

2）再例如，当帆板状态信息为“Y”而星箭分离状态信息为“N”时，此时卫星处于测试状态，因此响应于“加电指令”，星载计算机通过上电测试模块对卫星进行上电测试操作。

3）再例如，当帆板状态信息是“N”而星箭分离状态信息也是“N”时，如果此时分离开关状态信息是“N”。则意味着，卫星在帆板未展开到位、星箭未分离以及分离开关处于断开的状态下进入加电程序，从而星务计算机101会判定此时处于上电测试阶段，从而通过上电测试模块对卫星进行上电测试。

4）再例如，当帆板状态信息是“N”而星箭分离状态信息也是“N”时，如果此时分离开关状态信息是“Y”。则意味着，卫星在帆板未展开到位、星箭未分离以及分离开关处于闭合的状态下进入加电程序，从而星务计算机101会判定此时卫星处于分离前的状态，从而通过分离前程控模块进行分离前的操作。

具体地，分离前程控模块的操作，包括：

闭合蓄电池放电开关；以及

持续监测星箭分离状态信息，以及在星箭分离状态信息为“Y”（即星箭处于分离状态）的情况下，执行分离程控程序（即分离中程控模块调用的程序）。

5）再例如，当帆板状态信息是“N”而星箭分离状态信息也是“Y”时，如果此时分离开关状态信息是“N”时，则星务计算机101判定当前卫星处于分离中，且处于断电异常状态，从而通过分离中程控模块调用异常断电恢复流程，并从异常断电状态恢复。

6）再例如，当帆板状态信息是“N”而星箭分离状态信息也是“Y”时，如果此时分离开关状态信息是“Y”时，星务计算机101判定当前卫星处于分离中的状态，从而通过分离中程控模块，调用分离程控程序：

其中分离程控程序包括以下操作：对整星进行初始加电；整星速率阻尼，使卫星停止旋转；对太阳能帆板的电机模块加电，并展开太阳能帆板；在太阳能帆板展开后，完成对日操作；结束分离程控程序。

附图中的流程图和框图，图示了按照本发明各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，所述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

以上描述仅为本发明的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本发明中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本发明中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (8)

1.一种星箭分离控制系统，其特征在于，包括：

帆板检测器，用于获取太阳能帆板的展开状态信息，其中所述展开状态信息用于指示所述太阳能帆板展开到位或未展开到位；

星箭分离检测器，用于获取指示星箭分离状态的星箭分离状态信息，其中所述星箭分离状态包括：分离和未分离；

星箭分离开关检测器，其与星箭分离开关连接，用于检测所述星箭分离开关的分离开关状态信息，其中所述分离开关状态信息包括：闭合和断开；

控制终端，其分别连接所述帆板检测器、所述星箭分离检测器及所述星箭分离开关检测器，所述控制终端根据所述太阳能帆板的展开状态信息、所述星箭分离状态信息和所述分离开关状态信息确定卫星的卫星分离状态信息，其中所述卫星分离状态信息用于指示当前的卫星分离状态，并且其中所述卫星分离状态包括：测试中、分离前、分离中以及分离后，其中

所述控制终端运行的管理程序包括：

星箭状态获取模块，所述星箭状态获取模块通过所述帆板检测器获取所述太阳能帆板的展开状态信息；

分离状态确定模块，所述分离状态确定模块根据所获取的帆板展开状态信息、星箭分离状态信息和分离开关状态信息确定所述卫星的卫星分离状态信息；

上电测试模块，所述卫星处于测试中的状态时，通过运行的上电测试模块对所述卫星进行上电测试；

分离前程控模块，所述卫星处于分离前的状态时，通过所述分离前程控模块运行与所述卫星分离前的操作指令；

分离中程控模块，所述卫星处于分离中的状态时，通过所述分离中程控模块运行与所述卫星分离中的操作指令；以及

分离后程控模块，所述卫星处于分离后的状态时，通过所述分离后程控模块运行与所述卫星分离后的操作指令。

2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述太阳能帆板与一次母线连接，用于向所述卫星提供电力。

3.根据权利要求2所述的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括：

依次连接的蓄电池、蓄电池放电开关及放电控制电路，所述蓄电池通过所述蓄电池放电开关和所述放电控制电路与所述一次母线连接，所述控制终端与所述蓄电池放电开关和所述放电控制电路连接，配置用于控制所述蓄电池放电开关的导通与断开，并且控制所述放电控制电路，从而控制所述蓄电池的放电。

4.根据权利要求3所述的控制系统，其特征在于，所述分离前程控模块配置用于进行以下操作，包括：

闭合所述蓄电池放电开关；以及

持续监测所述星箭分离状态信息，以及在所述星箭分离状态信息为分离状态的情况下，执行分离程控程序。

5.一种星箭分离控制方法，其特征在于，包括：

S302、响应于对卫星进行加电的触发指令，获取与太阳能帆板对应的帆板状态信息，获取与所述卫星相关的星箭分离状态信息以及获取与所述星箭分离开关对应的星箭分离开关状态信息；

S304、根据所述帆板展开状态信息、所述星箭分离状态信息和所述分离开关状态信息确定所述卫星的卫星分离状态信息，所述卫星分离状态信息用于指示当前的卫星分离状态，其中所述卫星分离状态包括：测试中、分离前、分离中以及分离后；

S306、根据所确定的卫星分离状态信息，进行相应的卫星分离操作，其中

步骤S304进一步包括以下步骤：

S3042：访问预先设置的分离状态表，其中所述分离状态表记录了不同的帆板状态信息、星箭分离状态信息和分离开关状态信息与各个卫星分离状态信息的对应关系；

S3044、根据所获取的帆板状态信息、星箭分离状态信息和分离开关状态信息，在所述分离状态表中确定与所获取的帆板状态信息、星箭分离状态信息和分离开关状态信息对应的卫星分离状态信息。

6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述控制终端运行的管理程序包括：

星箭状态获取模块，所述星箭状态获取模块通过所述帆板检测器获取所述太阳能帆板的展开状态信息；

分离状态确定模块，所述分离状态确定模块根据所获取的帆板展开状态信息、星箭分离状态信息和分离开关状态信息确定所述卫星的卫星分离状态信息；

上电测试模块，所述卫星处于测试中的状态时，通过运行的上电测试模块对所述卫星进行上电测试；

分离前程控模块，所述卫星处于分离前的状态时，通过分离前程控模块运行与所述卫星分离前的操作指令；

分离中程控模块，所述卫星处于分离中的状态时，通过所述分离中程控模块运行与所述卫星分离中的操作指令；以及

分离后程控模块，所述卫星处于分离后的状态时，通过所述分离后程控模块运行与所述卫星分离后的操作指令。

7.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，还包括：

闭合蓄电池放电开关；以及

持续监测所述星箭分离状态信息，以及在所述星箭分离状态信息为分离状态的情况下，执行分离程控程序。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，还包括：

对整星进行初始加电；

整星完成速率阻尼，使所述卫星停止旋转；

对所述太阳能帆板的电机模块加电，并展开所述太阳能帆板；

在所述太阳能帆板展开后，完成对日操作。