[发明专利]一种跨平台对地观测卫星联合演示验证系统

说明书

技术领域

本发明涉及卫星分系统接口交互设计、系统建模与仿真领域，尤其涉及一种用于对地观测卫星的任务、姿轨控、载荷、指向分系统进行跨平台联合演示验证系统，适用于对地观测卫星新概念技术的理论方法、工程应用技术及任务演示验证的研究。

背景技术

目前在对地观测卫星的方案论证阶段，暂无形成一个能够进行跨平台的演示验证体系，无法比较直观地研究卫星的工作任务、飞行姿轨控状态、载荷观测目标。往往采用将卫星体系结构划分为传统的八大系统，并且在不同的平台分别进行研究。例如：利用STK进行分析任务，利用Matlab/Simulink进行姿轨控设计，利用ProE进行结构设计等，然后各个分系统通过文件传输形式进行信息交互，一旦其中某一个分系统发生更改，其它分系统无法及时地修正，并且无法形成一套快速实时闭环演示系统。为此，目前需要研究一种能够快速应用的跨平台联合演示验证系统以弥补现有技术的不足。

中国专利201110199764.4提出一种跨平台可扩展的卫星动态仿真测试系统，该系统主要根据工程测试角度而研究卫星姿控制系统工作状态及遥测遥控功能是否正确。但是，其不具备从演示和验证角度研究卫星在不同的姿轨控状态下的工作任务和载荷观测目标等特性。中国专利200820044070.7提出一种嫦娥一号卫星演示器，该演示器主要采用机械结构演示某一特定的空间环境及轨道模型，但是其不具备应用于其他任务的通用性。中国专利201010622538.8提出了一种基于智能移动机器人的多微纳探测器组网联合演示验证系统，该系统主要侧重于卫星编队的演示，但是其不适用于对地观测卫星的任务、姿轨控、载荷之间的联合演示。中国专利201220106432.7用于在科普展中演示GPS的科普原理，但是无法在卫星方案研制中应用。

有鉴于此，需要提供一种跨平台对地观测卫星联合演示验证系统。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种跨平台对地观测卫星联合演示验证系统，其能够通过参数配置和快速标定，能够便于科研人员在方案论证阶段就能便捷、快速、直观的了解卫星的工作任务、飞行姿轨控状态、载荷观测目标及观测性能，从而为卫星工程立项提供重要的理论支撑。

为实现上述目的，本发明提供一种跨平台对地观测卫星联合演示验证系统，包括一任务子系统、一姿轨控子系统、一指向子系统和一载荷子系统；所述任务子系统包括任务控制终端和交换机，用以设置所述系统的任务参数，并且控制各个子系统之间的信息交互，以发送任务信息至所述姿轨控子系统、指向子系统和载荷子系统；所述姿轨控子系统包括卫星控制器、动力学仿真机和姿轨控显示终端，用以计算卫星在任务信息下的姿轨控状态，并且演示相关运行状态信息；所述指向子系统包括指向控制器、二维转台、激光测距仪、电子地图和机器视觉测量相机，用以演示和验证卫星任务特性及指向；所述载荷子系统包括载荷模拟器和载荷显示终端，用以演示卫星在当前工作状态下的观测效果。

作为可选的技术方案，所述任务控制终端为一计算机，所述任务控制终端内置空间环境模型和卫星工作模式模型，用以通过接收外部输入的观测目标经纬度和对应的工作模式，计算输出卫星的目标轨道位置、姿态和对应的时间。

作为可选的技术方案，所述交换机采用多口网络交换机，通过多根网线将所述任务控制终端、卫星控制器、指向控制器和载荷模拟器的网络端口分别与所述交换机的多个端口相连。

作为可选的技术方案，所述卫星控制器的嵌入式系统采用PD控制算法，所述卫星控制器通过所述交换机接收所述任务控制终端所输出的目标轨道位置、姿态、时间数据信息；并且通过USB数据线与所述动力学仿真机相连，接收所述动力学仿真机输出的实时姿态、轨道和指向经纬度信息；以及通过PD控制算法计算并输出实时控制误差信息和实时控制信号。

作为可选的技术方案，所述动力学仿真机为一工控机，其内置卫星动力学模型，用以通过参数配置使内置卫星动力学模型与需要演示的卫星模型一致，并且通过接收到实时控制信号计算卫星的实时姿态、轨道、和指向经纬度信息。