[發明專利]一種衛星跟蹤轉臺的地面模擬試驗方法及裝置

有效

• 申請號: 201910362800.0
• 申請日: 2019-04-30
• 公開（公告）號: CN109975003B
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 許吉敏;鄭文穎;王偉;劉焜
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00;B64G7/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 馬超前

本發明提供一種衛星跟蹤轉臺的地面模擬試驗方法及裝置，該方法包括：獲取衛星跟蹤轉臺在真實服役環境下的微重力和溫度參數；根據所述微重力和溫度參數獲取轉臺運動軸系的摩擦力矩數值；將相應所述摩擦力矩數值的摩擦力矩作用到軸系上，同時軸系通過驅動機構使其與真實衛星跟蹤轉臺的相應部件運動保持一致；通過獲取驅動機構驅動軸系的參數來判斷其運動跟蹤精度的高低；所述軸系通過極低摩擦的潤滑水膜懸浮于密閉環境中。該發明是一種高還原度的衛星跟蹤轉臺地面模擬試驗方法，成本較傳統微重力環境模擬方法要低很多，適合不同運行軌道甚至深空環境工作的轉臺模擬試驗，對發展高精度轉臺有重要的價值。

技術領域

本發明涉及衛星跟蹤轉臺性能檢測技術領域，尤其涉及一種衛星跟蹤轉臺的地面模擬試驗方法及裝置。

背景技術

作為太空偵查活動中的核心裝備，衛星跟蹤轉臺通過其搭載的紅外相機或太空望遠鏡能夠實現對空間目標的探測和跟蹤，從而及時、準確地掌握空間勢態，因此是世界強國競相研究的戰略性裝備。隨著探測任務要求向全天時、全天候、高精度等方向不斷發展，衛星轉臺的性能指標必須持續升級以應對這些挑戰。雖然衛星轉臺長期工作于太空微重力環境中，但其制造、安裝和調試工作都是在地面上進行的。由于溫度、重力環境等條件不同，地面試運行得到的性能數據結果與空間服役的真實情況會有較大的誤差，嚴重制約了高精度衛星跟蹤轉臺的發展。為了最大程度上獲取準確的性能數據，研究者們通常竭盡所能在地面上模擬太空微重力環境，然后開展試驗、獲取相關數據?？傮w來說，有關空間微重力條件的地面模擬試驗方法主要有：落塔法、拋物飛行法、懸吊法、水浮法、氣浮法等。落塔法是指在微重力塔中做自由落體運動，從而產生微重力環境的一種方法。該方法的模擬精度高，但單次微重力試驗時間過短，具有較大的應用局限性。拋物飛行法即利用拋物線機動飛行來創造微重力環境，目前能夠創造20-30秒左右的試驗時間。與落塔法類似，單次試驗持續時間過短難以對裝置的性能指標進行充分考核。懸吊法即利用吊絲的垂直拉力來平衡試驗裝置自身重力，該方法的精度不高，不適合衛星轉臺這種精密裝置的測試。氣浮法是指主要通過氣懸浮的方法在光滑平臺上將試驗裝置平托起來，即懸浮力與重力抵消來實現微重力模擬的一種方法。該方法只能適用平面的微重力試驗，不能實現三維度微重力環境模擬。水浮法是通過水的浮力來抵消實驗裝置重力的影響，可以實現三維空間的微重力試驗且試驗時間不受限制，但試驗必須在有一定粘度的水中進行，會對運動副之間的運動產生影響且不適合衛星轉臺這類機電系統，一般用于純機械系統的模擬試驗。

綜上所述，現有的幾種微重力環境模擬方法難以準確考核衛星轉臺真實服役性能指標，或因單次試驗持續時間過短，或因精度不高，或因只能進行兩維模擬，嚴重制約了高精度衛星跟蹤轉臺的發展。究其本因，在重力無所不在的地面上，根本實現不了真正意義上的微重力環境。因此，必須轉換思路，繞開微重力環境無法有效模擬的死結，重新提出衛星轉臺的地面模擬試驗思路。

發明內容

本發明的目的在于解決上述現有技術存在的缺陷，提供一種衛星跟蹤轉臺的地面模擬試驗方法及裝置。

一種衛星跟蹤轉臺的地面模擬試驗方法，包括：

獲取衛星跟蹤轉臺在真實服役環境下的微重力和溫度參數；

根據所述微重力和溫度參數獲取轉臺運動軸系的摩擦力矩數值；

將所述摩擦力矩數值的相應摩擦力矩作用到軸系上，同時軸系通過驅動機構使其與真實衛星跟蹤轉臺的相應部件運動保持一致；

通過獲取驅動機構驅動軸系的參數來判斷其運動跟蹤精度的高低；

所述軸系通過極低摩擦的潤滑水膜懸浮于密閉環境中。

本發明的另一目的在于提供一種衛星跟蹤轉臺的地面模擬試驗裝置，包括：軸系機構、為軸系機構的一端提供摩擦力矩的摩擦力矩施加裝置、為軸系機構的另一端提供動力的驅動機構；