[发明专利]一种模块化的航天器轨道姿态半物理仿真系统

权利要求书

1.一种模块化的航天器轨道姿态半物理仿真系统，其特征在于：包括工作控制机(1)、航天任务载荷模拟器(4)、实时仿真机(5)和轨道姿态控制综合处理系统(6)；工作控制机(1)上安装并运行LabVIEW(1-1)和Veristand(1-2)软件，通过LabVIEW(1-1)软件进行面向航天器轨道姿态的自定义模块开发，自定义模块包括轨道和姿态模块、通信模块；再通过Veristand(1-2)软件将开发的自定义模块部署到实时仿真机(5)中，完成各模块间输出或输入的数据关联；实时仿真机(5)运行轨道和姿态模块、通信模块，完成数据采集和发送，其中轨道和姿态模块进行航天器轨道姿态的实时解算，并通过通信模块将实时数据传输至轨道姿态控制综合处理系统(6)；轨道姿态控制综合处理系统(6)针对航天任务载荷模拟器(4)的任务载荷及半物理仿真的工程要求，依据接收到的实时数据进行轨道和姿态控制量的解算，并通过通信模块将相应控制量回传给实时仿真机(5)；实时仿真机(5)上的轨道和姿态模块以接收到的控制量数据作为输入进行航天器轨道姿态的实时解算，从而形成航天器轨道姿态的实时控制闭环回路。

2.根据权利要求1所述的一种模块化的航天器轨道姿态半物理仿真系统，其特征在于：还包括数据接收机(2)，其与通信模块连接，完成实时数据的接收、显示和存储。

3.根据权利要求1所述的一种模块化的航天器轨道姿态半物理仿真系统，其特征在于：还包括视景仿真机(3)，其与通信模块连接，显示航天器在轨运行的三维视景图像，并对图像进行动态存储。

4.根据权利要求1所述的一种模块化的航天器轨道姿态半物理仿真系统，其特征在于：轨道和姿态模块通过VisualStudio与Matlab混合编程生成，具体如下：

(1)在Simulink中通过其中的函数模块建立航天器轨道和姿态动力学模型，并设置数据输入端口和数据输出端口；

(2)在CodeGenerationOptions下选择VisualStudio的相应编译器版本进行编译，生成C++代码；

(3)在VisualStudio编译上述C++工程，生成可调用的动态链接库，即为轨道和姿态动力学模块。

5.根据权利要求1所述的一种模块化的航天器轨道姿态半物理仿真系统，其特征在于：通信模块在LabVIEW(1-1)中的具体开发过程如下：

(1)在前面板中加入数值输入控件，并与接线端相连，设置为“必需”型，从而生成通信模块的输入端口，在部署该通信模块时将其与轨道和姿态模块的输出端口关联，依据变量名进行数据采集；

(2)在程序框图中，按照航天任务所规定的数据格式设置包含所有变量的数组，通过内层for循环和外层while循环完成每一次数据传输中所有变量的采集；

(3)在程序框图中，添加相应的数据通信协议子模块，并将其与变量的数组和前面板数值输入控件连线；数据通信协议子模块实现相应数据传输方式的打开、数据的写入、数据的发送、传输方式的关闭功能；

(4)在程序框图中，添加时钟模块以控制数据发送的速率，并使用while结构对传输方式关闭功能添加容错保护程序，当通信模块发生错误时执行相应的容错保护程序，避免发生错误时硬件一直被占用；

(5)通过LabVIEW(1-1)中的“GenerateModelFromNI…”生成相应的数据通信模块模型。

6.根据权利要求2所述的一种模块化的航天器轨道姿态半物理仿真系统，其特征在于：所述数据接收机(2)中运行实时数据接收模块(2-1)，实时数据接收模块(2-1)基于LabVIEW开发生成，完成实时数据的接收、解包、还原、显示和存储，根据通信协议对接收的数据进行解包和还原，通过软件界面实时显示航天器轨道姿态数据，对部分数据绘制二维曲线图，并将数据动态存储。