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小卫星电源管理技术研究

作　者: 储毅
导　师: 赵敏
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 测试计量技术与仪器
关键词: 小卫星 低功耗 星务系统 VxWorks 动态电源管理技术 周期任务管理
分类号: V442
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要


20世纪80年代末期出现的小卫星,应用了当代的高新技术,极大地提高了功能密集度,采用了新的设计概念和科学管理方法,实现了低成本、小重量、功能强、低功耗等特点。为了降低本项目小卫星的功耗,本文在小卫星的星务管理系统中添加电源管理功能,利用星务管理系统进行日常任务调度和管理,合理分配小卫星能源,实现整星的低功耗设计。论文在深入研究了该小卫星的星务系统的软硬件特点及各分系统的工作情况后,通过在星务操作系统VxWorks中添加电源管理机制,重点采用较常用的嵌入式系统的动态电源管理技术,将其应用于小卫星的分系统中,使系统可以在不同工作模式之间合理的切换,实现低功耗设计。本文还针对小卫星分系统当中一些具有周期工作特性的简单功耗状态的器件,设计出了一种能实现周期任务管理功能的动态电源管理技术,并详细论述了该技术基于仿真平台PC/104的软硬件设计方案。最后本文对课题的研究工作进行了总结,并对嵌入式电源管理技术在星务系统上的应用提出了进一步的研究方向。希望本工作对后来者的工作有一定的借鉴作用,预祝本项目取得圆满成功!

全文目录


第一章 绪论  12-20
  1.1 课题的研究背景  12-15
  1.2 课题的研究内容、目标和关键技术  15-16
  1.3 嵌入式系统的低功耗技术研究现状  16-18
  1.4 课题所做的工作  18-19
  1.5 本文结构  19-20
第二章 小卫星电源管理机制  20-31
  2.1 嵌入式系统和小卫星星务管理系统  20-26
    2.1.1 嵌入式系统设计  20-25
    2.1.2 小卫星星务管理系统  25-26
    2.1.3 星务管理系统是嵌入式系统在航天领域的应用  26
  2.2 星务系统操作系统中的电源管理机制  26-28
    2.2.1 嵌入式操作系统体系结构  26-27
    2.2.2 电源管理模块  27-28
  2.3 小卫星电源管理策略分析  28-30
    2.3.1 动态电源管理技术  28-29
    2.3.2 小卫星的动态电源管理策略  29-30
  2.4 本章小结  30-31
第三章 电源管理平台的设计及仿真  31-47
  3.1 星务系统原型机及其BSP 设计  31-36
    3.1.1 星务系统原型机  31-33
    3.1.2 基于星务计算机的BSP 设计  33-36
  3.2 PC/104 星务仿真平台  36-44
    3.2.1 星务仿真机——SCM-6231 模块介绍  36-37
    3.2.2 星务仿真机固件移植  37-44
  3.3 基于虚拟仪器的仿真运行环境  44-46
    3.3.1 虚拟仪器概述  44-45
    3.3.2 选择LabWindows 开发平台建立仿真环境  45-46
  3.4 本章小结  46-47
第四章 小卫星动态电源管理方案  47-64
  4.1 小卫星电源管理模型的建立  47
  4.2 系统工作模式  47-49
    4.2.1 姿控系统主要工作模式  48
    4.2.2 各种工作模式之间的关系  48-49
  4.3 基于阈值的算法（TIMEOUT-BASED 算法）  49-52
    4.3.1 算法的基本原理  49-51
    4.3.2 算法的改进方法  51-52
  4.4 基于预测的算法（PREDICTIVE 算法）  52-54
    4.4.1 算法的基本原理  52-53
    4.4.2 算法的改进方法  53-54
  4.5 随机最优算法  54-60
    4.5.1 算法的基本原理  54-55
    4.5.2 马尔可夫决策方法  55-56
    4.5.3 电源管理策略的优化  56-60
  4.6 仿真环境的建立及算法的比较与确定  60-63
  4.7 本章小结  63-64
第五章 基于周期任务调度的电源管理方案  64-76
  5.1 方案概述  64-65
  5.2 软件设计  65-71
    5.2.1 VxWorks 多任务及任务调度机制  65-68
    5.2.2 周期任务调度管理实现  68-71
  5.3 硬件设计  71-75
    5.3.1 地址译码电路设计  71-74
    5.3.2 继电器驱动电路的设计  74-75
  5.4 本章小结  75-76
第六章 总结与展望  76-78
  6.1 全文工作总结  76-77
  6.2 课题展望  77-78
参考文献  78-81
致谢  81-82
攻读硕士学位期间已发表的学术论文  82

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中图分类: > 航空、航天 > 航天（宇宙航行） > 航天仪表、航天器设备、航天器制导与控制 > 电气设备
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