[发明专利]一种用于微小卫星的集成姿态测量系统

说明书

本发明公开了一种用于微小卫星的集成姿态测量系统，包括安装在微小卫星上的电源、处理器、基于四象限光电探测器的模拟式太阳敏感器、三轴陀螺仪、三轴磁强计与三轴加速度计、跨阻放大器、反向放大器。与现有技术相比，本发明将模拟式太阳敏感器、三轴磁强计、三轴陀螺仪、三轴加速度计集成于一套系统中，使其姿态信息并行输出，为微小卫星提供持续稳定可靠、精度较高的姿态信息，从而使得微小卫星姿态测量的效率高，卫星确定姿态所需的周期较短，姿态控制效率高。

技术领域

本发明涉及卫星姿态测量技术领域，特别是一种用于微小卫星的集成姿态测量系统。

背景技术

重量在1000千克以下的人造卫星统称为“微小卫星”。微小卫星是有明确用途的新一代卫星，相比传统的大卫星，其特点是：新技术含量高、研制周期短(一年左右)、研制经费低(数千万人民币量级)，可以进一步组网，以分布式的星座形成“虚拟大卫星”，重量轻、体积小，再加上批量生产，生产成本低；可以用小型火箭发射，或作为大型火箭的辅助载荷发射，发射成本低。

卫星姿态确定与控制系统是卫星的重要分系统之一，主要有姿态测量、姿态结算和姿态控制三部分组成，其作用是将卫星以一定的精度和稳定度保持在某一个期望的姿态并具有一定的姿态机动和跟踪能力。卫星的姿态确定与控制系统设计的好坏决定了卫星对地观测成像、对地通信、信号转发质量。微小卫星姿控测量系统作为姿态确定与控制系统的重要组成部分，其方案的选择和设计，既要满足微小卫星总体对性能、重量、功耗、体积等方面的要求，又要综合考虑成本、测量精度、可靠性等方面的因素。

现有的微小卫星姿态测量系统体积大、功耗大、成本高、效率低、易受其他部件的信号干扰：磁强计的安装位置距离磁力矩器、飞轮和电源较近，从而使得信号易受这些部件的干扰；陀螺仪的体积大、成本高、功耗高，有违微小卫星的设计要求，即小体积、低功耗，另外它的高功耗使得卫星的消旋时间延长，降低了卫星姿态调整的效率；现有的姿态测量系统中太阳敏感器、磁强计、陀螺仪、加速度计是分离的，姿态信息测量板分别读取这几种敏感器上的姿态信息，使得姿态测量的效率较低，即卫星确定姿态的所需的周期较长，这也就使得卫星的姿态控制效率低。

发明内容

本发明的目的是要解决现有技术问题的不足，提供一种具有小体积、低功耗、大视场角、低成本、姿态信息测量与确定的周期短、效率高、工作持续稳定可靠的用于微小卫星的集成姿态测量系统。

为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：

一种用于微小卫星的集成姿态测量系统，包括安装在微小卫星上的电源、处理器、基于四象限光电探测器的模拟式太阳敏感器、三轴陀螺仪、三轴磁强计与三轴加速度计、跨阻放大器、反向放大器；所述电源与处理器连接用于给处理器供电，所述三轴陀螺仪、三轴磁强计和三轴加速度计通过IIC接口与所述处理器连接用于将测量的微小卫星的姿态信息发送至处理器进行处理；所述模拟式太阳敏感器的输出端与跨阻放大器的输入端连接，所述跨阻放大器的输出端连接反向放大器的输入端，所述跨阻放大器和反向放大器用于将模拟式太阳敏感器输出的四路光电流信号转换成电压信号并进行放大，所述反向放大器的输出端通过用于将放大后的电压信号转换成数字信号的ADC转换器与处理器的SPI接口连接；所述电源还连接有用于将电源电压分别转换为稳定的-2.5V和+2.5V电压的低压差线性稳压器和电荷泵，电荷泵的输入端与与电源连接，电荷泵的输出端与低压差线性稳压器的输入端连接，所述低压差线性稳压器的输出端分别与跨阻放大器、反向放大器和ADC转换器连接。