[发明专利]一种卫星燃料余量在轨实时自主计算与控制系统

说明书

本发明涉及一种卫星燃料余量在轨实时自主计算与控制系统，属于卫星燃料余量控制领域；包括智能计算单元、3个温度传感器、压力传感器、贮箱阀门、温度测量单元、压力测量单元、阀门控制单元；其中，智能计算单元通过CAN总线分别与温度测量单元、压力测量单元、阀门控制单元连通；智能计算单元包括先知数据存储模块、星上数据收集模块、燃料自主计算模块和分析决策模块；本发明实现了对卫星燃料剩余量进行在轨分析，实时控制燃料使用情况。

技术领域

本发明属于卫星燃料余量控制领域，涉及一种卫星燃料余量在轨实时自主计算与控制系统。

背景技术

卫星在进行升轨、降轨、轨道倾角调整，以及大角度快速姿态机动时会采用喷气控制，需要消耗燃料。按照国际空间法规定，对于轨道资源有限的卫星，其寿命末期需要进行离轨操作，也要消耗掉一定数量的燃料。卫星燃料剩余量测量是在轨管理的一项重要工作，事关卫星寿命评估和离轨时机的选择。而一般卫星携带的燃料有限且不可再生，若燃料在境外意外泄漏未得到及时处置，将造成灾难性的后果。因此实时掌握卫星所携带燃料的剩余量至关重要。

目前卫星液体燃料剩余量的测量应用较广泛的方法有薄记法和PVT法(压力-体积-温度法)。

薄记法先根据遥测参数和地面标定数据计算推进剂的流量，然后对推力器工作时间累加得到推进剂的消耗量。这种方法比较简单，但是需要基于地面实验数据、在轨历史数据，且要较多的人工参与，且多次叠加存在累计误差，实时性、自主性和测量精度较差。

PVT法是根据卫星上的燃料贮箱内气体压力和温度遥测数据，在地面利用气体状态方程计算出贮箱内气体体积，再由贮箱总体积和液体密度计算出箱内燃料体积和质量。该方法能够测量总的燃料剩余量，且无累计误差，但该方法仍然基于卫星下传的贮箱压力、温度等原始遥测数据，需要在地面人员及监控系统参与下完成，自主性较差，实时性也较差，不利于燃料异常泄漏时的及时控制。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种卫星燃料余量在轨实时自主计算与控制系统，实现了对卫星燃料剩余量进行在轨分析，实时控制燃料使用情况。

本发明解决技术的方案是：

一种卫星燃料余量在轨实时自主计算与控制系统，包括智能计算单元、3个温度传感器、压力传感器、贮箱阀门、温度测量单元、压力测量单元、阀门控制单元；其中，智能计算单元通过CAN总线分别与温度测量单元、压力测量单元、阀门控制单元连通；

3个温度传感器：实现对燃料贮箱温度的测量，并将燃料贮箱温度测量数据发送至温度测量单元：

温度测量单元：接收3个温度传感器传来的燃料贮箱温度测量数据，计算出燃料贮箱温度测量数据平均值T，并将燃料贮箱温度测量数据平均值T发送至智能计算单元；

压力传感器：实现对燃料贮箱压力的测量P，并将燃料贮箱压力测量数据P通过压力测量单元发送至智能计算单元；

智能计算单元：接收温度测量单元传来的燃料贮箱温度测量数据平均值T；接收压力测量单元传来的燃料贮箱压力测量数据P；根据存储的先知数据实时计算燃料余量M，并对燃料消耗情况进行分析，当达到燃料消耗报警门限时，发出关闭阀门指令至阀门控制单元，将贮箱阀门关闭。

在上述的一种卫星燃料余量在轨实时自主计算与控制系统，所述3个温度传感器分别设置在卫星贮箱的顶部、中部、底部。

在上述的一种卫星燃料余量在轨实时自主计算与控制系统，所述智能计算单元包括先知数据存储模块、星上数据收集模块、燃料自主计算模块和分析决策模块；