[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

本發明公開了一種微納衛星姿軌控實時仿真測試系統及方法，該系統包括：主控計算機中設有仿真環境模塊，仿真環境模塊用于配置微納衛星姿軌控仿真模型，主控計算機通過以太網與實時仿真計算機進行數據傳輸；實時仿真計算機中設有實時仿真引擎，實時仿真引擎用于基于微納衛星姿軌控仿真模型進行數據實時仿真，實時仿真計算機將仿真數據通過硬件接口發送到星載計算機；星載計算機中設有姿控算法模塊，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實時姿態解算，最終得到仿真測試結果。本發明具有高集成性、強實時性、高精確度，高可靠性、仿真原理及結果都更接近于衛星在軌實際飛行工作狀態。

技術領域

本發明涉及衛星仿真測試技術領域，尤其涉及一種微納衛星姿軌控實時仿真測試系統及方法。

背景技術

隨著我國航天技術的迅猛發展，衛星在信息通訊、目標遙感識別、資源探測等領域的應用越來越多。在衛星研制技術日益成熟和衛星商業化進程不斷提速的同時，衛星技術的發展更加注重小型化，低成本，短研制周期，多功能，高精度，高可靠性等方面，對衛星姿控系統的要求也越來越高。

衛星是個復雜精密的系統，造價高昂且難以維護，如果出現故障，將造成巨大的損失。因此在衛星發射前，必須對衛星姿控系統進行全面的地面模擬測試。衛星姿軌控仿真測試系統主要可分為純數字仿真系統、半物理仿真系統、全物理仿真系統。純數字仿真可能存在執行機構、敏感器等模型不準確的情況，所以仿真效果會存在偏差；全物理仿真雖然對衛星在軌飛行仿真精度高，但是在地面很難對其進行全面的物理仿真實驗。而半物理仿真測試系統是設計、驗證、測試姿軌控系統的重要方式，能夠大幅提高姿軌控系統研制的質量，驗證姿軌控系統方案的合理性和完備性，縮短研制周期，節約成本。

然而，目前衛星姿軌控半物理仿真測試系統，大多數集成度不高，如采用了多上位機架構、多模擬仿真機架構、不同功能模塊配置不同的設備，數據交互時時常需要額外的計算，增加了較多工作量，操作復雜。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。

為此，本發明的目的在于提出一種微納衛星姿軌控實時仿真測試系統，該系統包括一臺主控計算機、一臺實時仿真計算機和星務計算機，主控計算機通過以太網與實時仿真計算機連接，實時仿真計算機通過串口、DA/AD、Can總線連接。仿真測試系統能實現對衛星在軌飛行動力學環境進行建模，通過設計多種姿態確定與控制算法，實現衛星在軌飛行的全流程仿真測試。本發明具有高集成性、強實時性、高精確度，高可靠性、仿真原理及結果都更接近于衛星在軌實際飛行工作狀態的特點。

為達上述目的，本發明一方面提出了一種微納衛星姿軌控實時仿真測試系統，包括：主控計算機、實時仿真計算機和星載計算機，

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。

根據本發明實施例的微納衛星姿軌控實時仿真測試系統還可以包括以下附加技術特征：

進一步地，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。

進一步地，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。