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系統識別號 U0002-1208200914243300
中文論文名稱 TUUSAT-1A 模擬軟體整合與應用
英文論文名稱 Integration and Application of TUUSAT-1A Simulation Software
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 機械與機電工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Mechanical and Electro-Mechanical Engineering
學年度 97
學期 2
出版年 98
研究生中文姓名 呂佳銘
研究生英文姓名 Chia-Ming Lu
學號 696370120
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2009-07-15
論文頁數 97頁
口試委員 指導教授-洪祖昌
委員-陳正興
委員-陳彥升
委員-吳宗達
委員-林進豐
中文關鍵字 微衛星  衛星模擬器  TUUSAT-1A  TUUSIM  衛星軟體 
英文關鍵字 micro-satellite  satellite simulator  TUUSAT-1A  TUUSIM  satellite software 
學科別分類 學科別應用科學機械工程
中文摘要 本文主要是針對TUUSAT-1A微衛星之系統模擬軟體TUUSIM(TUUSAT-1A SIMulator)對任務做各子系統功能的策是與驗證。為了達成TUUSAT-1A任務要求,TUUSIM必須針對任務要求做模擬衛星運行的實際情況,進行各子系統的運作情形模擬,再與任務需求相比較。本文針對TUUSIM所模擬的數據,作大量的統計與整理,用以得到詳細的模擬結果,進而修正各子系統的參數設定,以達到更符合任務需求的模擬,其中特別著重姿態、熱控、電源與通訊四個子系統的模擬,並分別將修正前與修正後的模擬結果與TUUSAT-1A的任務要求作比較。
英文摘要 The main purposes of this thesis are to integrate the simulation programs of TUUSAT-1A subsystems and to verify the subsystem design parameters. TUUSIM is the TUUSAT-1A SIMulator designed for the Micro-satellite. It is develop by the Micro-satellite Laboratory of Tamkang University. Consists of the mission requirements simulation, the attitude control subsystem simulation, the thermal control subsystem simulation, the electrical power subsystem simulation, and the communication subsystem simulation, the program is ready for the system test and verification of TUUSAT-1A. In this thesis, the program is used to verify and refine the design. The function of TCS, EPS and CS have been verified for the worst mission operation case and proved that all functions meet the system requirements. Currently, the TUUSIM is not a real time simulation platform. This is one of the areas to be developed in the future.
論文目次 目錄
誌謝 I
中文摘要 II
英文摘要 III
目錄 V
表目錄 VIII
圖目錄 X
名詞解釋 XV
第一章 序論 1
1-1 前言 1
1-2 文獻回顧 6
1-3 研究動機與目的 10
1-4 論文架構 11
第二章 TUUSAT-1A細部設計介紹 12
2-1 衛星任務目標與需求 12
2-2 TUUSAT-1A微衛星系統架構 14
2-3 TUUSAT-1A微衛星子系統細部設計介紹 15
2-3-1 結構子系統細部設計 15
2-3-2 姿態子系統細部設計 18
2-3-3 熱控子系統細部設計 21
2-3-4 電腦子系統細部設計 22
2-3-5 電源子系統細部設計 25
2-3-6 通訊子系統細部設計 28
2-3-7 酬載子系統細部設計 30
2-4 系統配置 32
2-5電機系統功能測試 37
2-6 TUUSAT-1A發展成果 42
第三章 微衛星系統驗證軟體設計 44
3-1環境模型的建立 44
3-1-1 衛星軌道模型 44
3-1-2 地球磁場模型 46
3-1-3 太陽位置模型 48
3-1-4 環境作用力矩 50
3-2系統數學模型 52
3-3子系統模型建立 54
3-3-1 姿態系統建立 54
3-3-2 熱控系統建立 57
3-3-3 電源系統建立 63
3-3-4 通訊系統建立 66
第四章 微衛星系統驗證軟體分析 67
4-1 TUUSAT-1A系統驗證軟體介紹 67
4-2 系統驗證軟體架構 68
4-3 分析參數選擇 69
4-4 任務實例分析 72
4-4-1 姿態系統 72
4-4-2 熱控系統 76
4-4-3 電源系統 82
4-4-4 通訊系統 83
第五章 結論與未來展望 93
5-1 結論 93
5-2 未來展望 94
參考文獻 95

表目錄

表1-1衛星大小的分類 5
表1-2 FORMOSAT-2任務模擬工具 9
表2-1 TUUSAT-1A Weight Budget 16
表2-2磁棒性能驗證 19
表2-3磁滯棒性能驗證 19
表2-4各元件操作溫度及輸出功率 21
表2-5 GPS-12規格表 42
表4-1軌道參數 69
表4-2衛星參數 70
表4-3環境熱源參數 70
表4-4材料參數 70
表4-5 AlNiCo-5材料特性表 71
表4-6 HyMu-80材料特性表 71
表4-7內部節點溫度範圍(hot case) 77
表4-8內部節點溫度範圍(cold case) 77
表4-9 Power budget 83
表4-10 TUUSAT-1A與台灣第1次通訊參數 87
表4-11 TUUSAT-1A與台灣第2次通訊參數 88
表4-12 TUUSAT-1A與台灣第3次通訊參數 88
表4-13 TUUSAT-1A與台灣第4次通訊參數 89
表4-14 TUUSAT-1A與台灣第5次通訊參數 89
表4-15 TUUSAT-1A與台灣第6次通訊參數 90
表4-16 TUUSAT-1A與台灣第7次通訊參數 90

圖目錄

圖1-3福爾摩沙一號 3
圖1-2福爾摩沙二號 3
圖1-3福爾摩沙三號 3
圖2-1衛星本體結構示意圖 13
圖2-2微衛星系統架構圖 14
圖2-3 TUUSAT-1A實體圖1 17
圖2-4 TUUSAT-1A 實體圖2 17
圖2-5電池座 18
圖2-6磁棒 20
圖2-7磁滯棒 20
圖2-8磁滯線圈 20
圖2-9 Kapton Tape 22
圖2-10 Command Processor Board 24
圖2-11 Command Processor Board 24
圖2-12太陽能板排列方式 26
圖2-13華衛一號太陽能板 27
圖2-14 Battery 27
圖2-15 TUUSAT-1A 微衛星通訊子系統架構 29
圖2-16 AFD 7021傳輸接收模組 29
圖2-17 GPS架構圖 31
圖2-18 Novatel OEMV-1 31
圖2-19 GPS-12機械結構圖 32
圖2-20 TUUSAT-1A 系統配置圖 34
圖2-21第一層-OBC層 35
圖2-22第二層-BAT層 35
圖2-23第三層- BCR層 36
圖2-24第四層-TX/RX層 36
圖2-25 DC/DC Converter輸入14V輸出5V 38
圖2-26 DC/DC Converter輸入14V輸出3.3V 38
圖2-27 Charger輸出電流波形 39
圖2-28太陽能板量測示意圖 39
圖2-29太陽能板(a)面(未並聯) 39
圖2-30太陽能板(b)面(未並聯) 40
圖2-31太陽能板(a)(b)面並聯 40
圖2-32 GW 1000傳輸接收機測試圖效能圖 41
圖3-1軌道六元素示意圖 46
圖3-2磁偶示意圖 47
圖3-3 L-Shell Model 47
圖3-4本影區示意圖 49
圖3-5磁鐵與地磁作用圖 56
圖3-6磁滯現象B-H曲線圖 56
圖3-7磁滯棒重量與despin時間關係圖 57
圖3-8內節點圖 61
圖3-9外節點圖 62
圖3-10太陽能板節點圖 62
圖3-11太陽能板接收陽光之有效面積 64
圖3-12地球、衛星與太陽位置關係圖 64
圖3-13各面之陽光入射角 65
圖4-1軟體平台驗證概念圖 67
圖4-2 TUUSIM方塊圖 68
圖4-3衛星三軸角速度圖形case1 73
圖4-4指向精度圖形case1 73
圖4-5衛星三軸角速度圖形case2 73
圖4-6指向精度圖形case2 74
圖4-7衛星三軸角速度圖形case3 74
圖4-8指向精度圖形case3 74
圖4-9 Worst case衛星三軸角速度圖形 75
圖4-10 Worst case指向精度圖形 75
圖4-11內部四層底板溫度模擬圖(hot case) 78
圖4-12內部四層底板溫度模擬圖(cold case) 78
圖4-13電池溫度模擬圖(hot case) 78
圖4-14電池溫度模擬圖(cold case) 79
圖4-15電池+電池座溫度模擬圖(hot case) 79
圖4-16電池+電池座溫度模擬圖(cold case) 79
圖4-17 CPB溫度模擬圖(hot case) 80
圖4-18 CPB溫度模擬圖(cold case) 80
圖4-19 camera board溫度模擬圖(hot case) 80
圖4-20 camera board溫度模擬圖(cold case) 80
圖4-21 power board溫度模擬圖(hot case) 81
圖4-22 power board溫度模擬圖(cold case) 81
圖4-23 GW1000KB溫度模擬圖(hot case) 81
圖4-24 GW1000KB溫度模擬圖(cold case) 81
圖4-25向光與背光區域功率輸出 83
圖4-26淡江大學與嘉義大學之地面站與衛星間之仰角與方位角 84
圖4-27淡江大學與嘉義大學之天線追蹤範圍 85
圖4-28淡江大學與嘉義大學之衛星對地面之都卜勒效應 85
圖4-29 GUI模擬接收介面 91
圖4-30 GUI模擬接收介面顯示雲圖 91
圖4-31 GUI模擬接收介面接受檔案 92
參考文獻 參考文獻
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析” ,淡江大學機械與機電工程學系研究所碩士論文,2008
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