[發明專利]一種微納衛星姿軌控實時仿真測試系統及方法

在審

• 申請號: 202211296789.0
• 申請日: 2022-10-21
• 公開（公告）號: CN115599112A
• 公開（公告）日: 2023-01-13
• 發明（設計）人: 孟子陽;祗姣姣;袁斌文;張高飛
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張潤

1.一種微納衛星姿軌控實時仿真測試系統，其特征在于，包括：主控計算機、實時仿真計算機和星載計算機，

所述主控計算機，所述主控計算機中設有仿真環境模塊，所述仿真環境模塊用于配置微納衛星姿軌控仿真模型，所述主控計算機通過以太網與所述實時仿真計算機進行數據傳輸；

所述實時仿真計算機，所述實時仿真計算機中設有實時仿真引擎，所述實時仿真引擎用于基于所述微納衛星姿軌控仿真模型進行數據實時仿真，所述實時仿真計算機將仿真數據通過硬件接口發送到所述星載計算機；

所述星載計算機，所述星載計算機中設有姿控算法模塊，所述姿控算法模塊用于利用姿態控制模型和姿態確定模型對接收到的仿真數據進行仿真測試，得到仿真測試結果。

2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述仿真環境模塊，包括軌道模型、磁場模型、動力學模型、運動學模型、環境干擾力矩模型、測量敏感器模型、執行機構模型以及硬件接口模型中的多種。

3.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述主控計算機中，還設有用戶交互模塊，所述用戶交互模塊包括仿真工程管理模型、模型解析與配置模型、模型參數管理模型、模型變量監視模型和仿真數據管理模型。

4.根據權利要求2所述的系統，其特征在于，所述實時仿真計算機包括：一個或多個串口、CAN總線接口和多功能數據采集模塊。

5.根據權利要求4所述的系統，其特征在于，所述測量敏感器模型，包括：星敏感器模型、太陽敏感器模型、磁強計模型、陀螺模型和GPS模型；所述執行機構模型包括，動量輪模型和磁力矩器模型；

所述測量敏感器模型的數據信息和預設數據幀頭通過所述串口發送到星載計算機；所述GPS模型通過所述CAN總線接口實現所述實時仿真計算機和星載計算機之間的通信；所述磁強計模型和所述磁力矩器模型通過所述多功能數據采集模塊實現所述實時仿真計算機與所述星載計算機之間的數據轉換。

6.根據權利要求5所述的系統，其特征在于，所述姿態確定模型包括基于磁強計的速率濾波器、基于太陽敏感器和磁強計的雙矢量濾波器、基于星敏感器的全姿態濾波器；所述姿態控制模型，包括B-dot控制算法以及基于反作用輪的PD控制算法和磁卸載算法。

7.根據權利要求2所述的系統，其特征在于，所述硬件接口模型，包括1553B、ARINC429、AFDX、CAN總線接口和非總線接口的Simulink封裝模塊。

8.根據權利要求2所述的系統，其特征在于，所述星載計算機，還設有星載姿控軟件模塊，所述星載姿控軟件模塊，包括輸入數據處理模塊，所述輸入數據處理模塊用于將接收到的測量敏感器模型和執行機構模型的數據，根據通信協議進行解析處理，并通過預設的全局變量實現所述星載姿控軟件模塊與所述姿控算法模塊的數據共享。

9.一種微納衛星姿軌控實時仿真測試方法，其特征在于，包括以下步驟：

構建微納衛星姿軌控仿真模型；

配置微納衛星姿軌控仿真模型的初始數據；

基于所述微納衛星姿軌控仿真模型和姿控算法模型進行仿真測試；

對仿真測試結果進行數據分析，根據數據分析結果對通信協議、星務計算機程序以及姿控程序的正確性進行驗證。