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一种低轨卫星太阳电池阵电流异常下降检测方法

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航天器工程 2024年第3期33卷 48-53页

作者：孙永进陈曦王少林北京空间飞行器总体设计部北京100094

为了及时、准确诊断低轨卫星太阳电池阵电流异常下降问题,提出一种太阳电池阵电流异常下降检测方法,以及时、有效识别并发现故障。首先,分析影响太阳电池阵电流的有效太阳光强、温度、任务和数据质量等因素。然后,把有效太阳光强、温度... 详细信息

为了及时、准确诊断低轨卫星太阳电池阵电流异常下降问题,提出一种太阳电池阵电流异常下降检测方法,以及时、有效识别并发现故障。首先,分析影响太阳电池阵电流的有效太阳光强、温度、任务和数据质量等因素。然后,把有效太阳光强、温度环境的影响作为误差项处理,对任务和数据质量等影响因素通过滤波或数据修复的方式进行处理。最后,通过比较每天太阳电池阵电流最大值平均值的方式识别电流异常下降。利用在轨卫星实际遥测数据对方法进行验证,结果表明:检测方法诊断精度高于1.5%,能及时、准确实现低轨卫星太阳电池阵电流异常下降故障检测。

关键词：低轨卫星太阳电池阵电流异常下降早期预警

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低轨倾斜轨道卫星太阳电池阵防遮挡设计与分析

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航天器工程 2024年第1期33卷 36-41页

作者：苏宝法仇恒抗王凯宋园李沐昀丁丕满马聚沙曹程上海空间电源研究所上海200245 上海卫星工程研究所上海200245

低轨倾斜轨道卫星轨道面光照角周期变化,太阳电池阵受照情况复杂,其输出电流呈现波动。为此,文章分析卫星各种工况下的本体遮挡面积,结合太阳电池阵遮挡工作特性分析及阴影遮挡试验结果,开展太阳电池阵防阴影遮挡设计,并采用投影法进行... 详细信息

低轨倾斜轨道卫星轨道面光照角周期变化,太阳电池阵受照情况复杂,其输出电流呈现波动。为此,文章分析卫星各种工况下的本体遮挡面积,结合太阳电池阵遮挡工作特性分析及阴影遮挡试验结果,开展太阳电池阵防阴影遮挡设计,并采用投影法进行卫星本体遮挡影响分析。结果表明:卫星本体遮挡时,电流损失预计值与在轨遥测电流损失值基本一致,分析误差小于2%。上述分析结果可为卫星复杂遮挡工况下电源系统能量平衡设计提供参考。

关键词：低轨倾斜轨道卫星卫星本体遮挡太阳电池阵输出电流

LEO航天器太阳电池阵激光诱导电弧放电试验与分析

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航天器工程 2024年第1期33卷 131-137页

作者：尉德杰朱立颖武建文刘业楠王志浩王思展聂翔宇杜嘉余北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191 北京空间飞行器总体设计部北京100094 北京卫星环境工程研究所北京100094

基于太阳电池阵空间电弧放电理论,对纳秒脉冲激光诱导太阳电池阵电弧放电机理进行分析,采用空间放电模拟试验系统,试验研究了低地球轨道(LEO)等离子体环境下纳秒脉冲激光诱导太阳电池阵电弧放电的功率密度阈值及其放电特性。试验结果表... 详细信息

基于太阳电池阵空间电弧放电理论,对纳秒脉冲激光诱导太阳电池阵电弧放电机理进行分析,采用空间放电模拟试验系统,试验研究了低地球轨道(LEO)等离子体环境下纳秒脉冲激光诱导太阳电池阵电弧放电的功率密度阈值及其放电特性。试验结果表明:LEO等离子体环境下激光诱导太阳电池阵电弧放电的功率密度阈值约为1.08×10^(8)W/cm^(2),与无激光诱导相比,放电持续时间增加了20%,且每施加1次纳秒脉冲激光诱导电弧放电概率约为60%。对比分析不同工况下的太阳电池阵损伤效应可得:纳秒脉冲激光诱导电弧放电破坏绝缘层最严重,容易造成太阳电池阵中部分PN结短路失效,其损坏程度远远大于空间环境太阳电池串间电弧放电烧蚀损坏效应和盖玻片表面热应力损伤造成的PN结断路失效。此结论可为航天器太阳电池阵放电试验的措施及试验参数选取提供参考。

关键词：低地球轨道航天器太阳电池阵纳秒脉冲激光电弧放电特性

激光诱导航天器太阳电池阵放电电弧特性的研究与分析

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电器与能效管理技术 2024年第2期 1-5,78页

作者：尉德杰朱立颖武建文佟子昂北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191 北京空间飞行器总体设计部北京100094

太阳电池阵空间放电电弧严重威胁航天器的可靠运行和安全寿命。基于太阳电池阵在空间等离子体环境放电电弧理论,对高能脉冲激光诱导太阳电池阵放电电弧机理进行分析,采用空间放电地面模拟实验系统研究3种不同工况下的太阳电池阵放电电... 详细信息

太阳电池阵空间放电电弧严重威胁航天器的可靠运行和安全寿命。基于太阳电池阵在空间等离子体环境放电电弧理论,对高能脉冲激光诱导太阳电池阵放电电弧机理进行分析,采用空间放电地面模拟实验系统研究3种不同工况下的太阳电池阵放电电弧特性,得到3种工况下激光诱导放电电弧的功率密度阈值分别约为1.8×10^(8)W/cm^(2)、1.45×10^(8)W/cm^(2)和1.08×10^(8)W/cm^(2)。在近地轨道等离子体环境下每次施加脉冲激光诱导放电电弧的概率达到约60%,且激光诱导放电电弧电流峰值为5.4 A,平均持续时间达到16.68μs,极易对太阳电池阵造成较大危害。

关键词：太阳电池阵激光等离子体放电电弧特性

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用于卫星应急恢复的太阳电池阵转角估计方法

系统工程与电子技术 2023年第3期45卷 797-805页

作者：何益康张文瀚王振华何闻浙江大学浙江省先进制造技术重点实验室浙江杭州310027 上海航天控制技术研究所上海201109 哈尔滨工业大学航天学院黑龙江哈尔滨150001

在卫星应急恢复过程中,为了控制太阳电池阵的对日方位,需要确定太阳电池阵相对于卫星本体的转动角度。为此,提出一种用于卫星应急恢复的太阳电池阵转角估计方法。首先,基于卫星本体坐标系和太阳电池阵坐标系的关系以及卫星的姿态运动学... 详细信息

在卫星应急恢复过程中,为了控制太阳电池阵的对日方位,需要确定太阳电池阵相对于卫星本体的转动角度。为此,提出一种用于卫星应急恢复的太阳电池阵转角估计方法。首先,基于卫星本体坐标系和太阳电池阵坐标系的关系以及卫星的姿态运动学方程,给出了太阳电池阵转角的解析解。在太阳电池阵转角解析解的基础上,进一步提出一种基于卡尔曼滤波的估计方法,来抑制太阳敏感器测量噪声的影响、提高转角估计的准确性。通过数值仿真和某实际在轨卫星的遥测数据实验验证了所提方法的有效性和实用性。

关键词：卫星应急恢复太阳电池阵姿态估计卡尔曼滤波

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太阳电池阵板间电缆原子氧防护技术

上海航天（中英文） 2022年第S2期39卷 57-61页

作者：马聚沙王志彬吕文佳符春娥李中华何延春王训春马季军上海空间电源研究所上海200245 兰州空间物理技术研究所甘肃兰州730030

针对柔性太阳电池阵板间电缆产品半刚性超薄多层结构的特点,通过Roll-to-Roll等离子体增强化学气相沉积技术在电缆表面沉积原子氧防护涂层的方式,提高产品整体原子氧防护能力,从而满足核心舱在轨服役要求。所制备的硅系惰性防护涂层厚... 详细信息

针对柔性太阳电池阵板间电缆产品半刚性超薄多层结构的特点,通过Roll-to-Roll等离子体增强化学气相沉积技术在电缆表面沉积原子氧防护涂层的方式,提高产品整体原子氧防护能力,从而满足核心舱在轨服役要求。所制备的硅系惰性防护涂层厚度均匀性可以达到20%(400 nm),制备的防护涂层具有重量轻、柔韧性好、辐射率变化小等特点。通过地面原子氧环境模拟试验,被防护的电缆产品在2.5×1026atom/m2累计通量原子氧侵蚀下,整体质量损失小于0.5 mg/cm2,剥蚀率相较未防护的电缆下降2个数量级。该涂层还可适应温度循环、紫外辐照、电离辐照等空间环境。

关键词：原子氧低轨道太阳电池阵扁平电缆硅氧烷

人工蜂群优化BP神经网络的太阳电池阵电流预测

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南京航空航天大学学报 2023年第1期55卷 116-122页

作者：闫国瑞韩延东王啟宁林博轩苏蛟航天东方红卫星有限公司北京100094

通过对卫星太阳电池阵输出电流影响因子进行分析,提出了一种基于人工蜂群(Artificial bee colony,ABC)算法优化BP神经网络的太阳电池阵输出电流预测方法。将太阳入射角、卫星太阳电池阵工作温度、卫星星时等遥测量变换后作为神经网络输... 详细信息

通过对卫星太阳电池阵输出电流影响因子进行分析,提出了一种基于人工蜂群(Artificial bee colony,ABC)算法优化BP神经网络的太阳电池阵输出电流预测方法。将太阳入射角、卫星太阳电池阵工作温度、卫星星时等遥测量变换后作为神经网络输入,进行输出电流预测。考虑到神经网络对初始权值及偏置敏感的特点,采用ABC改进算法对神经网络初始参数进行优化。该模型可用于卫星太阳电池阵电流输出能力分析、太阳电池阵预警及异常检测等。实验测试表明,模型能够取得较高预测精度,同星预测均方根误差(Mean squared error,MSE)为0.10 A,跨星预测均方根误差为0.12 A,其精度明显优于传统数据拟合方法。利用该模型及本文提出的预警策略进行预警,对于7年5个月的正常卫星数据没有发生误报,对于某异常卫星数据能够及时进行预警。

关键词：卫星太阳电池阵 BP神经网络预测人工蜂群

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低轨卫星太阳电池阵输出电流异常诊断方法

航天器工程 2022年第1期31卷 139-144页

作者：陈曦左子瑾张昊鹏北京空间飞行器总体设计部北京100094

为应对低轨卫星太阳电池阵输出电流下降导致的在轨运行风险,需要进一步提升对太阳电池阵输出电流监视诊断的准确性和及时性。首先,针对太阳电池阵输出电流精细化诊断的需求,分析了传统工况条件关联、差值比对关联诊断方法的局限性,以及... 详细信息

为应对低轨卫星太阳电池阵输出电流下降导致的在轨运行风险,需要进一步提升对太阳电池阵输出电流监视诊断的准确性和及时性。首先,针对太阳电池阵输出电流精细化诊断的需求,分析了传统工况条件关联、差值比对关联诊断方法的局限性,以及影响诊断报警精度和时效的原因;然后,提出了借鉴性能量化评估思路的归一化诊断方法,并给出了数据处理算法及诊断流程。经在轨验证,结果表明:归一化诊断方法有效可行,诊断精度相较关联诊断方法的电流波动6~10A提升至0.5A,满足快速、精确诊断的需求。

关键词：低轨卫星太阳电池阵输出电流故障诊断

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太阳电池阵二级轻气炮超高速撞击特性研究

物理学报 2019年第22期68卷 266-273页

作者：郑建东牛锦超钟红仙龚自正曹燕中国空间技术研究院通信卫星事业部机械工程研究室北京100094 北京卫星环境工程研究所可靠性与环境工程技术国防科技重点试验室北京100094 华北水利水电大学土木与交通学院郑州450045

采用二级轻气炮对航天器太阳电池阵开展了超高速撞击地面模拟试验,研究了不同撞击位置、撞击速度、弹丸直径等工况下太阳电池阵的机械损伤特性.试验结果显示:地面模拟试验产生的穿孔区、玻璃盖片剥落区、裂纹扩展区等损伤形貌与在轨撞... 详细信息

采用二级轻气炮对航天器太阳电池阵开展了超高速撞击地面模拟试验,研究了不同撞击位置、撞击速度、弹丸直径等工况下太阳电池阵的机械损伤特性.试验结果显示:地面模拟试验产生的穿孔区、玻璃盖片剥落区、裂纹扩展区等损伤形貌与在轨撞击产生的损伤形貌符合良好;穿孔直径和玻璃盖片剥落区直径与弹丸的直径和撞击速度相关.建立了撞击角为0°时太阳电池阵穿孔直径、玻璃盖片剥落区直径的损伤方程.本文的研究方法对我国航天器太阳电池阵超高速撞击损伤特征研究有借鉴意义,所建立的损伤方程对我国航天工程实践具有重要的工程应用价值.

关键词：太阳电池阵超高速撞击损伤方程空间碎片