[发明专利]空间飞行器对地运动全物理仿真系统

说明书

技术领域

本发明涉及测量技术，具体说就是一种空间飞行器对地运动全物理仿真系统。

背景技术

空间飞行器一旦发射将难以维修，其特殊的运行环境使其地面仿真试验显得尤为重要，因此，空间飞行器地面仿真系统的研究分析具有重要的意义。

查阅资料表明，以往的地面仿真试验设计中往往将重点放在空间飞行器的姿态测量与控制上，对地关系往往不接入全物理仿真试验。随着应用的深入，空间飞行器对地运动的测控仿真受到越来越多的重视。通常，空间飞行器全物理仿真试验基于三轴或单轴气浮台开展，气浮台依靠压缩空气在气浮轴承与轴承座之间形成的气膜，使模拟台体浮起，从而实现近似无摩擦的相对运动条件，以模拟空间飞行器在外层空间所受干扰力矩很小的力学环境。那么研究结合气浮台仿真系统的对地关系模拟装置具有重要的研究价值。

经检索文献发现，中国发明专利(申请号201010544722.5)名称“卫星动力学与控制分布式仿真平台”中构建一种卫星动力学与控制分布式数字仿真平台，实现不同任务卫星控制系统的“柔性”设计，但没有设计对地关系的仿真。

李季苏、牟小刚等在论文“大型卫星三轴气浮台全物理仿真系统”(见《控制工程》，2001年，第3期，页码22-26)中介绍了一种大型卫星三轴气浮台全物理仿真系统的组成、技术指标和用途等，没有讨论针对对地关系的地面全物理仿真方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种空间飞行器对地运动全物理仿真系统，基于气浮台和旋转台构建，具有原理简单、精度高等优点。

本发明是这样实现的：一种空间飞行器对地运动全物理仿真系统，包括姿轨控计算机、太阳敏感器、陀螺惯组、飞轮、冷气推力机构、电源模块、地平仪、气浮仪表平台、气浮台基座、地球模拟器、旋转平台、旋转平台基座和地面控制计算机，姿轨控计算机、太阳敏感器、陀螺惯组、飞轮、冷气推力机构、电源模块、地平仪安装在气浮仪表平台上，气浮仪表平台安装在气浮台基座上，地球模拟器安装在旋转平台上，旋转平台和旋转平台基座连接，地面控制计算机通过电缆和地球模拟器连接，并且通过无线网络和姿轨控计算机进行数据交互，姿轨控计算机和太阳敏感器、陀螺惯组、飞轮、冷气推力机构通过电缆连接，电源模块负责给姿轨控计算机、太阳敏感器、陀螺惯组、飞轮、冷气推力机构和地平仪提供电力供应；地平仪与地球模拟器相对安装，地球模拟器应处于地平仪的敏感范围内，地面控制计算机根据姿轨控计算机给出的信息解算地球模拟器和地平仪的对应关系，并控制旋转平台带动地球模拟器实现与地平仪的目标对应关系，地平仪就能够测得与地球模拟器的关系数据，姿轨控计算机采集太阳模拟器、陀螺惯组和地平仪的数据并进行相应的姿轨解算，并将控制指令发送给飞轮和冷气推力机构实现轨姿的控制，实现了空间飞行器对地运动全物理仿真。

本发明将地球模拟器安装在一个可以旋转的平台上，实时跟踪与地平仪的位置关系，可以实现在地面上模拟空间飞行器对地关系，具有原理简单、工程实现方便，因为将旋转平台单独置于地基上，与其他系统隔离安装，因此还具有便于实现高精度等优点。

附图说明

图1是空间飞行器对地运动全物理仿真系统组成示意图；

图2是空间飞行器对地运动全物理仿真系统位置关系俯视示意图；

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明作进一步说明。

实施例1：

如图1-2所示，一种空间飞行器对地运动全物理仿真系统，包括姿轨控计算机1、太阳敏感器2、陀螺惯组3、飞轮4、冷气推力机构5、电源模块6、地平仪7、气浮仪表平台8、气浮台基座9、地球模拟器10、旋转平台11、旋转平台基座12和地面控制计算机13，姿轨控计算机、太阳敏感器、陀螺惯组、飞轮、冷气推力机构、电源模块、地平仪安装在气浮仪表平台上，气浮仪表平台安装在气浮台基座上，地球模拟器安装在旋转平台上，旋转平台和旋转平台基座连接，地面控制计算机通过电缆和地球模拟器连接，并且通过无线网络和姿轨控计算机进行数据交互，姿轨控计算机和太阳敏感器、陀螺惯组、飞轮、冷气推力机构通过电缆连接，电源模块负责给姿轨控计算机、太阳敏感器、陀螺惯组、飞轮、冷气推力机构和地平仪提供电力供应；地平仪与地球模拟器相对安装，地球模拟器应处于地平仪的敏感范围内，地面控制计算机根据姿轨控计算机给出的信息解算地球模拟器和地平仪的对应关系，并控制旋转平台带动地球模拟器实现与地平仪的目标对应关系，地平仪就能够测得与地球模拟器的关系数据，姿轨控计算机采集太阳模拟器、陀螺惯组和地平仪的数据并进行相应的姿轨解算，并将控制指令发送给飞轮和冷气推力机构实现轨姿的控制，实现了空间飞行器对地运动全物理仿真。旋转平台11可以通过控制计算机设定其运行模式，可以根据不同的任务需要实现不同的速度控制，因此可以适用于不同轨道的空间飞行器的对地关系仿真。