[發明專利]一種衛星姿軌控和單機通信的實時仿真系統

有效

• 申請號: 202011118428.8
• 申請日: 2020-10-19
• 公開（公告）號: CN112214902B
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（設計）人: 劉鑫睿;薛正華;樂欣龍;吳凡;邱實;陳健;王峰;岳程斐;張云鵬;趙振博;李化義
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產權代理有限公司 23213
• 代理人: 楊曉輝

一種衛星姿軌控和單機通信的實時仿真系統，解決了現有衛星功能仿真單一的問題，屬于衛星技術仿真領域。本發明是基于LabView Real Time模塊聯合PXI機箱實現仿真，包括：軌道仿真模塊實時接收單機原理仿真模塊的單機數據進行軌道仿真，得到軌道參數及衛星在軌道上的慣性系下的加速度及各個仿真時刻的速度和位置；姿態仿真模塊實時接收單機原理仿真模塊發送的單機數據，進行姿態仿真，得到各個仿真時刻衛星的姿態角和角速度；單機原理仿真模塊實時接收軌道仿真模塊和姿態仿真模塊得到的數據，獲取單機數據；單機數據通信模塊，用于選擇及模擬單機通信協議，獲取對單機原理仿真模塊的控制指令及傳遞單機數據到星上計算機。

技術領域

本發明屬于衛星技術仿真領域。

背景技術

隨著信息技術和空間技術的迅猛發展，衛星的復雜程度和新技術含量不斷提高，研制周期進一步縮短，在軌壽命和可靠性要求更高，造成衛星研制工作難度不斷加大，而且目前我國的國民經濟建設和國防建設都對衛星的研制工作提出了更高的要求。為滿足國家和用戶對空間技術的需求，支持國民經濟建設，支持國防加速向信息化轉變，我國航天工業部門面臨時間緊、任務重、技術復雜的挑戰。因此必須采用更加先進的技術，提高技術和管理能力，快、好、省地完成衛星的研制工作，最大程度地滿足用戶的要求。在這種背景下，利用日益成熟系統仿真技術，將在衛星的概念研究、方案論證、設計研發、集成測試和在軌維護等各方面，提升工作效率和準確率。

現有的仿真技術都是針對衛星的單一功能進行仿真，比如對衛星軌道和姿態進行仿真，但是現有技術無法在進行軌道和姿態仿真的同時進行其它功能的測試。

發明內容

針對現有衛星功能仿真單一的問題，本發明提供一種衛星姿軌控和單機通信的實時仿真系統。

本發明的一種衛星姿軌控和單機通信的實時仿真系統，所述系統是基于LabViewReal Time模塊聯合PXI機箱實現仿真，所述仿真系統包括軌道和姿態動力學仿真模塊、單機原理仿真模塊和單機數據通信模塊，其中，軌道和姿態動力學仿真模塊包括軌道仿真模塊和姿態仿真模塊；

軌道仿真模塊，與單機原理仿真模塊連接，用于實時接收單機原理仿真模塊發送的單機數據進行軌道仿真，得到軌道參數及衛星在軌道上的慣性系下的加速度及各個仿真時刻的速度和位置；

姿態仿真模塊，與單機原理仿真模塊連接，用于實時接收單機原理仿真模塊發送的單機數據，進行姿態仿真，到各個仿真時刻衛星的姿態角和角速度；

單機原理仿真模塊，用于實時接收所述軌道參數、所述加速度、所述各個仿真時刻的速度和位置及所述各個仿真時刻衛星的姿態角和角速度，并進行單機模擬，獲取單機數據；

單機數據通信模塊，與單機原理仿真模塊連接，用于選擇單機通信協議，并進行模擬，還用于對CAN總線設備識別，進而獲取通過PXI機箱提供的串口通信模塊和CAN總線通信模塊對單機原理仿真模塊的控制指令及傳遞單機原理仿真模塊的單機數據到星上計算機。

作為優選，所述系統還包括單機電壓采集模塊，單機原理仿真模塊包括推力器原理仿真模塊和磁力矩器原理仿真模塊；

單機電壓采集模塊，用于獲取推力器觸發電壓和磁力矩器觸發電壓；

推力器原理仿真模塊，與單機電壓采集模塊連接，用于判斷單機電壓采集模塊獲取的磁力矩器觸發電壓是否大于閾值，若是，根據衛星推力器的比沖，把推力器在時間T內的作用平均到T，得到一個平均加速度，并將平均加速度發送給軌道仿真模塊；T表示單機電壓采集模塊的電壓采集周期；還用于根據衛星各個推力器的安裝矩陣，計算出由于推力器推力的產生的作用力矩，發送給姿態仿真模塊；

平均加速度

其中，T_step表示仿真步長，表示推力器單位時間內消耗的質量，I_sp表示衛星推力器的比沖；