[發(fā)明專利]非合作目標(biāo)條件下閉環(huán)自主導(dǎo)航的試驗系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410745455.6
• 申請日: 2014-12-09
• 公開（公告）號: CN105737847B
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王新萌;張朝興;張艷召;葉立軍;任家棟;向坤;冒海飛;孫尚;朱文山;朱虹;孫少勇
• 申請（專利權(quán)）人: 上海新躍儀表廠
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00;G01S7/40
• 代理公司: 上海航天局專利中心 31107
• 代理人: 馮和純

1.一種非合作目標(biāo)條件下閉環(huán)自主導(dǎo)航的試驗系統(tǒng)，其特征在于，包括構(gòu)成閉環(huán)仿真的地面測試系統(tǒng)、非合作目標(biāo)系統(tǒng)、追蹤星的跟瞄系統(tǒng)以及追蹤星GNC系統(tǒng)，

所述地面測試系統(tǒng)，用于通過動力學(xué)軟件對非合作目標(biāo)系統(tǒng)的飛行情況進(jìn)行數(shù)學(xué)建模得到目標(biāo)星和追蹤星之間的相對距離和角度信息，并將所述相對距離和角度信息發(fā)送到非合作目標(biāo)系統(tǒng)，及根據(jù)地面測試系統(tǒng)輸出的控制力矩或力計算出推力作用后的目標(biāo)星和追蹤星之間的相對距離和角度信息，并將推力作用后的目標(biāo)星和追蹤星之間的相對距離和角度信息在下一個節(jié)拍繼續(xù)輸出至非合作目標(biāo)系統(tǒng)；

所述非合作目標(biāo)系統(tǒng)，用于根據(jù)所述推力作用后的目標(biāo)星和追蹤星之間的相對距離和角度信息或進(jìn)行與追蹤星的相對距離和角度的模擬，所述非合作目標(biāo)系統(tǒng)包括雷達(dá)目標(biāo)模擬器、雷達(dá)目標(biāo)模擬器控制計算機(jī)、光電目標(biāo)模擬器、光電目標(biāo)模擬器控制計算機(jī)、激光距離模擬器控制計算機(jī)和分別放置雷達(dá)跟瞄和光電跟瞄的雷達(dá)雙軸轉(zhuǎn)臺和光電雙軸轉(zhuǎn)臺、與雷達(dá)雙軸轉(zhuǎn)臺和光電雙軸轉(zhuǎn)臺連接的雙軸轉(zhuǎn)臺控制計算機(jī)；所述追蹤星的跟瞄系統(tǒng)，用于測量與目標(biāo)星的相對距離和角度數(shù)據(jù)并輸出到追蹤星GNC系統(tǒng)，包括雷達(dá)跟瞄和光電跟瞄；所述追蹤星GNC系統(tǒng)，即導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制系統(tǒng)，用于提供自主導(dǎo)航算法、測量追蹤星的絕對姿態(tài)信息和根據(jù)自主導(dǎo)航算法和從所述追蹤星的跟瞄系統(tǒng)接收的與目標(biāo)星的相對距離和角度數(shù)據(jù)向所述地面測試系統(tǒng)輸出控制力矩或力，追蹤星GNC系統(tǒng)包括負(fù)責(zé)自主導(dǎo)航算法的星載計算機(jī)，負(fù)責(zé)測量追蹤星的絕對姿態(tài)信息的測量敏感器群，負(fù)責(zé)輸出控制力矩或力的執(zhí)行機(jī)構(gòu)群。

2.如權(quán)利要求1所述的非合作目標(biāo)條件下閉環(huán)自主導(dǎo)航的試驗系統(tǒng)，其特征在于，所述雷達(dá)跟瞄解算姿態(tài)的順序是先俯仰角后方位角，光電跟瞄解算姿態(tài)的順序是先方位角后俯仰角。

3.如權(quán)利要求1所述的非合作目標(biāo)條件下閉環(huán)自主導(dǎo)航的試驗系統(tǒng)，其特征在于，所述雷達(dá)跟瞄及雷達(dá)目標(biāo)模擬器安置于微波暗室內(nèi)，光電跟瞄及光電目標(biāo)模擬器安置于光學(xué)暗室內(nèi)。

4.如權(quán)利要求1所述的非合作目標(biāo)條件下閉環(huán)自主導(dǎo)航的試驗系統(tǒng)，其特征在于，所述地面測試系統(tǒng)，用于通過同一臺動力學(xué)仿真機(jī)并在同一個Simulink程序環(huán)境下同時模擬非合作目標(biāo)系統(tǒng)和追蹤星的軌道動力學(xué)，并且兩個動力學(xué)所描述的軌道運(yùn)動相對獨(dú)立，根據(jù)對非合作目標(biāo)系統(tǒng)和追蹤星的軌道模擬，解算出模擬目標(biāo)星和追蹤星之間的相對距離和角度信息。

5.如權(quán)利要求1所述的非合作目標(biāo)條件下閉環(huán)自主導(dǎo)航的試驗系統(tǒng)，其特征在于，所述地面測試系統(tǒng)，用于將目標(biāo)星和追蹤星之間的相對距離信息部分傳輸給雷達(dá)目標(biāo)模擬器和光電目標(biāo)模擬器；所述雷達(dá)目標(biāo)模擬器和光電目標(biāo)模擬器，用于產(chǎn)生與相對距離信息相符的物理信號，其中，雷達(dá)目標(biāo)模擬器產(chǎn)生微波信號，光電目標(biāo)模擬器產(chǎn)生平行光源；所述追蹤星的跟瞄系統(tǒng)，用于接收所述與相對距離信息相符的物理信號并測量出所述追蹤星GNC系統(tǒng)的自主導(dǎo)航算法能夠使用的相對距離數(shù)據(jù)并發(fā)送給追蹤星GNC系統(tǒng)。

6.如權(quán)利要求5所述的非合作目標(biāo)條件下閉環(huán)自主導(dǎo)航的試驗系統(tǒng)，其特征在于，

所述地面測試系統(tǒng)，用于將目標(biāo)星和追蹤星之間的相對角度信息部分傳輸給雷達(dá)雙軸轉(zhuǎn)臺和光電雙軸轉(zhuǎn)臺；所述雷達(dá)雙軸轉(zhuǎn)臺和光電雙軸轉(zhuǎn)臺，用于根據(jù)從地面測試系統(tǒng)接收的目標(biāo)星和追蹤星之間的相對角度信息通過閉環(huán)令轉(zhuǎn)臺產(chǎn)生角度變化模擬目標(biāo)星和追蹤星之間的相對角度變化；所述追蹤星的跟瞄系統(tǒng)，用于測量出所述追蹤星GNC系統(tǒng)的自主導(dǎo)航算法能夠使用的相對角度數(shù)據(jù)并發(fā)送給追蹤星GNC系統(tǒng)。

7.如權(quán)利要求1所述的非合作目標(biāo)條件下閉環(huán)自主導(dǎo)航的試驗系統(tǒng)，其特征在于，所述追蹤星GNC系統(tǒng)和追蹤星的跟瞄系統(tǒng)以衛(wèi)星上實(shí)際電纜連接，追蹤星GNC系統(tǒng)與地面測試系統(tǒng)以測試電纜連接，非合作目標(biāo)系統(tǒng)與地面測試系統(tǒng)以RS422串口連接。

8.如權(quán)利要求1所述的非合作目標(biāo)條件下閉環(huán)自主導(dǎo)航的試驗系統(tǒng)，其特征在于，所述雙軸轉(zhuǎn)臺控制計算機(jī)通過RS422串口與雷達(dá)雙軸轉(zhuǎn)臺和光電雙軸轉(zhuǎn)臺通信，同時通過RS422串口從地面測試系統(tǒng)接收目標(biāo)星和追蹤星之間的相對角度信息。

9.如權(quán)利要求1所述的非合作目標(biāo)條件下閉環(huán)自主導(dǎo)航的試驗系統(tǒng)，其特征在于，所述雷達(dá)目標(biāo)模擬器控制計算機(jī)通過CAN線與雷達(dá)目標(biāo)模擬器通信，同時通過RS422串口接收從地面測試系統(tǒng)接收目標(biāo)星和追蹤星之間的相對距離信息。