一种卫星教学演示装置

本技术涉及微小卫星设计领域，具体涉及一种卫星教学演示装置。

背景技术：

1、在航天科普教学中，卫星作为常见航天器极具代表性，当前“星链”、“一网”、“行云”等微小型卫星构建的低轨星座得到快速发展和应用，其示范引领作用掀起对微小卫星的学习和研究热潮，并对用于航天教学推广的教学立方星(teaching cubesat)产生了较大的市场需求。立方星是一个结构形状呈立方体的微小卫星，这种卫星虽然重量轻、体积小，但是能够搭载一定的空间实验载荷开展科学实验，且价格低廉，利于编队协同工作和实现技术迭代更新。当前立方星采用商用现货部件和标准、模块化的设计、成本低、功能密度大、研制周期短，为更多人开展科学研究和技术开发提供了可能，但是现有立方星仍然成本较高，例如最简单的1u立方星平台普遍达到10万元以上，不利于教学和推广应用。当前仅有部分应用于教学模拟卫星的设计，但是这些设计主要对立方星的外观、星体结构和板间连接形式进行了设计，没有对具体的系统实现方式展开设计。

技术实现思路

1、本实用新型要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种卫星教学演示装置，本实用新型旨在方便地实现卫星教学所需的各类姿态变化展示，以及便于对于卫星观察内部构造、了解工作状态、开展教学展示等。

2、为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

3、一种卫星教学演示装置，包括悬浮展示底座和教学卫星，所述悬浮展示底座上设有支架和安装在支架上的悬臂，所述悬臂的底部设有用于控制教学卫星悬浮的悬浮控制组件，所述悬浮控制组件包括磁吸线圈和用于控制磁吸线圈的控制电路板；所述教学卫星的顶部设有带有铷磁铁的悬浮接口组件，所述教学卫星通过悬浮接口组件悬浮布置在磁吸线圈的下部，所述教学卫星包括框架结构，所述框架结构的外部设有可打开的舱板组件，所述框架结构内部设有电路单元。

4、可选地，所述电路单元包括多个电路板卡，所述多个电路板卡之间通过总线接口相互连接形成教学卫星。

5、可选地，所述框架结构上设有多组导轨，所述多个电路板卡分别插接在导轨中。

6、可选地，所述框架结构包括顶舱板、底舱板以及设于顶舱板、底舱板之间的四根连接柱，所述悬浮接口组件设于顶舱板的顶部，所述导轨的左右两侧的轨道各安装固定在两根连接柱上。

7、可选地，所述舱板组件包括后舱板、左舱板、右舱板和两个前半舱板，所述后舱板固定在四根连接柱的后部，左舱板通过铰链安装在四根连接柱的左侧后部，右舱板通过铰链安装在四根连接柱的右侧后部，且两个前半舱板中一个前半舱板通过铰链安装在左舱板上并通过左舱板与连接柱间接连接，另一个前半舱板通过铰链安装在右舱板上并通过右舱板与连接柱间接连接。

8、可选地，所述后舱板、左舱板、右舱板和两个前半舱板中的部分或全部的表面设有太阳能电池板。

9、可选地，所述多个电路板卡分别包括飞轮板、通信载荷板、主控板、电源板以及电池板，所述飞轮板上设有相互连接的角动量飞轮模组和总线接口，所述飞轮板、通信载荷板、主控板、电源板以及电池板之间通过总线接口相连。

10、可选地，所述通信载荷板上设有摄像头、图像传输模块、lora通信模块、温度传感器和总线接口，所述摄像头、图像传输模块相互连接，所述图像传输模块、lora通信模块、温度传感器和总线接口相连。

11、可选地，所述主控板上设有主控芯片、高度计、gps/北斗模块、陀螺仪、电压采集分压采样电路、下载调试接口、led状态灯、屏幕接口、电源供电电路、温度传感器和总线接口，所述高度计、gps/北斗模块、陀螺仪、电压采集分压采样电路、下载调试接口、led状态灯、屏幕接口、电源供电电路、温度传感器分别与主控芯片相连，所述主控芯片与总线接口相连。

12、可选地，所述电源板上包括变压模块和总线接口，所述变压模块的输入端、输出端均分别和总线接口相连，所述变压模块包括多种不同直流电压变换级别的直流-直流变压模块；所述电池板包括太阳能充电控制板、电池、外部充电接口、温度传感器、电流传感器和总线接口，所述太阳能充电控制板和太阳能电池板相连，所述太阳能充电控制板、外部充电接口的输出端分别与电池相连，电流传感器用于检测太阳能充电控制板和电池的输出端电流，所述电池、温度传感器、电流传感器分别和总线接口相连。

13、和现有技术相比，本实用新型主要具有下述优点：

14、1、本实用新型教学卫星的顶部设有带有铷磁铁的悬浮接口组件，所述教学卫星通过悬浮接口组件悬浮布置在磁吸线圈的下部，可利用磁悬浮技术直接将教学卫星悬浮起来，便于教学所需的各类姿态变化展示。

15、2、本发明教学卫星包括框架结构，所述框架结构的外部设有可打开的舱板组件，所述框架结构内部设有电路单元，舱板组件可以方便解锁打开，以便于观察内部构造、了解工作状态、开展教学展示。

技术特征：

1.一种卫星教学演示装置，其特征在于，包括悬浮展示底座(1)和教学卫星(2)，所述悬浮展示底座(1)上设有支架(11)和安装在支架(11)上的悬臂(12)，所述悬臂(12)的底部设有用于控制教学卫星(2)悬浮的悬浮控制组件，所述悬浮控制组件包括磁吸线圈(13)和用于控制磁吸线圈(13)的控制电路板；所述教学卫星(2)的顶部设有带有铷磁铁的悬浮接口组件(20)，所述教学卫星(2)通过悬浮接口组件(20)悬浮布置在磁吸线圈(13)的下部，所述教学卫星(2)包括框架结构(21)，所述框架结构(21)的外部设有可打开的舱板组件(23)，所述框架结构(21)内部设有电路单元。

2.根据权利要求1所述的卫星教学演示装置，其特征在于，所述电路单元包括多个电路板卡，所述多个电路板卡之间通过总线接口相互连接形成教学卫星(2)。

3.根据权利要求2所述的卫星教学演示装置，其特征在于，所述框架结构(21)上设有多组导轨(22)，所述多个电路板卡分别插接在导轨(22)中。

4.根据权利要求3所述的卫星教学演示装置，其特征在于，所述框架结构(21)包括顶舱板(211)、底舱板(212)以及设于顶舱板(211)、底舱板(212)之间的四根连接柱(213)，所述悬浮接口组件(20)设于顶舱板(211)的顶部，所述导轨(22)的左右两侧的轨道各安装固定在两根连接柱(213)上。

5.根据权利要求4所述的卫星教学演示装置，其特征在于，所述舱板组件(23)包括后舱板(231)、左舱板(232)、右舱板(233)和两个前半舱板(234)，所述后舱板(231)固定在四根连接柱(213)的后部，左舱板(232)通过铰链安装在四根连接柱(213)的左侧后部，右舱板(233)通过铰链安装在四根连接柱(213)的右侧后部，且两个前半舱板(234)中一个前半舱板(234)通过铰链安装在左舱板(232)上并通过左舱板(232)与连接柱(213)间接连接，另一个前半舱板(234)通过铰链安装在右舱板(233)上并通过右舱板(233)与连接柱(213)间接连接。

6.根据权利要求5所述的卫星教学演示装置，其特征在于，所述后舱板(231)、左舱板(232)、右舱板(233)和两个前半舱板(234)中的部分或全部的表面设有太阳能电池板。

7.根据权利要求6所述的卫星教学演示装置，其特征在于，所述多个电路板卡分别包括飞轮板(3)、通信载荷板(4)、主控板(5)、电源板(6)以及电池板(7)，所述飞轮板(3)上设有相互连接的角动量飞轮模组(31)和总线接口，所述飞轮板(3)、通信载荷板(4)、主控板(5)、电源板(6)以及电池板(7)之间通过总线接口相连。

8.根据权利要求7所述的卫星教学演示装置，其特征在于，所述通信载荷板(4)上设有摄像头(41)、图像传输模块(42)、lora通信模块(43)、温度传感器和总线接口，所述摄像头(41)、图像传输模块(42)相互连接，所述图像传输模块(42)、lora通信模块(43)、温度传感器和总线接口相连。

9.根据权利要求8所述的卫星教学演示装置，其特征在于，所述主控板(5)上设有主控芯片(51)、高度计(52)、gps/北斗模块(53)、陀螺仪(54)、电压采集分压采样电路(55)、下载调试接口(56)、led状态灯(57)、屏幕接口(58)、电源供电电路(59)、温度传感器和总线接口，所述高度计(52)、gps/北斗模块(53)、陀螺仪(54)、电压采集分压采样电路(55)、下载调试接口(56)、led状态灯(57)、屏幕接口(58)、电源供电电路(59)、温度传感器分别与主控芯片(51)相连，所述主控芯片(51)与总线接口相连。

10.根据权利要求9所述的卫星教学演示装置，其特征在于，所述电源板(6)上包括变压模块(61)和总线接口，所述变压模块(61)的输入端、输出端均分别和总线接口相连，所述变压模块(61)包括多种不同直流电压变换级别的直流-直流变压模块；所述电池板(7)包括太阳能充电控制板(71)、电池(72)、外部充电接口(73)、温度传感器、电流传感器和总线接口，所述太阳能充电控制板(71)和太阳能电池板相连，所述太阳能充电控制板(71)、外部充电接口(73)的输出端分别与电池(72)相连，所述电流传感器用于检测太阳能充电控制板(71)和电池(72)的输出端电流，所述电池(72)、温度传感器、电流传感器分别和总线接口相连。

技术总结本技术公开了一种卫星教学演示装置，包括悬浮展示底座和教学卫星，所述悬浮展示底座上设有支架和安装在支架上的悬臂，所述悬臂的底部设有用于控制教学卫星悬浮的悬浮控制组件，所述悬浮控制组件包括磁吸线圈和用于控制磁吸线圈的控制电路板；所述教学卫星的顶部设有带有铷磁铁的悬浮接口组件，所述教学卫星通过悬浮接口组件悬浮布置在磁吸线圈的下部，所述教学卫星包括框架结构，所述框架结构的外部设有可打开的舱板组件，所述框架结构内部设有电路单元。本技术旨在方便地实现卫星教学所需的各类姿态变化展示，以及便于对于卫星观察内部构造、了解工作状态以及开展教学展示。技术研发人员：吴军,孙柱,甘宏伟,黄勇,吴国福,涂开武,朱仕尧受保护的技术使用者：中国人民解放军国防科技大学技术研发日：20230907技术公布日：2024/5/12