[发明专利]月球软着陆制导、导航与控制半物理仿真试验系统

权利要求书

1、月球软着陆制导、导航与控制半物理仿真试验系统，其特征在于包括：三维平动模拟模块、三维转动模拟模块、控制计算机(4)、仿真计算机(11)及地面测试和总控计算机系统(5)，其中：

三维平动模拟模块，用于模拟月球的地表特征，并根据地面测试和总控计算机系统(5)发出的控制指令模拟着陆器相对月面的三维平动；

三维转动模拟模块，用于模拟着陆器的飞行姿态，根据控制计算机(4)传来的上断电指令进行工作，对着陆器的六自由度运动进行测量，获取着陆器相对月面的视线距离和速度信息，着陆器自身的姿态角和姿态角速度信息以及月面的三维图像信息；将所述视线距离、着陆器相对月面的速度和月面三维图像信息传给控制计算机(4)，同时将所述姿态角和姿态角速度信息传给仿真计算机(11)；根据地面测试和总控计算机系统(5)发出的控制指令进行三维转动；

控制计算机(4)，接收地面测试和总控计算机系统(5)发出的遥控指令，控制三维转动模拟模块工作并获取距离、速度和图像测量信息，从仿真计算机(11)获取比力和陀螺角速度测量信息，根据所述测量信息进行GNC计算，得到推进系统控制指令并传给仿真计算机(11)；将获取的测量信息和计算得出的控制信息作为遥测数据传给地面测试和总控计算机系统(5)；

仿真计算机(11)，接收地面测试和总控计算机系统(5)发出的遥控指令，从三维转动模拟模块获取姿态角和姿态角速度信息，经陀螺测量模型计算得出陀螺角速度测量信息，从控制计算机(4)接收推进系统控制指令，经仿真计算得出比力信息、推进系统参数和位置姿态信息，将所述比力和陀螺角速度测量信息传给控制计算机(4)，将所述推进系统参数和位置姿态信息传给地面测试和总控计算机系统(5)；

地面测试和总控计算机系统(5)，向控制计算机(4)和仿真计算机(11)发出遥控指令，从控制计算机(4)接收遥测数据并进行数据的存储、共享和实时显示，从仿真计算机(11)接收推进系统参数和位置姿态信息，并根据其中的位置姿态信息给出平动和转动控制指令，控制三维平动模拟模块和三维转动模拟模块按要求进行运动。

2、根据权利要求1所述的月球软着陆制导、导航与控制半物理仿真试验系统，其特征在于：所述的三维平动模拟模块由着陆月面模拟器和三维平动运动装置(3)组成；着陆月面模拟器包括光线模拟器(1)和月面沙盘屏(2)，光线模拟器(1)用于模拟月面的光照条件，月面沙盘屏(2)用于模拟月面的地表特征，着陆月面模拟器置于三维平动运动装置(3)上。

3、根据权利要求1所述的月球软着陆制导、导航与控制半物理仿真试验系统，其特征在于：所述的三维转动模拟模块由外部导航敏感器和三轴机械转台(10)组成，外部导航敏感器包括测距测速目标模拟器(6)、测距仪(7)、测速仪(8)和激光成像敏感器(9)，测距测速目标模拟器(6)用于接收测距仪(6)和测速仪(7)的波束，并经延迟和多普勒平移后将波束返回给测距仪(6)和测速仪(7)，激光成像敏感器(9)用于对月面沙盘屏(2)进行三维成像；外部导航敏感器置于三轴机械转台(10)上，通过控制三轴机械转台(10)的运动模拟着陆器的飞行姿态。

4、根据权利要求1所述的月球软着陆制导、导航与控制半物理仿真试验系统，其特征在于：所述的控制计算机(4)接收地面测试和总控计算机系统(5)的指令，控制三维转动模拟模块内的外部导航敏感器工作，由测距仪(7)、测速仪(8)及测距测速目标模拟器(6)测量获取着陆器相对于月面的真实视线距离和速度信息，由激光成像敏感器(9)对月面沙盘屏(2)进行三维成像，获取月面的三维图像信息，同时控制计算机(4)从仿真计算机(11)获得比力和陀螺角速度测量信息，根据所述距离、速度、图像、比力和陀螺角速度信息采用GNC算法进行导航计算，得到推进系统控制指令并传给仿真计算机(11)；将获取的测量信息和计算得出的控制信息作为遥测数据传给地面测试和总控计算机系统(5)；。