[发明专利]一种椎柱式模块化卫星平台架构

说明书

一种椎柱式模块化卫星平台架构包括平台标准模块和载荷标准模块，平台标准模块包括椎柱模块、姿轨控模块、通信模块、太阳帆板模块，椎柱模块为椎柱式模块化卫星平台架构的机械支撑模块和平台信息流中枢，椎柱模块包括信息处理机、高速网络交换机、电源和标准接口；姿轨控模块、通信模块、太阳帆板模块以及载荷标准模块通过标准接口与椎柱模块固定连接和信息交流处理，椎柱模块内的电源向姿轨控模块、通信模块、太阳帆板模块和/或载荷标准模块供电。本发明的椎柱式模块化卫星平台架构通过采用椎柱式同轴性构型、交换网络式信息流、并网发电分布式能源流技术，实现了卫星的快速设计、插件式组装调试和批量化生产，促进卫星功能和性能的快速进化。

技术领域

本发明涉及一种卫星平台架构，特别是一种椎柱式模块化卫星平台架构。

背景技术

第一颗卫星发射至今，卫星总体设计技术演变可以划分为三个阶段：(1)传统设计方法；(2)多任务公用平台设计方法；(3)标准化模块化设计方法；

(1)第一阶段：传统设计方法

当空间飞行任务要求和约束条件确定后，卫星的电源、姿态确定与控制、推进、结构、热控、通信、指令与数据处理、载荷等分系统都需要分别进行设计，然后经总体汇总叠加起来。每颗卫星都需要重复上述过程。这种设计方法的优点是卫星能够很好满足所承担的任务。缺点是卫星研制成本很高，研制周期很长。

(2)第二阶段：公用平台设计方法

该方法是指设计一种公用卫星平台和产品体系来实现多种有效载荷的集成。根据不同空间飞行任务需求和约束条件，在公用平台已有技术和产品体系的基础上，对卫星相关分系统进行设计。例如，洛克希德-马丁公司宣称，接收到订单后可以使用其A2100系列平台在18个月内交付卫星。但是，随着卫星应用市场繁荣和领域扩展，卫星种类和数量快速增加，用户对卫星成本和研制进度的苛求使得公用平台设计方法的局限性日益凸显。

(3)第三个阶段：模块化快速响应设计方法

模块化快速响应设计方法就是要通过一系列的软硬件标准，将传统的整体式卫星分解成为以统一接口标准设计的功能模块，以减少卫星集成和测试操作，缩短研制周期，降低成本。美国DARPA提出了ORS(作战及时响应空间)概念和空间即插即用电子设备体系结构(SPA:Space Plug and play Avionics)。目前，国外正在开展基于细胞星构建新型空间系统的研究，如美国DARPA的“凤凰计划”，德国DLR的“iBOSS”项目，英国Surrey的AAReST项目。目前，国内未见类似项目研究的报道。这方面工作，美国一直处于领先地位。而中国在这个方面的工作还尚处于起步阶段，还没有相关产品的公开报道。

发明内容

本发明的技术解决方案是：一种椎柱式模块化卫星平台架构，包括：平台标准模块和载荷标准模块，所述平台标准模块包括椎柱模块、姿轨控模块、通信模块、太阳帆板模块，所述椎柱模块包括信息处理机、高速网络交换机、电源和标准接口；所述姿轨控模块、通信模块、太阳帆板模块以及载荷标准模块通过所述标准接口与所述椎柱模块固定连接和信息交流处理，所述椎柱模块内的电源向所述姿轨控模块、通信模块、太阳帆板模块和/或载荷标准模块供电。

进一步的，所述载荷标准模块为SAR平板天线、辐射计、可见光相机、红外相机、高光谱相机或AIS/ADS模块的一种或几种。

进一步的，所述椎柱模块为1个或多个，多个椎柱模块通过所述标准接口固定连接和信息交流处理；所述姿轨控模块、通信模块、太阳帆板模块和载荷标准模块通过所述标准接口固定连接在多个固定连接的椎柱模块。

进一步的，所述标准接口包括多个并联的高速标准接口和多个并联的低速标准接口，所述信息处理机与高速网络交换机为可逆电连接；每个高速标准接口可逆串联对应的信号处理器后与所述高速网络交换机可逆电连接；每个低速标准接口通过集线器与所述高速网络交换机可逆电连接。