皮衛(wèi)星姿態(tài)控制硬件設(shè)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(fù)雜的任務(wù)簡單化為單一任務(wù)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(fù)雜的任務(wù)。它的這些優(yōu)勢決定了其在科學(xué)研究、商業(yè)應(yīng)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(shè)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(shè)計中的低功耗理念為基礎(chǔ)，實現(xiàn)當(dāng)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(shè)計的目標(biāo)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(dāng)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(shè)計。
　　 姿態(tài)控制系統(tǒng)

3、的硬件中采用降耗設(shè)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(shè)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