[發明專利]衛星模擬在軌工況閉環測試系統

在審

• 申請號: 202110638738.0
• 申請日: 2018-10-10
• 公開（公告）號: CN113495497A
• 公開（公告）日: 2021-10-12
• 發明（設計）人: 林寶軍;熊淑杰;白濤
• 申請（專利權）人: 上海微小衛星工程中心
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02
• 代理公司: 上海智晟知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31313
• 代理人: 李鏑的

1.一種衛星模擬在軌工況閉環測試系統，其特征在于，

系統用于對現有測試系統進行改造；

系統適用于衛星集成后的全部大型試驗或測試，以進行全任務階段、真實工作狀態下的系統功能、性能的全面考核；

采用小型動態模擬器作為敏感器的激勵源，在衛星集成狀態下直接布置在衛星敏感器表面，降低現有測試系統的改造成本；

利用衛星遙測參數作為輸入進行執行器精確建模，以使執行器進入測試閉環；

所述衛星遙測參數包括執行器控制指令以及反作用輪轉速；

反作用輪以轉速建模的方式取代指令建模，以使單機以真實工作狀態進行閉環測試。

2.根據權利要求1所述的系統，所述衛星模擬在軌工況閉環測試系統包括：

動態模擬器，其被配置為從姿態和軌道動力學模型接收衛星的軌道和姿態數據以便給衛星敏感器提供動態激勵源；

姿態和軌道動力學模型，其被配置為模擬衛星的真實飛行狀態，其中所述姿態和軌道動力學模型根據從執行器模型接收的推力數據和輸出力矩數據生成衛星的軌道和姿態數據；以及

執行器模型，其被配置為對執行器進行建模，其中所述執行器模型根據衛星的遙測狀態生成推力數據和輸出力矩數據，其中所述遙測狀態包括衛星控制指令和反作用輪轉速，其中所述執行器模型包括：

推力器模型，其被配置為對推力器進行建模，其中所述建模為指數模型并且根據衛星控制指令模擬推力的上升沿和下降沿以生成推力數據；以及

反作用輪模型，其被配置為對反作用輪進行建模，其中所述反作用輪模型根據反作用輪轉速計算反作用輪的輸出力矩。

3.根據權利要求2所述的系統，其中所述推力器模型通過下列公式來對推力器進行建模，以模擬推力器的推力的上升沿和下降沿，保證測試的精確性：

其中t_n為指令噴氣時間；t_SR，t_SD為電磁閥的開啟時延和關閉時延；t_fr，t_fd為推力的上升時間常數和下降時間常數，F_i為推力幅值。

4.根據權利要求3所述的系統，其中所述反作用輪模型通過下列公式來對反作用輪進行建模，以實現轉速建模方式替代指令建模方式模擬反作用輪，根據衛星控制指令中的轉速差生成輸出力矩：

T_c＝T_m+T_d

其中，T_m為輸出力矩，z方向為反作用輪的轉動方向，T_mx＝T_my＝0，T_mz＝I_w·(Ω_t-Ω_t-1)，I_w為反作用輪轉動慣量，Ω為反作用輪轉速，并且T_d為擾動力矩，其中

其中U_d為動不平衡量，α₀為初始相位。

5.根據權利要求2所述的系統，還包括時間同步設備，其被配置為以地面動力學時間為基準進行時間校準以實現星地時間同步，自主地實現星地時間同步，保證閉環測試過程的正確性。

6.根據權利要求2所述的系統，其中所述動態模擬器包括下列各項中的一個或多個：動態星圖模擬器、小型太陽模擬器、以及小型紅外地球模擬器。

7.根據權利要求6所述的系統，依據衛星的敏感器的配置情況，選擇相應的動態模擬器，

如果衛星配置有衛星敏感器，則選擇動態星圖模擬器作為激勵源，將動態模擬器的光學頭部安裝于衛星敏感器的遮光罩處，使得模擬器焦平面位置與敏感器鏡頭的入瞳位置重合；

如果衛星配置有地球敏感器，則選擇小型地球模擬器作為激勵源，將模擬器的紅外頭部安裝于地球敏感器的鏡頭位置，使得地球敏感器的紅外探測器能夠直接敏感模擬器產生的紅外圖像；

如果衛星配置有太陽敏感器，則選擇小型太陽模擬器，利用光源強弱或方位變化，模擬太陽方位變化。