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申请/专利权人：西北工业大学

摘要：本发明公开了一种科教模拟立方卫星地面实验平台，该平台为一种符合2U立方卫星尺寸标准规范的全系统仿真模块化卫星教学用具；采用了高集成、可拼接、可视化的思想，从卫星各分系统原理层面对真实立方卫星进行全系统仿真，使教学工作者和学生以此为平台进行高品质和实用工程化的航天知识传播。系统采用2U框架内部的集成设计，将卫星的全系统仿真电路板高集成化装入框架内。科教立方卫星采用全系统拼插设计，且各分系统能够通过简单的接插件组合，便可实现不同分系统的单独拼插测试。航天学习科研工作者能够通过拼插，组合出一颗仿真的卫星，并且在安装后通过卫星外侧透明亚克力板能够观察立方卫星内部结构。

主权项：1.一种科教模拟立方卫星地面实验平台，其特征在于，包括立方卫星框架、可见光相机、GPS天线、测试转盘、太阳敏感器、太阳能电池阵、载荷板、电源控制板、蓄电池、电源板、姿态感知板、飞轮、飞轮固定板、飞轮控制板、无线通信板、星载计算机板、人机交互载荷板、铜柱和电机；所述立方卫星框架包括顶部盖板、框架立柱、底板固定夹、侧面盖板和框架横梁；所述立方卫星框架通过顶部盖板和侧面盖板进行封装，顶部盖板和侧面盖板通过螺栓与框架立柱固定连接；所述顶部盖板留有相机孔，用于可见光相机拍照；所述侧面盖板外侧贴有GPS天线、太阳敏感器和太阳能电池阵；所述立方卫星框架通过底板固定夹固定在测试转盘上，所述测试转盘能够旋转；在侧面盖板内部，相邻框架之间采用多个框架横梁连接，用于加固立方卫星框架；所述立方卫星框架内部采用板间拼插式结构，立方卫星的各系统板：载荷板、电源控制板、电源板、姿态感知板、飞轮固定板、飞轮控制板、无线通信板、星载计算机板、人机交互载荷板均通过螺栓串联的形式固定在框架横梁上，各板间固定采用铜柱进行连接；所述电机安装在立方卫星框架内部；所述可见光相机安装在载荷板上，相机镜头伸出顶部盖板的相机孔外；当上位机向立方卫星发出指令时，由无线通信板接收，进而将信号传输进入星载计算机板，星载计算机板对指令信号进行处理后控制可见光相机拍照，可见光相机将拍摄数据存储至载荷板上的内存卡中进行缓存，星载计算机板再将内存卡中的数据通过无线传输的形式发送给地面测控站；所述电源板上安装有充电锂电池；电源板包括三个接口，分别为蓄电池放电接口、蓄电池充电接口和聚酰亚胺加热接口；所述蓄电池放电接口为立方卫星供电端口，与电源控制板相连；所述蓄电池充电接口为充电锂电池充电接口，由太阳能电池阵向充电锂电池充电；所述聚酰亚胺加热接口连接电源板上的聚酰亚胺加热膜；所述电源板能够实现立方卫星的供电；所述电源控制板通过电源适配器将充电锂电池供电转化为不同的电压等级向立方卫星中各系统板提供稳定电源；当太阳能电池阵将充电锂电池充满时，电源控制板停止太阳能电池阵为充电锂电池充电；所述电源控制板还设置有电机的驱动电路和立方卫星的加热控制电路；所述姿态感知板上设置三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴磁力计、GPS接收机以及配套电路，组成一个GPS+IMU惯性导航单元；所述姿态感知板含有计算机通信接口，通过USB接口与上位机相连接读取立方卫星星体姿态和GPS位置信息；所述姿态感知板连接GPS天线和太阳敏感器，分别用于立方卫星的相对位置和高度；所述飞轮设置在飞轮固定板上；所述飞轮控制板控制电机带动与电机转轴固连的配重飞轮旋转，通过飞轮与立体卫星之间的动量交互，实现立体卫星的旋转姿态控制；所述无线通信板包含板载天线、星载计算机接口和上位机测试接口；所述板载天线实现立方卫星向上位机进行无线通信，将立方卫星参数向上位机发送，同时也用于接收上位机回传指令；所述星载计算机接口通过串口与星载计算机板连接，控制无线通信板对外发送数据；所述测试接口用于上位机对通信板进行调试和有线测控；所述星载计算机板采用双核模式，一个核为arm架构芯片，另一个芯片为Arduino芯片；所星载计算机板实现对立方卫星资源的统一调用和立方卫星星载参数数据处理所述人机交互载荷板包括蜂鸣器、语音模块、LED灯带；所述星载计算机板通过IO口实现对人机交互载荷板的通信控制；所述星载计算机板控制语音模块对用户发出开关提示音和超出阈值警告音；LED灯带在蜂鸣器发出提示音时会出现闪烁。

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