[发明专利]一种太阳同步轨道卫星电源供电能力预测方法

说明书

本发明公开了一种太阳同步轨道卫星电源系统供电能力预测方法，包括以下步骤：1、获取卫星上n条与供电阵和充电阵的输出功率有关的历史遥测参数数据；2、对所述遥测参数数据按时间标识i进行排序；3、计算卫星电源系统n条有效数据的历史输出功率E_i；4、定义一个卫星运动周期包括卫星处于一个光照区的供电阶段和处于阴影区的不供电阶段，并计算每个卫星运动周期的长度T以及平均周期5、取平均周期作为下一个预测周期，对下一个预测长度为的时间段内的时间点进行输出功率预测。本发明通过历史遥测数据提取卫星运动周期，并利用卫星电源系统供电周期性特征对未来时间段内的卫星供电系统输出功率进行预测。

技术领域

本发明属于计算机领域，涉及一种太阳同步轨道卫星电源的供电能力预测方法。

背景技术

卫星电源是星上产生、储存、变换、调节和分配电能的分系统，其基本功能是通过某种物理变化或者化学变化将光能、化学能或核能转化成电能，根据需要进行储存、调节和变换，然后向卫星各系统供电。目前航天技术进入大规模开发和利用近地空间的新阶段，直接为国民经济和国防建设服务的各种应用卫星，正向高性能、多用途、长寿命方向发展。卫星的有效载荷日益增加，任务复杂多变，因此对电源系统的可靠性也将提出愈来愈高的要求。太阳同步轨道卫星应用最普遍的电源提供方法是太阳能的光伏转换，受卫星轨道条件、空间环境因素的影响，太阳同步轨道卫星在轨期间会多次进出地影区，电源系统供电能力也会因此呈现出连续变化状态，因此，需要一套有效的方法对太阳同步轨道卫星电源的供电能力进行有效预测，以保证卫星发射和在轨运行期间，电源系统供电能力能够满足要求，星上仪器设备能够正常工作。太阳同步轨道卫星在其全寿命周期内需接收地面不同指令，完成相应的任务，而不同任务的能耗需求不尽相同。为了实现卫星任务的提前规划，根据不同时间段内的供电能力对任务进行调度分配，发挥卫星最大工作能力、提高卫星工作效率，也需要一种有效的方法对卫星电源供电能力进行预测。除此之外，利用太阳同步卫星供电能力预测结果，能够对卫星电源的寿命及性能进行评价，为卫星设计者提供数据支撑以改进卫星电源的设计，推动航空航天技术的发展。

由于卫星所处空间环境的特殊性，现有太阳同步轨道卫星供电系统，大多设计采用太阳能电池阵——蓄电池组组合供电方法。卫星一次电源在轨长期工作，在光照期长期负载条件下，供电阵通过分流器为卫星供电，多余能量由分流器送回太阳电池阵以热量形式散出。充电阵则通过充电控制器为蓄电池组充电，多余充电电流由充电控制器送回太阳电池阵以热量形势散出。在光照期短期负载条件下，供电阵通过分流器为卫星供电，充电阵则通过放电调节器为卫星补充供电，若可以满足卫星的能量需求，多余的能量可以通过充电控制器为蓄电池组充电。若太阳能电池阵不能满足卫星的能量需求，蓄电池组通过放电调节器为卫星补充供电。由此可以看出，卫星所能提供的能源均来自供电阵和充电阵，因此，在对卫星供电能力预测时，主要以供电阵、充电阵供输出功率之和为卫星供电能力预测的研究对象。

目前，光伏供电能力预测主要集中在针对地面光伏电站开展，现有预测方法大致可分为两类：一是物理法，即基于太阳辐射强度和光伏发电系统模型的短期预测方法，其以电原理为基础，不需要历史运行数据，但太阳辐射强度的计算和推到较为复杂庞大，需要光伏电站详细的坐标、地形图、功率曲线及其它相关光电转换参数等。二是统计学方法，即通过历史数据进行分析预测。该类方法利用历史气象资料通过一定的数学统计预测理论及方法进行预测，虽然易于实现但对数据要求较高，预测准确度较低。由此可以看出，针对地面光伏电站的供电能力预测方法研究已经得到了广泛关注取得了一定的进展，但以太阳能作为能力来源的卫星供电系统尚未受到普遍关注，相关研究仅仅停留在电源系统设计阶段，国内外学者并未将关注点放到供电能力预测上。由于卫星所处于空间环境的特殊性以及遥测数据的复杂性，很难将现有地面光伏电站供电能力预测方法直接应用到卫星供电能力的预测上，需要对现有技术进行转化与改进，由此可见，目前针对卫星电源供电能力预测方法的研究仍处于空白阶段。