小卫星能源管理单元设计：基于商用片上系统

"本文主要介绍了基于商用片上系统(System on Chip, SoC)的小卫星能源管理单元设计，旨在提高系统的功能密度和降低功耗。通过软件冗余保护策略和系统级安全模式设计，确保了在不牺牲系统可靠性的情况下，采用低成本商用器件实现。该设计经过9颗不同轨道高度小卫星的在轨验证，表现出高集成度、低功耗、稳定可靠的特点，与传统的基于单片机/EPROM的能源管理单元相比，重量和功耗分别减少了75%和85.3%，适合于小卫星的低成本、批量化快速生产。关键词包括商用片上系统、小卫星、能源管理单元、高功能密度和可靠性。" 基于商用片上系统的小卫星能源管理单元设计是一项创新性的工作，它针对小卫星的机、电、热设计限制，提出了新的解决方案。传统的卫星能源管理单元通常依赖于单片机和EPROM等硬件，而这种基于SoC的设计则利用了集成度更高的芯片技术，将多个功能模块集成在同一芯片上，从而提高了系统功能密度，降低了硬件占用的空间和功耗。 软件冗余保护策略是保证系统可靠性的关键。在卫星系统中，可靠性至关重要，因为任何故障都可能导致卫星任务失败。通过软件冗余，即使某个模块出现故障，系统也能通过备用模块继续正常工作，确保了整体的稳定性。 系统级安全模式设计是另一项重要措施，它在系统出现异常时能够自动切换到安全状态，防止故障扩大，保护卫星的其他关键子系统不受影响。这种设计体现了对系统安全的全面考虑，使得即使在极端情况下，能源管理单元也能保持其功能。 在实际应用中，这种基于SoC的能源管理单元已经在9颗轨道高度在500KM到1100KM之间的卫星上进行了验证。这些卫星在轨运行期间，显示出了高集成度、低功耗的特性，且运行稳定可靠。这表明，该设计不仅满足了小卫星对轻量化、低能耗的需求，而且在降低成本的同时，没有牺牲系统的性能和可靠性。 总结来说，基于商用片上系统的小卫星能源管理单元设计是一种高效、可靠的解决方案，对于推动小卫星技术的发展，尤其是低成本、批量化生产具有重要意义。通过优化设计和采用先进的技术，可以显著提升小卫星的能源管理效率，为未来的太空任务提供了更加经济、灵活的选择。