[發明專利]一種陀螺組合的角速度信號模擬方法

有效

• 申請號: 201710089994.2
• 申請日: 2017-02-20
• 公開（公告）號: CN106895832B
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發明（設計）人: 石曉涵;鐘超;張云霞;鐘金鳳;李小斌
• 申請（專利權）人: 上海航天控制技術研究所
• 主分類號: G01C19/00
• 分類號: G01C19/00
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所(普通合伙) 31249
• 代理人: 周乃鑫;周榮芳

一種陀螺組合的角速度信號模擬方法，將陀螺組合水平放置在地基上，陀螺組合分別與地面動力學仿真計算機和星上計算機硬件連接，地面動力學仿真計算機將仿真計算獲得的衛星姿態角速度與陀螺組合三軸上的地球自轉角速度分量的差值作為陀螺組合需要模擬的角速度值輸出給陀螺組合，陀螺組合接收地面動力學仿真計算機的輸入數據后，輸出衛星姿態角速度數據給星上計算機。本發明解決了使用陀螺組合測試口時地球自轉角速度帶來的影響，同時也解決了地面閉環試驗時無運動模擬器不能接入使用陀螺數據的問題，使陀螺組合接入衛星姿態控制系統不再受限于運動模擬器，加強了陀螺組合地面驗證的有效性和真實性。

技術領域

本發明涉及一種陀螺組合的角速度信號模擬方法。

背景技術

高精度、高穩定度的衛星姿態控制系統中通常用陀螺組合來作為角速度敏感器。陀螺組合為控制系統的重要產品。在衛星姿態控制系統半物理仿真試驗系統中，通常角速度的使用方法有兩種：一種將陀螺組合放置于運動模擬器(轉臺)上，并以動力學仿真數據驅動運動模擬器模擬衛星姿態，以此激勵陀螺組合輸出角速度信息給星上計算機實現閉環控制；而另外一種方法是動力學仿真計算機直接模擬陀螺組合的輸出將角速度信息輸入給星上計算機。第一種方法受限于場地，如果陀螺組合安裝于整星后，無法實現陀螺組合接入的閉環控制。第二種方法在半物理仿真試驗系統中無法使用陀螺組合的任何真實輸出，星上軟件對于陀螺組合的數據及產品狀態無法進行時實判斷。

發明內容

本發明提供一種陀螺組合的角速度信號模擬方法，解決了使用陀螺組合測試口時地球自轉角速度帶來的影響，同時也解決了地面閉環試驗時無運動模擬器不能接入使用陀螺數據的問題，使陀螺組合接入衛星姿態控制系統不再受限于運動模擬器，加強了陀螺組合地面驗證的有效性和真實性。

為了達到上述目的，本發明提供一種陀螺組合的角速度信號模擬方法，包含以下步驟：將陀螺組合水平放置在地基上，陀螺組合分別與地面動力學仿真計算機和星上計算機硬件連接，地面動力學仿真計算機將仿真計算獲得的衛星姿態角速度與陀螺組合三軸上的地球自轉角速度分量的差值作為陀螺組合需要模擬的角速度值輸出給陀螺組合，陀螺組合接收地面動力學仿真計算機的輸入數據后，輸出衛星姿態角速度數據給星上計算機。

所述的地面動力學仿真計算機輸出給陀螺組合的角速度值為：

式中：是地面動力學仿真計算機輸出給陀螺組合的角速度；是衛星相對慣性空間的角速度；A是衛星姿態相對陀螺組合坐標系的位置轉換矩陣；是地球自轉角速度在陀螺組合坐標系中的分量。

放置在地基上的陀螺組合三個測量軸上的地球自轉角速度的分量的計算公式為：

式中：ω_e是地球自轉角速度，ω_e＝15°/h；λ是地基所在地的地理緯度；δ是陀螺組合Y軸與北向夾角，陀螺組合三軸正交且X軸指天。

所述的陀螺組合的測試口與地面動力學仿真計算機的硬件接口板卡連接，陀螺組合的測試口與星上計算機的硬件接口板卡連接。

陀螺組合與地面動力學仿真計算機的通訊周期T1小于陀螺組合與星上計算機的通訊周期T2。

本發明利用陀螺組合的測試口，輸入為衛星動力學仿真的衛星角速度及陀螺組合所測得地球自轉角速度分量差值，模擬衛星姿態所需的陀螺組合輸出，實現閉環控制，解決了使用陀螺組合測試口時地球自轉角速度帶來的影響，保留了陀螺組合自身輸出的特點如零偏及零偏穩定性等等，同時也解決了地面閉環試驗時無運動模擬器不能接入使用陀螺數據的問題，在整個的衛星測試過程中均可以使用陀螺組合真實輸出，使陀螺組合接入衛星姿態控制系統不再受限于運動模擬器，加強了陀螺組合地面驗證的有效性和真實性。

附圖說明

圖1是本發明的示意圖。

具體實施方式