[發(fā)明專利]一種適用于飛行器導(dǎo)航制導(dǎo)控制的半物理地面仿真裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710961632.8
• 申請(qǐng)日: 2017-10-17
• 公開（公告）號(hào): CN108037676A
• 公開（公告）日: 2018-05-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李莉;夏紅偉;王常虹;馬廣程;考永貴;安昊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B17/02
• 分類號(hào): G05B17/02
• 代理公司: 北京天奇智新知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11340
• 代理人: 范光曄

本發(fā)明提供了一種適用于飛行器導(dǎo)航制導(dǎo)控制的半物理地面仿真裝置。所述GNC動(dòng)力學(xué)驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)、目標(biāo)運(yùn)動(dòng)模擬子系統(tǒng)、跟蹤運(yùn)動(dòng)模擬子系統(tǒng)、飛行器測(cè)量載荷子系統(tǒng)、目標(biāo)特性模擬子系統(tǒng)、地面監(jiān)控子系統(tǒng)和場(chǎng)外星敏模擬子系統(tǒng)之間通過光纖網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息傳輸，構(gòu)建全光纖快速網(wǎng)絡(luò)，解決了通訊的瓶頸問題。所述的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)模擬子系統(tǒng)、跟蹤運(yùn)動(dòng)模擬子系統(tǒng)的控制模塊直接采用“嵌入式與背負(fù)式”架構(gòu)，嵌入式控制模塊直接就近安裝在運(yùn)動(dòng)模擬器的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上，其與GNC動(dòng)力學(xué)驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)、地面監(jiān)控子系統(tǒng)之間通過光纖網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息傳輸，構(gòu)建全光纖快速網(wǎng)絡(luò)，能夠滿足高動(dòng)態(tài)特性中對(duì)快速數(shù)據(jù)通訊和大批變量傳輸?shù)男枨螅鉀Q以往普通架構(gòu)的信息延遲問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種適用于飛行器導(dǎo)航制導(dǎo)控制的半物理地面仿真裝置，屬于飛行器導(dǎo)航制導(dǎo)控制的地面仿真裝置技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

空間飛行器一旦發(fā)射將難以維修，其特殊的運(yùn)行環(huán)境使其地面仿真試驗(yàn)顯得尤為重要，目前對(duì)于空間飛行器地面仿真主要分為三類：(1)數(shù)學(xué)/計(jì)算機(jī)軟件仿真；(2)半物理仿真；(2)全物理仿真。其中半物理仿真由于比全物理仿真試驗(yàn)容易實(shí)現(xiàn)，又比數(shù)學(xué)仿真真實(shí)等優(yōu)點(diǎn)在飛行器的研制過程中受到高度重視。特別是對(duì)于飛行器的導(dǎo)航制導(dǎo)仿真方法的研究，目前只能檢索到數(shù)學(xué)仿真和半物理仿真，并且在半物理仿真中通常借助六維運(yùn)動(dòng)模擬器進(jìn)行仿真測(cè)試，這種六維運(yùn)動(dòng)模擬器通常由三維平動(dòng)機(jī)構(gòu)和三軸轉(zhuǎn)臺(tái)組成，這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)解算相對(duì)簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是這種架構(gòu)限制了其承載能力和加速度(系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的重要指標(biāo))。

經(jīng)文獻(xiàn)檢索，厲明、紀(jì)勇、賈宏光、續(xù)志軍等在論文“基于快速仿真原型的飛行器半物理仿真系統(tǒng)”(見《光學(xué)精密工程》，2008年，第16卷第10期，頁碼1949-1955)中設(shè)計(jì)了基于快速仿真原型技術(shù)的大閉環(huán)半物理飛行實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)，通過光纖反射內(nèi)存網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)高速互聯(lián)，但該文重點(diǎn)在于快速仿真原型系統(tǒng)的搭建，不涉及系統(tǒng)承載能力和系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的研究。

中國發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)枺?00910243276.1，專利名稱：人控交會(huì)對(duì)接半物理仿真試驗(yàn)系統(tǒng)，該發(fā)明采用三自由度轉(zhuǎn)臺(tái)模擬目標(biāo)飛行器的運(yùn)動(dòng)，對(duì)空間交會(huì)對(duì)接的模擬程度不高，精度受限，并且還是受系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的約束仍存在承載能力和動(dòng)態(tài)特性的先天性限制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種原理簡(jiǎn)單、承載大、響應(yīng)速度快、精度高、容易工程實(shí)現(xiàn)的一種適用于飛行器導(dǎo)航制導(dǎo)控制的半物理地面仿真裝置。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種適用于飛行器導(dǎo)航制導(dǎo)控制的半物理地面仿真裝置，包括：GNC動(dòng)力學(xué)驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)、目標(biāo)運(yùn)動(dòng)模擬子系統(tǒng)、跟蹤運(yùn)動(dòng)模擬子系統(tǒng)、飛行器測(cè)量載荷子系統(tǒng)、目標(biāo)特性模擬子系統(tǒng)、地面監(jiān)控子系統(tǒng)、場(chǎng)外星敏模擬子系統(tǒng)和光纖網(wǎng)絡(luò)，跟蹤運(yùn)動(dòng)模擬子系統(tǒng)具有二維直線運(yùn)動(dòng)和二維轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)功能，目標(biāo)運(yùn)動(dòng)模擬子系統(tǒng)具有一維直線運(yùn)動(dòng)和二維轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)功能，并且目標(biāo)運(yùn)動(dòng)模擬子系統(tǒng)和跟蹤運(yùn)動(dòng)模擬子系統(tǒng)相對(duì)安裝在地基上，飛行器測(cè)量載荷子系統(tǒng)安裝在跟蹤運(yùn)動(dòng)模擬子系統(tǒng)上，目標(biāo)特性模擬子系統(tǒng)安裝在目標(biāo)運(yùn)動(dòng)模擬子系統(tǒng)上，GNC動(dòng)力學(xué)驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)接收飛行器測(cè)量載荷子系統(tǒng)的測(cè)量信息，計(jì)算出下一步的運(yùn)行指令并傳輸給目標(biāo)運(yùn)動(dòng)模擬子系統(tǒng)和跟蹤運(yùn)動(dòng)模擬子系統(tǒng)，地面監(jiān)控子系統(tǒng)是該系統(tǒng)的人機(jī)接口，接收操作人員或上位機(jī)的指令輸入并發(fā)送相應(yīng)控制指令給仿真系統(tǒng)，同時(shí)負(fù)責(zé)接收整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)并進(jìn)行顯示、存儲(chǔ)、回放和分析；場(chǎng)外星敏模擬子系統(tǒng)由星敏感器和星空模擬裝置組成，星空模擬裝置接收GNC動(dòng)力學(xué)驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)的信息，計(jì)算并顯示當(dāng)前的星空?qǐng)D態(tài)，星敏感器根據(jù)當(dāng)前模擬的星空給出測(cè)量結(jié)果，并將結(jié)果傳輸給GNC動(dòng)力學(xué)驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)作為星敏測(cè)量的輸入信息，所述的GNC動(dòng)力學(xué)驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)、目標(biāo)運(yùn)動(dòng)模擬子系統(tǒng)、跟蹤運(yùn)動(dòng)模擬子系統(tǒng)、飛行器測(cè)量載荷子系統(tǒng)、目標(biāo)特性模擬子系統(tǒng)、地面監(jiān)控子系統(tǒng)和場(chǎng)外星敏模擬子系統(tǒng)之間均通過光纖網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息傳輸。

本發(fā)明的有益效果：