[发明专利]惯性天文组合导航半物理实验系统

说明书

(一)技术领域

本发明涉及天文导航技术，具体说就是惯性天文组合导航半物理实验系统。

(二)背景技术

组合导航技术是当前导航技术发展的主要方向。当前组合导航系统在系统结构和应用上存在诸多共性。目前，大部分的组合导航计算机仿真实验直接基于Matlab的附加组件Simulink进行组合仿真平台的构建却可以利用Matlab先进的运算功能，Simulink是一个很好的系统级的建模与动态仿真平台，可以用来模拟线性或非线性，连续或离散或者两者的混合系统，另外，它还提供一套图形动画的处理方法，使用户能方便地看到仿真的整个过程。Simulink没有单独的语言，但是它提供了S函数，S函数可以是一个M文件、FORTRAN程序、C或C++语言程序，通过特殊的语法规则，能够被Simulink调用。另外，非常重要的一个原因就是利用Simulink可以很方便地使用Matlab下的各种现成的算法，便于以后进行融合理论的仿真研究。SimulinkLibrary集成了程序设计从输入到输出几乎所有的常用模块，每个模块实现某种功能，结构非常简单，用户也可以自己生成模块加入SimulinkLibrary，方便以后调用。Simulink的另一个特点就是，除了使用用户自己算法的S函数或Matlab函数外，基本不需要进行语言编程，只要按照程序流程对各个模块进行连接就能形象地完成整个程序的设计工作。但存储采用Simulink构建的仿真系统，只能满足算法的原理验证，不能满足工程上关注的问题，比如算法可靠性、实时性、鲁棒性以及分布式系统的工作过程等。国内的多所大学和研究机构也根据自身条件和研究方向，相继建立起一批半/全物理仿真实验室，对航天器的控制系统、结构系统、电源系统等子系统进行了一系列的仿真试验。由于物理仿真系统对加快优化组合导航算法的研制进度、缩短研制周期、增加系统的可靠性都有重要意义，因此世界上各航天大国都对各种组合导航算法的仿真系统开发投入了大量的财力和人力，并极大地带动了相关技术相关产业的大发展。目前许多研究机构都开发了各自的相对导航仿真系统。但技术资料表明，尽管国内已有针对惯性/天文组合导航系统试验开发平台进行的相关研究，但技术可重用度低、研发周期长。造成这一状况的重要原因是目前各种组合导航系统硬软件平台差异很大。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种仿真初始参数可控、导航性能直观显示、可扩展性好的惯性天文组合导航半物理实验系统。

本发明的目的是这样实现的：它是由惯性系统、星空模拟系统、星敏感器、导航计算机和导航监视计算机组成的，惯性系统通过RS-422连接导航计算机，导航计算机通过RS-422分别连接星敏感器和导航监视计算机，导航监视计算机通过以太网连接惯性系统，星敏感器通过RS-422连接星空模拟系统，星空模拟系统通过以太网连接惯性系统。

本发明还有以下技术特征：

所述的惯性系统包括三轴仿真转台和惯性传感器模块，三轴仿真转台的三轴相互正交，相互独立旋转，惯性传感器模块由三个陀螺组成，三个陀螺安装在三轴仿真转台上，并互相正交，同时分别平行于三轴仿真转台的三个方向。

本发明惯性天文组合导航半物理实验系统，仿真初始参数可控、导航性能直观显示、可扩展性好；系统不仅能够演示组合导航系统的工作流程，而且能够有效验证各种导航算法；本发明为型号预研和立项提供基本依据，为工程应用打下良好的基础。

(四)附图说明

图1为本发明的系统方框图；

图2为本发明的三轴仿真转台静止时三轴仿真转台输出三轴姿态曲线；

图3为本发明的三轴仿真转台静止时组合结果输出三轴姿态曲线；

图4为本发明的三轴仿真转台静止时组合结果与三轴仿真转台输出误差三轴姿态曲线；

图5为本发明的三轴仿真转台运动时三轴仿真转台输出三轴姿态曲线；

图6为本发明的三轴仿真转台运动时组合结果输出三轴姿态曲线；

图7为本发明的三轴仿真转台运动时组合结果与三轴仿真转台输出误差三轴姿态曲线；

图8为本发明的系统工作流程图；

图9为本发明的系统结构示意图。

(五)具体实施方式

下面结合附图举例对本发明作进一步说明。