[發(fā)明專利]一種軟著陸避障模擬試驗系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410127206.0
• 申請日: 2014-03-31
• 公開（公告）號: CN103901907A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王鵬基;張曉文;賈永;徐忠賓;牟小剛;關(guān)軼峰;趙宇;張洪華;張新邦;何英姿;王大軼
• 申請（專利權(quán)）人: 北京控制工程研究所
• 主分類號: G05D17/02
• 分類號: G05D17/02;G05D1/10
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 陳鵬

1.一種軟著陸避障模擬試驗系統(tǒng)，其特征在于：包括六自由度運動模擬裝置、高仿真月面模擬沙盤屏、GNC模擬計算機、敏感器與執(zhí)行機構(gòu)模擬接口箱、動力學(xué)仿真計算機、地面試驗總控計算機，其中：

六自由度運動模擬裝置：包括三維平動運動裝置和飛行轉(zhuǎn)動平臺，其中，三維平動運動裝置包括床身、橫梁和豎梁，床身由安裝在地基上的、互相平行且呈水平狀態(tài)的縱向?qū)к壗M成；橫梁橫跨在床身上并通過齒輪齒條在縱向?qū)к壣献魉交瑒樱瑱M梁上安裝有橫向水平導(dǎo)軌；豎梁垂直安裝在橫向水平導(dǎo)軌上并相對于橫梁作水平運動，豎梁上安裝有豎向?qū)к墸伙w行轉(zhuǎn)動平臺為三軸機械轉(zhuǎn)臺，所述的三軸機械轉(zhuǎn)臺活動安裝在豎向?qū)к壣希⑶宜鋈S機械轉(zhuǎn)臺負載盤上安裝有著陸導(dǎo)航敏感器；

高仿真月面模擬沙盤屏：對月球表面著陸區(qū)域的地貌特征和光學(xué)反射特性進行1：1的實物模擬，包括根據(jù)地形等高線圖加工制作的模型，所述模型上涂覆有不同反射率的噴漆；

動力學(xué)仿真計算機：試驗初始發(fā)送星箭分離信號給敏感器與執(zhí)行機構(gòu)模擬接口箱，同時從地面試驗總控計算機獲取初始動力學(xué)參數(shù)，通過動力學(xué)解算，獲取探測器的位置、速度、角度和角速度信息并驅(qū)動六自由度運動模擬裝置運動，獲取探測器本體的姿態(tài)角速度和比力信息、探測器相對月面的高度信息并送至敏感器與執(zhí)行機構(gòu)模擬接口箱；從敏感器與執(zhí)行機構(gòu)模擬接口箱獲取推力指令，通過動力學(xué)解算，獲取下一時刻探測器的位置、速度、角度和角速度信息并驅(qū)動六自由度運動模擬裝置運動；

敏感器與執(zhí)行機構(gòu)模擬接口箱：包括IMU模擬器、伽瑪關(guān)機敏感器模擬器、執(zhí)行機構(gòu)模擬器和星箭分離模擬器，其中IMU模擬器根據(jù)所述的探測器本體的姿態(tài)角速度和比力信息，得到每個控制周期內(nèi)探測器的角度增量和速度增量脈沖數(shù)并送至GNC模擬計算機；伽瑪關(guān)機敏感器模擬器將所述探測器相對月面的高度信息與預(yù)設(shè)的高度閾值進行比較，當所述探測器相對月面的高度信息小于等于預(yù)設(shè)的高度閾值后，產(chǎn)生主發(fā)動機和姿控推力器關(guān)機信號并送至GNC模擬計算機；執(zhí)行機構(gòu)模擬器從GNC模擬計算機接收一個控制周期內(nèi)的主發(fā)動機推力增量指令和姿控脈寬指令并作為推力指令發(fā)送給動力學(xué)仿真計算機；星箭分離模擬器接收所述星箭分離信號并產(chǎn)生觸發(fā)信號送至GNC模擬計算機啟動GNC計算；

GNC模擬計算機：根據(jù)所述觸發(fā)信號開始GNC計算；實時采集著陸導(dǎo)航敏感器輸出的相對距離、速度、三維高程圖像信息以及IMU模擬器輸出的角度增量和速度增量脈沖數(shù)信息進行自主導(dǎo)航解算，獲取一個控制周期內(nèi)探測器的主發(fā)動機推力增量指令和姿控脈寬指令送至執(zhí)行機構(gòu)模擬器；根據(jù)所述主發(fā)動機和姿控推力器關(guān)機信號停止GNC計算；

地面試驗總控計算機：向動力學(xué)仿真計算機發(fā)送初始動力學(xué)參數(shù)，啟動避障模擬試驗；實時獲取動力學(xué)仿真計算機的動力學(xué)計算結(jié)果、著陸導(dǎo)航敏感器的測量信息、GNC模擬計算機的GNC解算結(jié)果并進行存儲和顯示；當確認GNC模擬計算機停止GNC計算后，完成避障模擬試驗。