[发明专利]一种卫星仿真系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及卫星仿真领域，尤其涉及一种卫星仿真系统和方法。

背景技术

近现代卫星的发展，以微小卫星领域最为激烈，尤其是近地轨道和种地轨道的微小卫星的研制和开发，是各个航天大国的空间技术发展的焦点和热点。微小卫星质量轻，体积小，功耗低，寿命长，能满足人们各种功能需求，如地球资源探测、卫星通讯、军事侦察和遥感测绘等等。微小卫星成本低，使用灵活，既能单独使用，也能数十颗甚至更多连成一个网络，在军事方面能实现覆盖式无死角的监视，在通讯方面能实现全球高质量全方位的通讯，在农林业方面，能更精准的预报灾害，减小损失。微小卫星具有如此广阔的应用前景，因此，对于微小卫星的研究是当今乃至未来卫星空间技术领域发展的重要方向之一。

卫星姿态与轨道控制系统是卫星上各大保障系统中最复杂、技术性最突出的系统之一，对卫星上的有效载荷任务的完成起着非常重要的作用，如果该系统出现故障或异常，将直接导致卫星不能完成既定任务，甚至使其变成一个空间垃圾。随着新一代姿态与轨道控制系统变得日益先进与复杂，面对不断新增的新型号和新任务，对地面卫星仿真系统的灵活性、通用性与可扩展性以及实现测试数据可视化的要求不断提高。

现有技术中，主要通过地面卫星仿真系统完成卫星仿真的过程，该地面卫星仿真系统通过获取磁场信息和轨道信息并通过计算完成卫星仿真，但是，地面卫星仿真系统在卫星仿真过程中的计算量较大，因此造成该系统在卫星仿真过程中消耗的时间较长。

发明内容

本发明的实施例提供一种卫星仿真系统和方法，该系统能够减少卫星仿真的时间，从而提高卫星仿真的效率。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一方面，提供一种卫星仿真系统，包括：仿真控制子系统、环境模拟子系统、视景轨道仿真子系统和卫星模拟子系统，其中，所述仿真控制子系统分别与所述环境模拟子系统、所述视景轨道仿真子系统和所述卫星模拟子系统连接，所述环境模拟子系统与所述视景轨道仿真子系统连接，

所述仿真控制子系统，用于生成模拟卫星，并获取当前时刻所述模拟卫星对应的磁场信息和轨道信息，并将所述磁场信息和所述轨道信息发送至与所述磁场信息和轨道信息对应的所述卫星模拟子系统；

所述卫星模拟子系统，用于接收所述仿真控制子系统发送的所述磁场信息和所述轨道信息，并根据所述磁场信息和所述轨道信息以及配置的力矩得到控制信息，并将所述控制信息发送至所述仿真控制子系统；

所述仿真控制子系统，还用于根据所述卫星模拟子系统发送的控制信息得到所述模拟卫星在所述下一时刻的姿态信息，并根据所述下一时刻的姿态信息调整所述模拟卫星的姿态；

所述环境模拟子系统，用于获取所述模拟卫星的磁场信息，并将所述磁场信息发送至所述仿真控制子系统；

所述视景轨道仿真子系统，用于获取所述模拟卫星的轨道信息，并将所述轨道信息发送至所述仿真控制子系统。

进一步地，所述仿真控制子系统具体用于，根据所述控制信息得到所述模拟卫星当前时刻的横滚角、俯仰角和偏航角，并根据所述模拟卫星当前时刻的横滚角、俯仰角和偏航角得到所述模拟卫星下一时刻的横滚角、俯仰角和偏航角，并根据所述下一时刻的横滚角、俯仰角和偏航角调整所述模拟卫星的姿态。

更进一步地，所述视景轨道仿真子系统还用于，展示所述模拟卫星的姿态和对应的轨道信息，并将所述轨道信息发送至所述环境模拟子系统；

所述环境模拟子系统具体用于，根据所述轨道信息得到磁场信息；

所述环境模拟子系统还用于，将所述磁场信息发送至所述视景轨道仿真子系统；

所述视景轨道仿真子系统还用于，展示所述环境模拟子系统发送的磁场信息。

更进一步地，所述仿真控制子系统具体用于，根据所述当前时刻的横滚角、所述俯仰角和所述偏航角通过公式：

得到所述模拟卫星当前时刻的姿态四元数；

其中，Q为所述模拟卫星当前时刻的姿态四元数，

为所述模拟卫星当前时刻的横滚角，θ为所述模拟卫星当前时刻的俯仰角，ψ为所述模拟卫星当前时刻的偏航角；

所述仿真控制子系统具体用于，根据所述姿态四元数通过公式：

得到所述模拟卫星从轨道坐标系到本体坐标系的姿态旋转矩阵；其中，为所述姿态旋转矩阵；