一种空间站运行参数监测系统的制作方法

1.本发明属于空间站运行技术领域，具体涉及一种空间站运行参数监测系统。


背景技术：

2.空间站(space station)又称太空站、航天站，是一种在近地轨道长时间运行、可供多名航天员巡访、长期工作和生活的载人航天器。空间站分为单模块空间站和多模块空间站两种。单模块空间站可由航天运载器一次发射入轨，多模块空间站则由航天运载器分批将各模块送入轨道，在太空中将各模块组装而成。在空间站中要有人能够生活的一切设施，空间站不具备返回地球的能力。
3.为了观测空间站是否正常运行，需要对空间站的多个参数进行监测，因此需要相应的监测系统。


技术实现要素：

4.鉴于上述问题，本发明提供克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种空间站运行参数监测系统。
5.为解决上述技术问题，本发明提供了一种空间站运行参数监测系统，包括：
6.空间站，用于执行预设空间运行命令；
7.运行参数获取模块，用于获取所述空间站的运行参数；所述运行参数获取模块与所述空间站连接；
8.实验工作建立模块，用于根据所述运行参数获取模块所获取的运行参数建立所述空间站的实验工作；所述实验工作建立模块与所述运行参数获取模块连接；
9.运行模型存储模块，用于存储所述空间站的运行模型；
10.控制模块，分别与所述运行参数获取模块、所述实验工作建立模块和所述运行模型存储模块连接。
11.优选地，所述空间站为三阶魔方式空间站。
12.优选地，所述三阶魔方式空间站具有三个互相垂直且相交于一固定点的固定轴以及六个旋转面，相对的两个所述旋转面分别与对应的所述固定轴铰接并绕所述固定轴旋转。
13.优选地，所述旋转面包括固定块和转动块，所述固定块与所述固定轴连接，所述转动块绕所述固定块布置。
14.优选地，还包括：测温模块，所述测温模块用于检测所述空间站的温度；所述测温模块分别与所述空间站和所述控制模块连接。
15.优选地，还包括：第一时间模块，与所述测温模块连接。
16.优选地，所述测温模块由若干热敏电阻构成，所述热敏电阻分别贴于所述时间模块的外壳内壁上。
17.优选地，还包括：最小单位时序产生模块，与所述控制模块连接。
18.优选地，还包括：第二时间模块，与所述最小单位时序产生模块连接。
19.优选地，还包括：温度系数补充模块，与所述最小单位时序产生模块、所述控制模块和所述运行参数获取模块连接。
20.本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：本技术提供的一种空间站运行参数监测系统可以对空间站进行实时监测，保证空间站的正常运行。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
22.图1是本发明实施例提供的一种空间站运行参数监测系统的连接示意图；
23.图2是本发明实施例提供的一种空间站运行参数监测系统的连接示意图；
24.图3是本发明实施例提供的一种空间站运行参数监测系统的连接示意图；
25.图4是本发明实施例提供的一种空间站运行参数监测系统中空间站的示意图；
26.图5是本发明实施例提供的一种空间站运行参数监测系统中空间站的平面状态示意图；
27.图6是本发明实施例提供的一种空间站运行参数监测系统中测温模块的示意图；
28.图7是本发明实施例提供的一种空间站运行参数监测系统的时序示意图；
29.图8是本发明实施例提供的一种空间站运行参数监测系统中空间站的平面状态示意图；
30.图9是本发明实施例提供的一种空间站运行参数监测系统中空间站的平面状态示意图；
31.图10是本发明实施例提供的一种空间站运行参数监测系统中空间站的平面状态示意图；
32.图11是本发明实施例提供的一种空间站运行参数监测系统中空间站的平面状态示意图；
33.图12是本发明实施例提供的一种空间站运行参数监测系统中空间站的平面状态示意图；
34.图13是本发明实施例提供的一种空间站运行参数监测系统中空间站的平面状态示意图。
具体实施方式
35.下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
36.在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领
域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
37.除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
38.如图1
‑
13，在本技术实施例中，本发明提供了一种空间站运行参数监测系统，包括：
39.空间站1，用于执行预设空间运行命令；
40.运行参数获取模块2，用于获取所述空间站1的运行参数；所述运行参数获取模块2与所述空间站1连接；
41.实验工作建立模块3，用于根据所述运行参数获取模块2所获取的运行参数建立所述空间站1的实验工作；所述实验工作建立模块3与所述运行参数获取模块2连接；
42.运行模型存储模块4，用于存储所述空间站1的运行模型；
43.控制模块5，分别与所述运行参数获取模块2、所述实验工作建立模块3和所述运行模型存储模块4连接。
44.在详细介绍本发明之前，需要说明的是，本发明所要解决的技术问题是如何提供一种具有监测功能的空间站运行参数监测系统，基于该问题，本发明是在现有的各硬件基之上进行组合创新，也即将现有技术中的各已知器件、单元、模块进行组合，如包括空间站、运行模型存储模块及控制模块以及各部件内部的器件，通过通讯连接的方式进行连接，进而构成本发明的空间站运行参数监测系统，可以理解本发明是一种组合创新，并不限定各已知器件、单元、模块的具体硬件结构、以及内部的现有已知程序，也即采用现有的具有对应执行功能的硬件器件均适用于本技术。
45.在本技术实施例中，当空间站1运行过程中，运行参数获取模块2实时获取所述空间站1的运行参数，比如运行高度、运行速度、偏转角度等等；实验工作建立模块3根据所述运行参数获取模块2所获取的运行参数建立所述空间站1的实验工作，此实验工作是根据运行参数建立的空间站1的实际运行模型；运行模型存储模块4内部存储有所述空间站1的运行模型，此运行模型是操作人员预先存储的或者定期向其发送的期望运行模型；控制模块5判断所述运行模型存储模块4中存储的运行模型是否触发，也即判断空间站1的实际运行模型是否与期望运行模型相符合，当相符合时，认为期望运行模型被触发，此时所述控制模块5控制所述实验工作建立模块3建立所述空间站1的实验工作；当不相符合时，则认为期望运行模型未被触发，此时所述控制模块5控制所述运行参数获取模块2获取所述空间站1的运行参数。
46.在本技术实施例中，所述空间站1为三阶魔方式空间站。
47.在本技术实施例中，空间站1为如图4所示的三阶魔方式空间站。具体地，该三阶魔方式空间站具有三个互相垂直且相交于一固定点的固定轴(未示出)以及六个旋转面11，相对的两个所述旋转面11分别与对应的所述固定轴铰接并绕所述固定轴旋转。
48.在本技术实施例中，所述旋转面11包括固定块12和转动块13，所述固定块12与所述固定轴连接，所述转动块13绕所述固定块12布置。
49.如图5，在本技术实施例中，1处为固定块12，2、3处为转动块13，每个面颜色分别为：红、橙、蓝、绿、白、黄。1处只有一种颜色，2处有两种颜色组成，3处有三种颜色组成。上述六种颜色只是为了从视觉上区分空间站1的六个面，在实际操作中只需要用一定的标识即
可，并不影响本技术的实施效果。
50.在本技术实施例中，实验工作建立模块3可以根据空间站1实际的实验安排时序建立模型标的，以空间站1各面外太阳能板翻转实验为例说明模型标的a的建立过程：
51.某次一天中需要触发翻转的时间为：
52.8:20
‑‑
9:05
‑‑
9:15
‑‑
10:00
‑‑
10:20
‑‑
11:05
‑‑
11:15
‑‑
12:00
‑‑
14:00
‑‑
14:45
‑‑
15:40
‑‑
15:50
‑‑
16:35
‑‑
16:45
‑‑
17:30；可以以“5分钟”这个最大公约数为最小计时单位，那么上述时间段从早上8：20至下午17：30分历经9小时10分钟，即是550分钟，若以“5分钟”为最小单位，那么需要借助110个最小单位来完整表达上述时间，如果以二进制为单位，那么需要2
n
>＝110求得n＝7。
53.以8：20为起点0(十进制)的话(即表达为0000000(二进制))，那么下一个时间是9：05分，需要0起点(8：20)经过9个最小计时单位，即1001，以此类推可以得到以下表：
54.时间十进制二进制(n＝7位)8：20000000009:05910019:15111010010:00201100010:202410000111:053310001111:153510110012:0044100010014:0068100110114:4577100111115:4079101100015:5088101101016:3590110001116:4599110010117:301011101110
55.在本技术实施例中，在上述表建立基础上，从实际的空间站太阳能板翻转触发参数实验中抽取n＝7个主因素参数(例如日照强度、避光值等)，记为a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7，并且将这些参数与实际的硬件联系起来：以a1日照强度参数值为例，当相应的空间站外太阳能板接收到的日照强度大于上限值y时，则使a1＝1，否则a1＝0；其它的各参数a2、a3、a4、a5、a6、a7按照a1的方法，与实际硬件环境建立联系。
56.在n参数状态硬件接收建立的前提下，同时读取a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7值，如果满足模型标的a条件(即表中的二进制码)，那么实验工作b开始。
57.首先定义：
[0058]“上”操作：右侧面顺时钟旋转90度；；
[0059]“勾”操作：顶层旋转面顺时钟旋转90度；；
[0060]“下”操作：右侧面逆时钟旋转90度；
[0061]“回”操作：顶层旋转面逆时钟旋转90度；
[0062]
第一面操作
[0063]
对空间站1的右侧面及顶层面依次完成操作：“上”、“勾”、“下”、“回”操作，然后读取状态值(即顶层2处固定块12的状态及3处固定块12的状态)如图8所示(记为状态1)：
[0064]
如图8，图中黑色代表该层颜色被取代，白色代表颜色仍然为顶层色。此时的状态反映了实验工作b在某一面上进行的第一次“上”、“勾”、“下”、“回”操作。如果空间站实验工作b循环结束(即回到了初始的模型状态)，则进入下一轮实验工作b循环；如果否，此时可以设定了一个最高优先级主控命令c来中止循环操作，这样做的目的是：某一次实验进行到此，主控台那边认为已经达到了实验目的没有必要进入一轮循环，就可以给出主控命令c来终止。
[0065]
接着进入实验工作b循环，接着使能空间站1右侧面及顶层面完成操作：“上”、“勾”、“下”、“回”操作，然后读取状态值如图9所示(记为状态2)：此时的状态反映了实验工作b在某一面上进行的第二次“上”、“勾”、“下”、“回”操作。接下来流程与上述一致。读取到的状态图如图10
‑
13所示。
[0066]
在本技术实施例中，还包括：测温模块6，所述测温模块6用于检测所述空间站1的温度；所述测温模块6分别与所述空间站1和所述控制模块5连接。
[0067]
在本技术实施例中，测温模块6由若干个热敏电阻构成，用于测量空间站1工作时的外界温度。为提高测量精度，设计时可以适当增加热敏电阻的数量，计算时取其平均值。以6片热敏电阻为例：分别将这6片热敏电阻贴于空间站1外壳的a、a1、b、b1、c、c1面的内壁上。当空间站1工作的外界环境温度t发生变化时，6片热敏电阻的阻值亦会发生变化，取其平均值便可得到相应的阻值r，通过热敏电阻生产厂商提供的“温度t——阻值r”特征曲线便可建立数据转换关系。此测温模块6测量的结果传输给控制模块5进行相应处理，保证空间站1的正常工作。
[0068]
在本技术实施例中，还包括：第一时间模块7，所述第一时间模块7与所述测温模块6连接。
[0069]
在本技术实施例中，在实验工作b建立方案中，在运行参数获取模块2接收参数的前提下，同时读取a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7值，如果满足模型标的a条件(即表中的二进制码)，那么实验工作b开始。为实现“同时”读取的精度，可以在空间站1中采用第一时间模块7，比如高精度原子钟作为外源来实现。在本技术实施例中，所述测温模块6中的热敏电阻分别贴于高精度原子钟的外壳内壁上，可以对高精度原子钟的工作温度进行监测，保证其工作正常以及提供时间的精度。
[0070]
在本技术实施例中，还包括：最小单位时序产生模块8，所述最小单位时序产生模块8与所述控制模块5连接。
[0071]
在本技术实施例中，最小单位时序产生模块8用于产生如上述的最小计时单位(5分钟)，为控制模块5的正常工作提供参考。
[0072]
在本技术实施例中，还包括：第二时间模块9，所述第二时间模块9与所述最小单位时序产生模块8连接。
[0073]
在本技术实施例中，最小单位时序产生模块8所产生的最小计时单位为基于第二时间模块9做外参考源的基础上产生，第二时间模块9为高精度原子钟。
[0074]
在本技术实施例中，还包括：温度系数补充模块10，所述温度系数补充模块10与所
述最小单位时序产生模块8、所述控制模块5和所述运行参数获取模块2连接。
[0075]
在本技术实施例中，温度系数补充模块10完成最小单位时序产生模块8的频率信号输出的修正功能，并将补偿后的频率信号输送至运行参数获取模块2。
[0076]
在本技术实施例中，来自于高精度原子钟(第一时间模块7和第二时间模块8可以共用一个高精度原子钟)的频率输出信号fo送至dds(dds信号发生器)的外部参考时钟端，用于为dds提供时基参考；来自于测温模块6的外界环境温度信息t送至控制模块5，用于控制模块5对环境温度t变化进行判断，一旦t发生变化，控制模块5将对dds进行频率修正，其具体修正的方法如下：假如高精度原子钟的温度系数为 1e
‑
12，即外界环境温度t每升高10c将引起高精度原子钟输出信号fo频率稳定度发生 1e
‑
12量级的变化。以fo＝10mhz为例，t变化10c，则f/fo＝ 1e
‑
12，即f＝( 1e
‑
5)hz＝10hz，控制模块5需要对dds进行负反馈(
‑
1e
‑
5)hz＝
‑
10hz的修正。
[0077]
在实施例中，采用的dds芯片为ad9854，以10mhz参考时基为例，当不用内部pll锁相环时，它的最小频率分辨率为10mhz/248(4e
‑
8)hz。控制模块5根据dds的控制时序，输出相应的电平信号作用于dds使其输出频率发生改变，同时将测温模块6测量得到温度t参数值转化为相应频率修正值，给dds内部的48位频率寄存器进行
‘0’
、
‘1’
填充，比如某一时刻高精度原子钟输出的频率值为10mhz，该系统的温度系数为 1e
‑
12，温度检测模块发送至控制模块5的环境温度信息为升高10c，那么此时控制模块5需要对dds进行负反馈处理，即对dds进行10mhz
‑
10 hz频率控制输出，它是这样工作的：高精度原子钟输出的f0＝10mhz输送至dds的时基参考端，dds内部对其进行2倍频处理，即dds实际工作的频率为20mhz，在上述提及的48位频率寄存器中，假如控制模块5对其48位全部置
‘1’
，则dds控制模块5的时序控制信号下，将输出20mhz的频率，同样的道理，假如控制模块5对其48位全部置
‘0’
，则dds控制模块5的时序控制信号下，将输出0mhz的频率。此时欲要输出10mhz
‑
10 hz频率信号，则相应的48位频率寄存器的值应为：(10mhz
‑
10 hz)*248/20mhz 140737488355187(d)＝7fffffffff73(h)＝11111111111111111111111111111111111111101110011(b)，控制模块5在dds时序控制信号下，将48位频率控制字写入dds中，dds则相应输出修正后的频率信号，即补偿输出f1至运行参数获取模块2。
[0078]
在最小单位时间t＝5分钟周期信号作用下，在t1、t2时刻及后续的每隔最小单位5分钟，控制模块5分别同时读取运行参数获取模块2，如果满足模型标的a条件，那么就按计划实施实验工作b。
[0079]
本技术提供的一种空间站运行参数监测系统可以对空间站进行实时监测，保证空间站的正常运行。
[0080]
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。以上所述仅是本技术的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本技术。对这些实施例的多种修改
对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
[0081]
总之，以上所述仅为本发明技术方案的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。