[發明專利]一種小型便攜式人控交會對接在軌訓練系統

在審

• 申請號: 202310201024.2
• 申請日: 2023-03-01
• 公開（公告）號: CN116434633A
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發明（設計）人: 王妍;蔡彪;劉增波;宋曉光;馮帥;李志宇;周遠林
• 申請（專利權）人: 北京控制工程研究所
• 主分類號: G09B9/28
• 分類號: G09B9/28;G09B9/08;G09B9/30
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 劉秀祥

一種小型便攜式人控交會對接在軌訓練系統，包括姿態控制手柄、平移控制手柄、手柄安裝支架、計算機、手柄采集盒、交會對接在軌訓練軟件模塊；姿態控制手柄、平移控制手柄為真實產品，通過手柄安裝支架固定；手柄采集盒為姿態控制手柄、平移控制手柄提供電源，并采集兩個手柄的輸出電壓，輸出給計算機；交會對接在軌訓練軟件模塊存儲在計算機內，用以完成訓練場景配置、訓練過程控制、手柄指令發送、遙操作攝像機圖像模擬、儀表參數顯示、動力學模擬、姿態軌道模擬、數據傳輸與交換、訓練過程數據視頻記錄及視頻回放。

技術領域

本發明涉及一種小型便攜式人控交會對接在軌訓練系統，適用于具有人控交會對接功能的航天器型號任務，支持航天員長期在軌進行訓練，也可用于地面的快速訓練和仿真驗證。

背景技術

航天員通過地面訓練能夠具備可靠、穩定的人控交會對接及撤離的操作能力，但隨著航天員在軌飛行時間的增加，其遺忘效應不可避免，需要對航天員適時開展在軌訓練。傳統的交會對接訓練系統一般屬于大型訓練系統，場所固定，限定在特定環境中進行交會對接訓練，且需要配備相應硬件產品，組成半物理試驗平臺，只具備對航天員在地面固定地點的交會對接培訓。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：克服上行貨物重量約束、在軌部署環境約束、操作空間有限、失重環境操作等困難，應用在軌空間站艙內環境的已知有限條件，解決了人控交會對接的在軌訓練問題。

本發明目的通過以下技術方案予以實現：

一種小型便攜式人控交會對接在軌訓練系統，包括姿態控制手柄、平移控制手柄、手柄安裝支架、計算機、手柄采集盒、交會對接在軌訓練軟件模塊；

姿態控制手柄、平移控制手柄為真實產品，通過手柄安裝支架固定；

手柄采集盒為姿態控制手柄、平移控制手柄提供電源，并采集兩個手柄的輸出電壓，輸出給計算機；

交會對接在軌訓練軟件模塊存儲在計算機內，用以完成訓練場景配置、訓練過程控制、手柄指令發送、遙操作攝像機圖像模擬、儀表參數顯示、動力學模擬、姿態軌道模擬、數據傳輸與交換、訓練過程數據視頻記錄及視頻回放。

優選的，手柄安裝支架包括手柄支架和止轉板；手柄支架為整體片狀造型，外露邊導圓，上端設有固定手柄的安裝螺釘，下端設有安裝到工作臺面的外露螺釘和蝶形螺母；手柄支架底部設凸臺并壓鉚螺釘，頂部預留手柄安裝螺紋孔；止轉板預留凹槽，與手柄支架配合；止轉板為整體長方體造型，外露邊導圓。

優選的，該在軌訓練系統允許參訓人員自行設置在軌訓練初始條件，并可正常初始條件范圍內隨機設定；初始條件一般包含初始相對位置、相對速度、相對姿態。

優選的，為了適應方便訓練的初始條件設置，對設置的初始條件進行解析和轉換，處理為動力學模型和控制模型能夠直接處理的輸入條件。

優選的，交會對接在軌訓練軟件模塊包括用戶注冊登錄模塊、訓練場景配置模塊、訓練過程控制模塊、手柄指令采集模塊、動力學模塊、儀表顯示模塊、數據記錄及回放模塊；

用戶注冊登錄模塊用于區分不同參訓人員的訓練記錄，供其創建訓練任務、訓練專項科目、管理自己訓練數據、回放自己訓練數據、修改密碼；

訓練場景配置模塊用于創建訓練場景；

訓練過程控制模塊用于控制當前訓練任務的運行狀態、暫停狀態和停止狀態；

手柄指令采集模塊用于將手柄采集盒反饋的手柄電壓信號傳輸給動力學模塊；

動力學模塊，用于進行控制器仿真和動力學仿真，真實反應追蹤器對手柄的響應、追蹤器姿軌控分系統控制策略，以及真實反應航天器的運動學和動力學模型；

儀表顯示模塊，用于手控指令發送管理、姿態矢量圖顯示、遙操作攝像機圖像顯示；