[發(fā)明專利]一種雙星GPS閉環(huán)控制測試方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310172616.2
• 申請日: 2013-05-10
• 公開（公告）號: CN103257352A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李響;孫驥;任廣偉;左莉華;熊亮;申珉珉;張明
• 申請（專利權(quán)）人: 航天東方紅衛(wèi)星有限公司
• 主分類號: G01S19/23
• 分類號: G01S19/23
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種雙星GPS閉環(huán)控制測試方法，尤其適用于高動(dòng)態(tài)、高精度的衛(wèi)星相對定位的系統(tǒng)性驗(yàn)證。

背景技術(shù)

在目前的衛(wèi)星測試中，主要有靜態(tài)測試和動(dòng)態(tài)測試兩種測試方法來驗(yàn)證GPS的定位功能，這兩種方法對于衛(wèi)星的閉環(huán)控制都還存在著一定的不足。靜態(tài)測試就是將GPS接收機(jī)直接接入到室外天線，利用公開的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)對GPS接收機(jī)進(jìn)行定位測試，該方法相對穩(wěn)定，數(shù)據(jù)可靠性較高，但無法驗(yàn)證衛(wèi)星在高速運(yùn)動(dòng)中GPS接收機(jī)的工作情況。為了解決這一問題，引入了GPS接收機(jī)的動(dòng)態(tài)測試。動(dòng)態(tài)測試就是將衛(wèi)星的軌道數(shù)據(jù)利用GPS動(dòng)態(tài)仿真器進(jìn)行設(shè)置并輸出1路或多路射頻信號，通過仿真器對軌道的高精度仿真對衛(wèi)星進(jìn)行閉環(huán)控制，這種方法定位精度高，動(dòng)態(tài)性強(qiáng)，但軌道數(shù)據(jù)相對固定，無法實(shí)現(xiàn)對于雙星的實(shí)時(shí)閉環(huán)控制，對于相對定位系統(tǒng)級的驗(yàn)證還存在著一定的不足。以靜態(tài)和動(dòng)態(tài)方法為基礎(chǔ)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)解決問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種GPS實(shí)時(shí)定位方法，解決了當(dāng)前測試技術(shù)中雙星只能通過固定的點(diǎn)位數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證的技術(shù)問題。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

一種雙星GPS閉環(huán)控制測試方法，基于軌道仿真計(jì)算機(jī)、GPS同步計(jì)算機(jī)和GPS動(dòng)態(tài)仿真器實(shí)現(xiàn)，軌道仿真計(jì)算機(jī)、GPS同步計(jì)算機(jī)和GPS動(dòng)態(tài)仿真器連接在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，步驟如下：

（1）通過星上GNC執(zhí)行機(jī)構(gòu)信息，軌道仿真計(jì)算機(jī)模擬出雙星實(shí)時(shí)點(diǎn)位的軌道信息數(shù)據(jù)，并按照TCP/IP傳輸協(xié)議，將所述雙星實(shí)時(shí)點(diǎn)位的軌道信息數(shù)據(jù)發(fā)送到GPS同步計(jì)算機(jī)上；

（2）GPS同步計(jì)算機(jī)通過時(shí)鐘卡的同步將所述雙星實(shí)時(shí)點(diǎn)位的軌道信息數(shù)據(jù)接收，并按照GPS動(dòng)態(tài)仿真器的格式和TCP/IP網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議，將所述雙星實(shí)時(shí)點(diǎn)位的軌道信息數(shù)據(jù)發(fā)送給GPS動(dòng)態(tài)仿真器；所述GPS動(dòng)態(tài)仿真器包括控制計(jì)算機(jī)和信號源；

（3）在GPS動(dòng)態(tài)仿真器的控制計(jì)算機(jī)中選擇遠(yuǎn)程控制的場景，建立飛行器模型，并將初始化數(shù)據(jù)發(fā)送給GPS動(dòng)態(tài)仿真器信號源；

（4）加載GPS動(dòng)態(tài)仿真器信號源，并初始化場景，等待GPS動(dòng)態(tài)仿真器控制計(jì)算機(jī)進(jìn)入Trigger?Wait模式；

（5）通過一個(gè)上升沿的觸發(fā)信號觸發(fā)所述遠(yuǎn)程控制的場景，等待下一個(gè)1pps上升沿開始場景的仿真；

（6）GPS動(dòng)態(tài)仿真器通過遠(yuǎn)程控制場景和實(shí)時(shí)接收到的點(diǎn)位數(shù)據(jù)模擬出衛(wèi)星在軌飛行的實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)，最終通過兩個(gè)RF射頻端口分別發(fā)送雙星在軌飛行的實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)給雙星上的GPS接收機(jī)；

（7）雙星的GPS接收機(jī)根據(jù)接收到的信息解算出雙星的相對位置及速度后反饋給星上GNC執(zhí)行機(jī)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。

所述步驟（5）中觸發(fā)信號的上升沿信號至少持續(xù)100ms。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是：

（1）在驗(yàn)證相對定位條件下，本發(fā)明具有更高的精度、更好的靈活性以及更高的穩(wěn)定性；

（2）由于采用的是完全實(shí)時(shí)的方法，并且在統(tǒng)一時(shí)鐘的基礎(chǔ)上，有效的避免了固定軌道測試方法中對于相對定位測試的局限性；

（3）傳統(tǒng)的定點(diǎn)固定軌道測試方法只能將預(yù)先設(shè)置好的軌道參數(shù)做成相應(yīng)的軌道文件，無法滿足甚至無法進(jìn)行對雙星交會對接進(jìn)行系統(tǒng)性的驗(yàn)證。該系統(tǒng)通過衛(wèi)星的GNC中心控制單元將實(shí)時(shí)的點(diǎn)位數(shù)據(jù)發(fā)送給地面軌道仿真計(jì)算機(jī)計(jì)算出完全實(shí)時(shí)的衛(wèi)星軌道數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)性驗(yàn)證；

（4）對于雙星、多星組網(wǎng)相對定位測試提供了更加靈活、更加有效、更加真實(shí)的測試方法。

附圖說明

圖1是本發(fā)明在雙星相對定位測試中實(shí)際應(yīng)用流程圖；

圖2是本發(fā)明在GPS動(dòng)態(tài)仿真器中1PPS仿真時(shí)序圖；

圖3是本發(fā)明的實(shí)際連接關(guān)系圖；

圖4為本發(fā)明方法流程圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明利用GPS動(dòng)態(tài)仿真器的遠(yuǎn)程控制模式提出一種全新的GPS閉環(huán)控制方法。該方法彌補(bǔ)了靜態(tài)方法和動(dòng)態(tài)方法在目前測試中的不足，實(shí)現(xiàn)了多星在全實(shí)時(shí)狀態(tài)下的閉環(huán)控制，打破了現(xiàn)行的采用固定軌道場景對閉環(huán)控制的驗(yàn)證方式，對多星相對定位系統(tǒng)進(jìn)行了驗(yàn)證。GPS實(shí)時(shí)相對定位數(shù)據(jù)閉環(huán)系統(tǒng)能夠接收GNC分系統(tǒng)實(shí)時(shí)輸出的軌道數(shù)據(jù)，按照固定的數(shù)據(jù)格式實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)給GPS仿真器生成GPS的射頻信號，為RGPS接收機(jī)提供仿真場景支持，從而實(shí)現(xiàn)GPS測量信息與GNC分系統(tǒng)軌道參數(shù)的實(shí)時(shí)自閉環(huán)控制。