一种基于模块化的自组织多功能卫星系统

1.本发明涉及基于模块化的自组织多功能卫星系统，适用于空天信息领域。


背景技术：

2.随着太空技术的发展，越来越多的航天器被发射到地球太空轨道，执行特定的任务，但是由于受限于运载火箭的运载能力，很难实现一次性构建大型的空间机构，另外，受限于在轨维护技术，很难进行在轨操作，比如燃料的添加等，导致航天器的质效比较低，阻碍了太空技术的进展。


技术实现要素：

3.为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于模块化的自组织多功能卫星系统。
4.一种基于模块化的自组织多功能卫星系统，包括推进单元、控制单元、测控及通信单元、载荷中的一种或者多种；所述的推进单元、控制单元之间通过刚性连接臂连接；所述的控制单元通过柔性连接臂分别与测控及通信单元、载荷连接；所述的推进单元、控制单元、载荷均设有分布式姿态控制系统、分布式电源系统、分布式测控与通信系统；所述的测控及通信单元设有分布式姿态控制系统、分布式电源系统。
5.所述的推进单元、控制单元、测控及通信单元、载荷通过在轨自主组网或更换。
6.所述的推进单元包括主推进器、分布式姿态控制系统、分布式电源系统和分布式测控与通信系统，所述的推进单元作为一个独立的单元在轨运行，或者和其他的模块一起组成一个整体，并提供动力。
7.所述的控制单元负责数据计算，通过本身的分布式姿态控制系统、分布式电源系统和分布式测控与通信系统独立在轨运行，或者作为一个计算中心负责整个自组织多功能卫星系统复杂计算。
8.所述的测控及通信单元用于自组织多功能卫星系统的通信和地面信息的接收。
9.所述的载荷为一个或者多个，所述的载荷均设有分布式姿态控制系统、分布式电源系统、分布式测控与通信系统，还包括载荷能力的模块。
10.所述的载荷能力的模块包括光学摄像机、sar载荷、通信载荷。
11.所述的刚性连接臂的长短根据预先设计进行修正；刚性连接臂之间通过可伸缩锁紧杆和锁紧头连接。
12.所述的柔性连接臂的中间为数据传输接口，长度根据所要组成的系统的不同而进行修改。
13.所述的柔性连接臂之间通过可伸缩锁紧杆和锁紧头连接。
14.本发明的有益效果：
（1）通过基于模块化的自组织多功能卫星系统研制，可以快速实现空间大型机构的构建。
15.（2）通过基于模块化的自组织多功能卫星系统研制，可以实现对损坏的或者出现问题的模块进行更换而不影响整个系统的运行。
16.（3）通过基于模块化的自组织多功能卫星系统研制，可以通过更换寿命到期的模块而延长系统的在轨工作时间。
附图说明
17.图1是基于模块化的自组织多功能卫星系统结构框图。
18.图2是刚性连接臂的结构示意图。
19.图3是柔性连接臂的结构示意图。
20.图中，刚性连接臂3、可伸缩锁紧杆4、锁紧头5、柔性连接臂6、数据线7。
具体实施方案
21.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的阐述。
22.如图1-3所示，一种基于模块化的自组织多功能卫星系统，包括推进单元、控制单元、测控及通信单元、载荷中的一种或者多种。
23.所述的推进单元、控制单元之间通过刚性连接臂3连接；所述的控制单元通过柔性连接臂6分别与测控及通信单元、载荷连接；所述的推进单元、控制单元、载荷均设有分布式姿态控制系统、分布式电源系统、分布式测控与通信系统；所述的测控及通信单元设有分布式姿态控制系统、分布式电源系统。
24.所述的推进单元、控制单元、测控及通信单元、载荷通过在轨自主组网或更换。
25.所述的推进单元包括主推进器、分布式姿态控制系统、分布式电源系统和分布式测控与通信系统，所述的推进单元作为一个独立的单元在轨运行，或者和其他的模块一起组成一个整体，并提供动力。
26.所述的控制单元负责数据计算，通过本身的分布式姿态控制系统、分布式电源系统和分布式测控与通信系统独立在轨运行，或者作为一个计算中心负责整个自组织多功能卫星系统复杂计算。
27.所述的测控及通信单元用于自组织多功能卫星系统的通信和地面信息的接收。
28.所述的载荷为一个或者多个，所述的载荷均设有分布式姿态控制系统、分布式电源系统、分布式测控与通信系统，还包括载荷能力的模块。
29.所述的载荷能力的模块包括光学摄像机、sar载荷、通信载荷。
30.如图2所示，所述的刚性连接臂3的长短根据预先设计进行修正；刚性连接臂之间通过可伸缩锁紧杆4和锁紧头5连接。
31.如图3所示，所述的柔性连接臂6的中间为数据线7传输口，长度根据所要组成的系统的不同而进行修改。
32.所述的柔性连接臂6之间通过可伸缩锁紧杆4和锁紧头5连接。
33.本发明基于自适应可独立工作的模块为核心，然后通过把每个模块定义一个核心
功能，接着通过模块间的链接在轨进行自主组网形成以不同功能为主的大型空间结构。另外还可以通过更换出故障的核心模块，来进行系统更新，维护整个系统的长时间在轨运行，提高其质效比。其中，分布式的测控及通信单元、分布式姿态控制单元和分布式电源都是必不可缺少的。
34.控制单元是整个系统“大脑”，负责所有数据计算，同时它也通过本身的分布式姿态控制系统、分布式电源系统考核分布式测控与通信系统独立在轨运行，或者作为一个计算中心负责整个系统复杂计算。测控及通信系统主要是以一个自主的，测控和通信能力的模块，其核心功能是负责整个系统通信和地面信息的接收。所述的载荷则是包括了分布式姿态控制系统、分布式电源系统、分布式测控与通信系统和核心的载荷能力的模块，该载荷可以是光学摄像机、sar载荷、通信载荷等。所述的柔性连接臂则是连接于所述的控制单元和所述的测控及通信单元、所述的载荷单元等，其中间为数据传输接口，长度可以根据所要组成的系统的不同而进行修改。
35.上述描述中的实施方案可以进一步通过改变柔性连接臂的形式实现刚性的连接。
36.上述描述中的实施方案可以进一步通过在不同载荷间的连接来实现整个系统的分布式全连接，而不会影响其功能。
37.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。


技术特征：
1.一种基于模块化的自组织多功能卫星系统，其特征在于：包括推进单元、控制单元、测控及通信单元、载荷中的一种或者多种；所述的推进单元、控制单元之间通过刚性连接臂连接；所述的控制单元通过柔性连接臂分别与测控及通信单元、载荷连接；所述的推进单元、控制单元、载荷均设有分布式姿态控制系统、分布式电源系统、分布式测控与通信系统；所述的测控及通信单元设有分布式姿态控制系统、分布式电源系统。2.根据权利要求1所述的一种基于模块化的自组织多功能卫星系统，其特征在于：所述的推进单元、控制单元、测控及通信单元、载荷通过在轨自主组网或更换。3.根据权利要求1所述的一种基于模块化的自组织多功能卫星系统，其特征在于：所述的推进单元包括主推进器、分布式姿态控制系统、分布式电源系统和分布式测控与通信系统，所述的推进单元作为一个独立的单元在轨运行，或者和其他的模块一起组成一个整体，并提供动力。4.根据权利要求1所述的一种基于模块化的自组织多功能卫星系统，其特征在于：所述的控制单元负责数据计算，通过本身的分布式姿态控制系统、分布式电源系统和分布式测控与通信系统独立在轨运行，或者作为一个计算中心负责整个自组织多功能卫星系统复杂计算。5.根据权利要求1所述的一种基于模块化的自组织多功能卫星系统，其特征在于：所述的测控及通信单元用于自组织多功能卫星系统的通信和地面信息的接收。6.根据权利要求1所述的一种基于模块化的自组织多功能卫星系统，其特征在于：所述的载荷为一个或者多个，所述的载荷均设有分布式姿态控制系统、分布式电源系统、分布式测控与通信系统，还包括载荷能力的模块。7.根据权利要求6所述的一种基于模块化的自组织多功能卫星系统，其特征在于：所述的载荷能力的模块包括光学摄像机、sar载荷、通信载荷。8.根据权利要求1所述的一种基于模块化的自组织多功能卫星系统，其特征在于：所述的刚性连接臂的长短根据预先设计进行修正；刚性连接臂之间通过可伸缩锁紧杆和锁紧头连接。9.根据权利要求1所述的一种基于模块化的自组织多功能卫星系统，其特征在于：所述的柔性连接臂的中间为数据传输接口，长度根据所要组成的系统的不同而进行修改。10.根据权利要求9所述的一种基于模块化的自组织多功能卫星系统，其特征在于：所述的柔性连接臂之间通过可伸缩锁紧杆和锁紧头连接。

技术总结
本发明公开了一种基于模块化的自组织多功能卫星系统，包括推进单元、控制单元、测控及通信单元、载荷中的一种或者多种；推进单元、控制单元之间通过刚性连接臂连接；控制单元通过柔性连接臂分别与测控及通信单元、载荷连接；推进单元、控制单元、载荷均设有分布式姿态控制系统、分布式电源系统、分布式测控与通信系统；测控及通信单元设有分布式姿态控制系统、分布式电源系统。本发明基于自适应可独立工作的模块为核心，然后通过把每个模块定义一个核心功能，接着通过模块间的链接在轨进行自主组网形成以不同功能为主的大型空间结构。另外还可以通过更换出故障的核心模块，来进行系统更新，维护整个系统的长时间在轨运行，提高其质效比。效比。效比。


技术研发人员：尚永衡
受保护的技术使用者：浙江大学德清先进技术与产业研究院
技术研发日：2022.12.26
技术公布日：2023/5/4