淡江大學覺生紀念圖書館 (TKU Library)
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系統識別號 U0002-2707201012455400
中文論文名稱 模擬軟體TUUSIM於TUUSAT-1A微衛星驗證與應用
英文論文名稱 Application of Simulation Software TUUSIM in the Verification of TUUSAT-1A
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 98
學期 2
出版年 99
研究生中文姓名 汪揚名
研究生英文姓名 Yang-Ming Wang
學號 697370848
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2010-07-02
論文頁數 83頁
口試委員 指導教授-洪祖昌
共同指導教授-吳宗達
委員-陳正興
委員-林煥榮
委員-林宗憲
中文關鍵字 微衛星  模擬器  系統設計 
英文關鍵字 micro-satellite  simulator  system design 
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微衛星之細部設計,使用系統驗證軟體TUUSIM(TUUSAT-1A SIMulator)對任務各個子系統做模擬分析。由TUUSAT-1A任務與架構為前導,在瞭解微衛星的基本任務架構後,進而說明微衛星各子系統細部設計,包括系統設計與初步設計,並對每層的系統配製作詳細的說明。接著為了驗證TUUSAT-1A子系統設計與效能,使用研究團隊自行發展的驗證軟體TUUSIM,在整合通訊系統後,對姿態、熱控、電源與通訊四個子系統作任務模擬分析,將模擬結果與系統細部設計作討論。
英文摘要 This paper according to critical design of TUUSAT-1A subsystems uses simulator to verify the mission requirements. By the mission and frames TUUSAT-1A, after understanding the mission and frames construction of micro-satellite, then explain critical design of micro-satellite, including system design and the preliminary design. Then we give the detailed explanation to each tray configuration. For verification the TUUSAT-1A subsystem design, using the software TUUSIM that developed by research team, after combining with communication programs, to run mission simulation of attitude control, thermal control, electrical power and communication subsystem, finally discusses the result with critical design review.
論文目次 目錄 I
表目錄 III
圖目錄 IV
名詞解釋 VIII
第一章 序論 1
1-1 前言 1
1-2 文獻回顧 4
1-3 研究動機與目的 9
1-4 論文架構 10
第二章 TUUSAT-1A細部設計介紹 11
2-1衛星任務目標 11
2-2 TUUSAT-1A微衛星系統架構 12
2-3 TUUSAT-1A微衛星子系統細部設計介紹 13
2-3-1 結構子系統規格 13
2-3-2 姿態子系統規格 17
2-3-3 熱控子系統規格 20
2-3-4 電源子系統規格 22
2-3-5 通訊子系統規格 23
2-4系統配置 25
第三章 微衛星系統驗證軟體設計 29
3-1 環境模型的建立 29
3-1-1 衛星軌道模型 29
3-1-2 地球磁場模型 31
3-1-3 太陽位置模型 33
3-1-4 環境作用力矩 35
3-2 系統數學模型 38
3-3子系統模型建立 40
3-3-1 姿態系統建立 40
3-3-2 熱控系統建立 43
3-3-3 電源系統建立 49
3-3-4 通訊系統建立 51
第四章 微衛星系統驗證軟體分析 56
4-1 TUUSAT-1A系統驗證軟體介紹 56
4-2系統驗證軟體架構 57
4-3 分析參數選擇 58
4-4任務實例分析 61
4-4-1 姿態子系統分析 61
4-4-2 熱控子系統分析 65
4-4-3 電源子系統分析 71
4-4-4 通訊子系統分析 73
第五章 結論與未來展望 79
5-1 結論 79
5-2 未來展望 80
參考文獻 81

表目錄
表1- 1衛星大小的分類 3
表1- 2 FORMOSAT-2任務模擬工具 7
表1- 3各國模擬器功能比較表 8
表2- 1 TUUSAT-1A Weight Budget 14
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4- 1 軌道參數 58
表4- 2 衛星參數 59
表4- 3 環境熱源參數 59
表4- 4 材料參數 59
表4- 5 AlNiCo-5材料特性表 59
表4- 6 HyMu-80材料特性表 60
表4- 7內部節點溫度範圍(hot case) 66
表4- 8內部節點溫度範圍(cold case) 66
表4- 9 Power budget 72

圖目錄
圖2- 1 微衛星系統架構圖 12
圖2- 2 衛星本體結構示意圖 15
圖2- 3 TUUSAT-1A實體圖1 15
圖2- 4 TUUSAT-1A 實體圖2 16
圖2- 5 磁棒 17
圖2- 6 磁滯棒 18
圖2- 7 磁滯線圈 18
圖2- 8 Kapton Tape 20
圖2- 9 太陽能板排列方式 22
圖2- 10 GW1000 傳輸機 23
圖2- 11 GW 1000傳輸接收機測試圖效能圖 24
圖2- 12 TUUSAT-1A 系統配置圖 27
圖2- 13 第一層-OBC層 27
圖2- 14 第二層-BAT層 28
圖2- 15 第三層- BCR層 28
圖2- 16 第四層-TX/RX層 28
圖 3- 1 軌道六元素示意圖 31
圖 3- 2 磁偶示意圖 32
圖 3- 3 L-Shell Model 32
圖 3- 4 本影區示意圖 34
圖 3- 5 磁鐵與地磁作用圖 42
圖 3- 6 磁滯現象B-H曲線圖 42
圖 3- 7 磁滯棒重量與despin時間關係圖 43
圖 3- 8 內節點圖 47
圖 3- 9 外節點圖 48
圖 3- 10 太陽能板節點圖 48
圖 3- 11 太陽能板接收陽光之有效面積 50
圖 3- 12 地球、衛星與太陽位置關係圖 50
圖 3- 13 各面之陽光入射角 51
圖 3- 14 調變錯誤率關係圖 55
圖 4- 1軟體平台驗證概念圖 56
圖 4- 2 衛星三軸角速度圖形case1 62
圖4- 3 指向精度圖形case1 62
圖4- 4 衛星三軸角速度圖形case2 63
圖4- 5 指向精度圖形case2 63
圖4- 6 衛星三軸角速度圖形case3 63
圖4- 7 指向精度圖形case3 63
圖4- 8 最差條件狀況衛星三軸角速度圖形 64
圖4- 9 最差條件狀況指向精度圖形 64
圖4- 10 內部四層底板溫度模擬圖(hot case) 67
圖4- 11 內部四層底板溫度模擬圖(cold case) 67
圖4- 12 電池溫度模擬圖(hot case) 67
圖4- 13 電池溫度模擬圖(cold case) 67
圖4- 14電池+電池座溫度模擬圖(hot case) 68
圖4- 15 電池+電池座溫度模擬圖(cold case) 68
圖 4- 16 CPB溫度模擬圖(hot case) 68
圖4- 17 CPB溫度模擬圖(cold case) 68
圖4- 18 camera board溫度模擬圖(hot case) 69
圖4- 19 camera board溫度模擬圖(cold case) 69
圖4- 20 power board溫度模擬圖(hot case) 69
圖4- 21 power board溫度模擬圖(cold case) 69
圖4- 22 GW1000KB溫度模擬圖(hot case) 70
圖4- 23 GW1000KB溫度模擬圖(cold case) 70
圖4- 24 向光與背光區域功率輸出 72
圖4- 25 地面站與衛星間之仰角與方位角 74
圖4- 26 天線追蹤範圍 74
圖4- 27 衛星對地面之都卜勒效應 74
圖4- 28 傳輸機1W上鏈載波雜訊比(C/No) 77
圖4- 29 傳輸機1W下鏈載波雜訊比(C/No) 77
圖4- 30 傳輸機1W上鏈通訊餘裕(Margin) 77
圖4- 31 傳輸機1W下鏈通訊餘裕(Margin) 77
圖4- 32 傳輸機3W上鏈載波雜訊比(C/No) 78
圖4- 33 傳輸機3W下鏈載波雜訊比(C/No) 78
圖4- 34 傳輸機3W上鏈通訊餘裕(Margin) 78
圖4- 35 傳輸機3W下鏈通訊餘裕(Margin) 78

參考文獻 參考文獻
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