[發明專利]一種數字化衛星姿軌控算法地面仿真驗證系統

在審

• 申請號: 201710045932.1
• 申請日: 2017-01-13
• 公開（公告）號: CN106647335A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 王洋;葉周
• 申請（專利權）人: 王洋
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及數字化衛星通信領域，特別涉及一種數字化衛星姿軌控算法地面仿真驗證系統。

背景技術

衛星姿態及軌道控制的測試平臺，是衛星各大測試平臺中復雜性、技術性最突出的測試平臺之一。其單機和測試平臺的地面試驗、測試平臺參與整星電聯試等，都是姿控測試平臺研制的重要組成部分。姿態及軌道控制仿真地面測試平臺是地面驗證不可缺少的，有效地檢查星上軟件的功能和設計上的缺陷，模擬太空飛行試驗，而且還可檢驗方案設計的正確性，從試驗中發現隱患，排除故障，提高衛星平臺的可靠性。隨著衛星研制周期的縮短和成本的不斷降低，一方面要求測試系統設計采用成熟可靠的設計思想，另一方面需要根據測試的具體要求采用通用靈活、簡易直觀的技術手段。

在衛星姿態及軌道控制地面實時仿真過程中，目前國內外的通用做法是采用Matlab實時框架xPC Target/Simulink Real-Time、VxWorks實時操作系統等，使用xPC Target/Simulink Real-Time實時仿真有利于實現控制系統的快速原型化及硬件在回路中的測試。相對于VxWorks高昂的價格，xPC Target/SimulinkReal-Time是個很好的選擇。但xPC Target/Simulink Real-Time操作過程繁瑣，數據觀測不便，參數設置復雜，仿真調試進度受到嚴重制約。xPC Target/Simulink Real-Time雖然提供豐富的標準I/O板的I/O驅動設備庫，但涉及使用特殊的數據采集和通信板卡，需要自行編寫驅動，無疑增加過多的無謂工作量，如xPC Target/Simulink Real-Time支持的RS422串口卡就是受限的。并且傳統的姿態及軌道控制仿真測試雖然可以通過觀測數據判斷衛星的運行狀態，但涉及到多方面數據聯動時集成度大大降低，并且時常需要涉及額外的計算，增加重復的工作量，不能真實的實現衛星模擬。

發明內容

本發明技術方案所解決的技術問題為，如何實現衛星仿真驗證系統的聯動運行，提升衛星仿真的集成度。

為了解決上述技術問題，本發明技術方案提供了一種數字化衛星姿軌控算法地面仿真驗證系統，包括：仿真平臺、上位機平臺、數據中轉平臺及衛星控制算法平臺；所述仿真平臺通過所述數據中轉平臺與所述衛星控制算法平臺所述仿真平臺通信；

所述仿真平臺適于獲取衛星姿態及軌道算法的控制信息并在預定仿真環境中依據動力學模型運行以產生衛星的真實姿態及軌道，輸出衛星仿真信息；

所述上位機平臺適于接收所述衛星仿真信息，基于所述衛星仿真信息設置與所述動力學模型有關的參數并根據用戶輸入的指令發出操作所述仿真平臺的操作信息至所述仿真平臺；

所述衛星控制算法平臺適于根據所述衛星仿真信息確定所述衛星姿態及軌道的算法，并發出所述衛星姿態及軌道算法的控制信息至所述仿真平臺。

可選的，所述預定仿真環境為Simulink Real-Time環境。

可選的，所述動力學模型包括以下模型中的至少一種：姿態動力學模型、軌道動力學模型、天體模型。

可選的，所述衛星仿真信息包括姿態測量數據，所述控制信息包括所述控制力矩信息；所述仿真平臺包括：

衛星姿態及軌道確定單元，適于根據衛星的姿態角信息、太陽位置信息及衛星軌道，利用敏感器模型產生敏感器輸出的姿態測量數據；

通信單元，適于將所述姿態測量數據傳遞至所述衛星控制算法平臺，并接收執行器發出的所述控制信息；

控制單元，適于利用所述執行器模型產生控制力矩信息控制衛星姿態和軌道。

可選的，所述衛星仿真信息至少包括：衛星軌道數據、姿態數據、敏感器數據和執行器采集數據。

可選的，所述仿真平臺通過UDP廣播的方式分別與所述上位機平臺及數據中轉平臺通信。

可選的，所述上位機平臺包括：

與所述仿真平臺實現連接控制的第一單元；

實現仿真應用程序下載、運行、停止、卸載的第二單元，

實現仿真參數設置及采集的第三單元；

實現應用程序仿真參數設置的第四單元；

實現應用程序仿真數據采集的第五單元；

實現故障仿真的第六單元；

實現操作所述仿真平臺的第七單元；

可選的，所述第二單元適于下載已經編譯的DLM動力學模型文件到所述仿真平臺中，運行動力學模型應用程序，或者執行停止和卸載應用程序；

所述第三單元適于根據內部或外部輸入設置采樣周期、最長運行時間，或者獲取仿真當前運行時間；