[发明专利]具有参数注入功能的星敏感器模拟方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种星敏感器模拟方法。

背景技术

航空航天飞行器导航系统主要由导航测量设备、导航中心计算机和飞行控制执行机构组成，如图1所示。导航测量设备主要包括星敏感器、GPS接收机、陀螺等，用于获取飞行器的空间方位和姿态信息；导航中心计算机根据飞行器的空间方位和姿态信息控制飞行控制执行机构，从而正确控制飞行器的飞行方向和姿态。其中，星敏感器是以恒星为参照系，以星空为工作对象的高精度的空间姿态测量装置，它通过探测天球上不同位置的恒星来进行星图识别、星图匹配和姿态计算，并将反映姿态角的姿态四元数数据作为最终测量结果输出，为卫星、洲际战略导弹、宇航飞船等航空航天飞行器提供准确的空间方位和姿态信息，具有重要的应用价值。

在航空航天飞行器导航系统的设计、开发过程中为了对被测导航系统软、硬件进行全面考核，通常需要进行大量的半实物仿真和测试工作。由于真实星敏感器价格昂贵且不便于故障情况的模拟，因此在对导航中心计算机的软、硬件和飞行控制执行机构的可靠性测试考核中需要用星敏感器模拟器代替真实星敏感器进行测试。目前，市场已有众多的星敏感器产品，但难以找到既可模拟真实星敏感器输出导航测量数据，又可以进行故障注入和故障模拟的星敏感器模拟器产品，且这类模拟器的自行开发难度较大。

发明内容

本发明为了解决现有技术的星敏感器模拟器不能在模拟真实星敏感器输出导航测量数据的同时，进行故障注入和故障模拟的问题，提供一种具有参数注入功能的星敏感器模拟方法。

具有参数注入功能的星敏感器模拟方法，它是基于星敏感器模拟器实现的，所述星敏感器模拟器由DSP1、FPGA2、第一RS485收发器3-1、第二RS485收发器3-2、第一RS422收发器4-1和第二RS422收发器4-2组成，所述DSP1的数据输入/输出端与所述FPGA2的数据输入/输出端相连，所述第一RS485收发器3-1的串行通讯口与FPGA2的第一RS485串行通讯口相连，所述第二RS485收发器3-2的串行通讯口与FPGA2的第二RS485串行通讯口相连，第一RS422收发器4-1的串行通讯口与FPGA2的第一RS422串行通讯口相连，第二RS422收发器4-2的串行通讯口与FPGA2的第二RS422串行通讯口相连；

具有参数注入功能的星敏感器模拟方法具体如下：所述FPGA2内部固化有正常定位数据存储区a、故障数据存储区b、姿态四元数发送请求计数器c、应答信息发送请求计数器d和七个逻辑状态机，所述七个逻辑状态机分别为：正常姿态四元数接收状态机2-1、故障数据接收状态机2-2、模拟器工作状态管理状态机2-3、命令接收及应答信息发送请求状态机2-4、姿态四元数同步发送请求状态机2-5、姿态四元数自由发送请求状态机2-6和应答信息及姿态四元数发送状态机2-7，所述七个逻辑状态机工作时钟频率为57.6MHz ，DSP1用于从FPGA2中读取正常姿态四元数和故障姿态四元数并进行四元数乘法，还用于将所述四元数乘法结果发送给FPGA2，正常定位数据存储区a用于存储正常定位数据，故障数据存储区b用于存储故障数据，第一RS485收发器3-1用于接收正常姿态四元数参数并发送给FPGA2，第二RS485收发器3-2用于接收故障姿态四元数参数、故障类型参数和故障持续时间参数并发送给FPGA2。

本发明的模拟方法不但可模拟星敏感器在正常工作状态下输出姿态四元数数据，还可以通过RS485总线注入故障参数到本模拟器，从而实现星敏感器在故障工作状态下输出模拟。本发明的模拟方法可以代替真实星敏感器应用于导航系统设计过程中的半实物仿真和测试，便于对被测导航系统软、硬件进行全面考核。

附图说明

图1为现有航空航天飞行器导航系统示意图。图2为星敏感器模拟器的电气原理结构示意图。图3为正常姿态四元数接收状态机2-1的工作原理示意图。图4为故障数据接收状态机2-2的工作原理示意图。图5为模拟器工作状态管理状态机2-3的工作原理示意图。图6为命令接收及应答信息发送请求状态机2-4的工作原理示意图。图7为姿态四元数同步发送请求状态机2-5的工作原理示意图。图8为姿态四元数自由发送请求状态机2-6的工作原理示意图。图9为应答信息及姿态四元数发送状态机2-7的工作原理示意图。图10为星敏感器模拟器应用于航空航天飞行器导航系统的结构示意图。

具体实施方式