[發明專利]一種在軌組裝與模塊更換一體化地面試驗系統

在審

• 申請號: 202210872815.3
• 申請日: 2022-07-21
• 公開（公告）號: CN115285385A
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發明（設計）人: 李文龍;孔祥龍;楊麗麗;許浩;黃俊杰;孫克新;陳晶;錢勇;陳昌亞
• 申請（專利權）人: 上海衛星工程研究所
• 主分類號: B64G7/00
• 分類號: B64G7/00
• 代理公司: 上海段和段律師事務所 31334
• 代理人: 李佳俊;郭國中

本發明提供了一種在軌組裝與模塊更換一體化地面試驗系統，包括：被組裝子平臺模擬器，母平臺模擬器，單機級更換模塊，分布式視覺測量裝置，大理石平臺，雙模擬器一體化地面控制臺，被組裝子平臺模擬器用于模擬被組裝子平臺，母平臺模擬器用于模擬母平臺，執行組裝所述被組裝子平臺模擬器和更換所述單機級更換模塊的任務，單機級更換模塊配合所述母平臺模擬器驗證系統的可接受服務能力。本發明具有可同時驗證微重力模擬環境下大型艙段級組裝對象的在軌組裝和小型單機級模塊的在軌更換技術，可分別驗證不同安裝位置模塊的模塊更換操作技術和姿態控制技術等效果。

技術領域

本發明涉及在軌服務及在軌組裝地面試驗領域，具體地，涉及一種在軌組裝與模塊更換一體化地面試驗系統。

背景技術

隨著未來大型空間載荷的發展，飛行器規模勢必逐漸增大，現有運載難以滿足超大型衛星發射需求，因此，基于現有運載能力，有必要采用在軌組裝構建大型空間飛行器的解決途徑。此外，為了充分發揮大型高價值衛星效益，避免故障后整星報廢，需要對其進行可維修性設計以維持其長期在軌運行，其中最為直接的解決辦法是對飛行器進行模塊化設計，通過在軌模塊更換的方式進行維修維護。

在軌組裝和模塊更換操作涉及復雜的動力學和運動學行為，關系到飛行器的位置和姿態控制、組裝對接機構、可更換模塊通用接口等多個技術領域，僅通過仿真建模來驗證整個任務存在建模難度大、誤差模型考慮不全、建模精度不高等問題，難以真實模擬實際工程應用時面臨的情況，有必要開展地面試驗驗證。

經過對現有技術的檢索，論文文獻“多個柔性航天器在軌組裝地面實驗研究”可驗證無碰撞的在軌組裝任務，在氣浮試驗臺上驗證姿軌控制技術，論文文獻“面向在軌服務的自主對接控制方法與試驗研究”同樣只適用于自主接近與對接試驗，專利文獻CN105173126A公開了一種有效載荷模塊地面更換試驗裝置，適合于模擬航天器模塊化載荷在軌更換的地面功能性驗證試驗，主要關注模塊接口的機械方案設計。專利文獻CN106500750A公開了一種三自由度雙體衛星隔振地面試驗系統，主要驗證非接觸的隔振控制問題。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種在軌組裝與模塊更換一體化地面試驗系統。

根據本發明提供的一種在軌組裝與模塊更換一體化地面試驗系統，包括：被組裝子平臺模擬器，母平臺模擬器，單機級更換模塊，分布式視覺測量裝置，大理石平臺，雙模擬器一體化地面控制臺；

所述被組裝子平臺模擬器用于模擬被組裝子平臺，放置在所述大理石平臺上；

所述母平臺模擬器用于模擬母平臺，執行組裝所述被組裝子平臺模擬器和更換所述單機級更換模塊的任務；

所述單機級更換模塊配合所述母平臺模擬器驗證系統的接受服務能力；

所述分布式視覺測量裝置對所述被組裝子平臺模擬器進行位置和姿態測量；

所述大理石平臺安裝在地面上；

所述雙模擬器一體化地面控制臺安裝在地面上，負責同時控制所述被組裝子平臺模擬器和所述母平臺模擬器，接收所述被組裝子平臺模擬器、所述母平臺模擬器以及所述分布式視覺測量裝置的數據并進行數據分析、處理和顯示。

優選的，所述被組裝子平臺模擬器包括：模塊與子模擬器接口被動端、機電液一體化組裝接口主動端、子平臺結構支撐件和一體化控制工控機；

所述子平臺結構支撐件頂部和側面分別安裝至少一套所述模塊與子模擬器接口被動端，所述子平臺結構支撐件相鄰側面安裝所述機電液一體化組裝接口主動端；

所述一體化控制工控機同時控制所述被組裝子平臺模擬器和所述機電液一體化組裝接口主動端的運動。

優選的，所述被組裝子平臺模擬器在大理石平臺表面做二維平動和一維轉動。