[发明专利]一种验证卫星编队的三轴气浮台导引方法

说明书

技术领域

本发明涉及航天测控领域，具体涉及一种验证卫星编队的三轴气浮台导引方法。

背景技术

卫星控制系统全物理仿真是研制卫星控制过程中特有的一种仿真方法，它利用三轴气浮转台作为运动模拟器，又称气浮台仿真。卫星控制系统全物理仿真采用三轴气浮台模拟卫星本体作为控制对象，控制系统采用卫星控制系统实物进行仿真。空间飞行器进行全物理仿真时，需要在地面上模拟失重或无阻力等重要的空间环境，采用气浮台仿真是较为理想的一种手段，能很好地模拟这种空间环境且易于在地面实现，所以得到了广泛应用。

三轴气浮转台通过压缩空气在气浮轴承与轴承座之间形成气膜，使台体浮于空中，实现近似无摩擦的相对运动条件，从而实现模拟卫星在外层空间所受干扰力矩很小的力学环境。利用三轴气浮台仿真能够在地面上模拟刚体卫星的姿态和轨道运动。

卫星编队飞行是目前国际航天动力学与控制领域的研究热点，最初是由美国空军和美国国家航空航天局提出的。所述的卫星编队是指由若干颗卫星在飞行中组成特定的队形，并保持较近的距离，其功能上相当于一颗巨大的虚拟卫星。与单颗卫星相比，卫星编队可使每颗卫星的功能简化，成本降低。利用多颗卫星协作，可获得单星无法具有的优势。

卫星编队飞行的全物理仿真是卫星控制系统全物理仿真中较为复杂的情况，对于所述的卫星编队飞行，要求多颗模拟卫星间要有姿态和轨道的协调，多颗模拟卫星协调起来比较较复杂，不易实现卫星编队飞行的导引，目前，关于卫星编队的三轴气浮台引导方法没有相关的研究。

发明内容

本发明的目的是为解决多颗模拟卫星之间协调复杂的问题，提供了一种验证卫星编队的三轴气浮台导引方法。

本发明是通过下述方案予以实现的：一种验证卫星编队的三轴气浮台导引方法，所述方法基于一个包括有三个三轴气浮台的仿真平台实现，分别采用三个三轴气浮台作为三颗模拟卫星，仿真平台的控制台控制三轴气浮台运动，

应用所述仿真平台验证卫星编队的三轴气浮台导引方法为：

步骤一、将三颗模拟卫星分别设定为主星、第一从星及第二从星，并确定各模拟卫星的运动模式；

步骤二、根据每个模拟卫星的运动模式，控制台预先设定各个模拟卫星的运动轨迹参数，规划第一从星及第二从星的运动轨迹；

步骤三、实时测量各颗模拟卫星在所述的仿真平台上的实时测量数据，所述的实时测量数据是指每颗模拟星的位置数据、角度数据和角速度数据；并将实时测量获得的实时测量数据在各颗模拟卫星之间以及各颗模拟卫星与控制台之间进行实时传输；

控制台根据获得的实时测量数据分别对第一从星及第二从星进行导引，控制台对第一从星及第二从星的导引方法相同，具体导引方法为：

步骤三一、控制台根据待导引的从星的运动轨迹以及当前时刻待导引的从星的位置数据，确定待导引的从星的当前运动目标点；

步骤三二、控制台计算并获得待导引的从星的当前时刻的位置与该从星的当前运动目标点间的距离；

步骤三三、控制台判断步骤三二中确定的待导引的从星的当前位置与该从星的当前运动目标点间的距离是否小于预先设定的系统允许偏差值，判断结果为是，执行步骤三四，判断结果为否，执行步骤三五；

步骤三四、根据带引导从星的运动轨迹，控制台判断该从星的飞行任务是否完成，判断结果为是，执行结束指令，判断结果为否，执行步骤三六；

步骤三五、调整待导引的从星的运动方向，使该从星向当前运动目标点飞行，返回步骤三二；

步骤三六、确定待导引的从星的下一运动目标点，并将所述的下一运动目标点定义为该从星的当前运动目标点，返回步骤三二。

本发明基于一个包括有三个三轴气浮台的仿真平台实现，所述的仿真平台分别采用三个三轴气浮台模拟三颗卫星，仿真平台的控制台控制三轴气浮台运动，进而实现卫星编队飞行的全物理仿真。本发明实现了卫星编队飞行全物理仿真过程中对三颗模拟卫星即三轴气浮台的导引，使得模拟卫星分别按照预定的仿真方案所规划的轨迹运动。首先，确定各颗模拟卫星的功能，结合编队飞行任务确定模拟卫星的运动模式；之后，根据测量得到的各颗模拟卫星的实时测量数据和确定的模拟卫星的运动模式，规划的各颗模拟卫星的运动轨迹；结合实时测量数据确定当前运动目标点的位置；根据实际仿真平台条件和控制系统性能确定系统允许偏差值；实时计算模拟卫星到当前运动目标点的距离，当所述距离小于系统允许偏差值时，系统根据所规划的运动轨迹给出下一目标点。通过这样依次给出当前运动目标点的方法导引各模拟卫星运动直到系统要求结束。