皮衛(wèi)星姿態(tài)控制硬件設計.pdf

1、皮衛(wèi)星集成度高、體積小、質(zhì)量輕、功耗低、研制周期短、成本低、機動性強，在衛(wèi)星軌道上形成星群以編隊飛行并可把復雜的任務簡單化為單一任務分配給星群中的單個小衛(wèi)星，實現(xiàn)衛(wèi)星之間的資源與信息共享，完成立體成像、分布式空間測量等較復雜的任務。它的這些優(yōu)勢決定了其在科學研究、商業(yè)應用上均將發(fā)揮重要作用。
　　 姿態(tài)控制硬件系統(tǒng)是皮衛(wèi)星的重要組成部分，它實現(xiàn)整星姿態(tài)的確定和控制。論文中設計的皮衛(wèi)星姿態(tài)控制硬件系統(tǒng)包括控制系統(tǒng)和傳感器系統(tǒng)兩大部

2、分，控制系統(tǒng)以皮衛(wèi)星設計中的低功耗理念為基礎，實現(xiàn)當前姿態(tài)的確定、判斷姿態(tài)誤差并通過執(zhí)行機構(gòu)調(diào)整姿態(tài)；傳感器系統(tǒng)主要實現(xiàn)姿態(tài)參數(shù)的測量并發(fā)送給姿態(tài)控制系統(tǒng)。設計的目標是通過太陽矢量和地磁場矢量實現(xiàn)雙矢量定姿，將慣性敏感器作為重要補充，采取主動磁控方式來控制衛(wèi)星姿態(tài)，最終實現(xiàn)適用于皮衛(wèi)星姿態(tài)確定與控制的低功耗硬件系統(tǒng)。由于太陽敏感器在衛(wèi)星中的使用已經(jīng)相當成熟，所以文中重點研究控制系統(tǒng)、磁強計和慣性敏感器的設計。
　　 姿態(tài)控制系統(tǒng)

3、的硬件中采用降耗設計；傳感器系統(tǒng)使用單指令周期MCU來提高實時性，與通常的MCU相比較速度提高12倍左右；采用多層鋪地隔離電磁干擾、單板非層疊結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)小體積的磁強計；慣性敏感器設計中實現(xiàn)了高穩(wěn)定度、高效能的溫度控制使用溫度控制以穩(wěn)定其性能，溫度穩(wěn)定度約控制在0．015攝氏度；冷備份磁強計以防止它在粒子輻照下?lián)p壞，提高系統(tǒng)在太空中的可靠性。
　　 通過本論文的工作，將皮衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)的整體功耗降低為原來的一半，實現(xiàn)了姿控中的傳