[发明专利]一种动目标跟瞄的三超控制全物理验证系统及方法

说明书

本发明提供了一种动目标跟瞄的三超控制全物理验证系统及方法。该系统包括星体姿控模拟系统、主动指向超静平台控制模拟系统、载荷模拟器、动目标模拟组件、光学补偿快反镜控制模拟系统和验证计算单元。星体姿控模拟系统模拟星体姿态；主动指向超静平台控制模拟系统，模拟主动指向超静平台；载荷模拟器，模拟载荷；光学补偿快反镜控制模拟系统产生激光光束，将反射后的激光光束偏转轴进行角度放大后传输至动目标模拟组件靶面上，形成光斑，通过调整光束的偏转角度，控制光斑持续跟踪动目标模拟组件靶面中心点；验证计算单元计算由三级姿态控制确定的动目标方位角，将其与动目标实际方位角作差，得到三级姿态控制确定的目标方位误差。

技术领域

本发明属于航天器姿态控制领域，涉及一种动目标跟瞄的超精超稳超敏捷控制全物理验证系统，用于验证光学载荷对动目标的超精超稳超敏捷跟瞄，考核跟瞄超精超稳超敏捷控制系统的性能指标。

背景技术

天基平台对空天动目标跟踪是空天信息处理与控制领域的一个核心问题，对于空间监视、自主交会、卫星编队、在轨服务等许多任务的顺利实施具有着重要意义。动目标的跟瞄精度、稳定度和敏捷度是天基动目标跟踪平台发展的瓶颈问题。具有超高精度、超高稳定度、超高敏捷度的三超平台正是瞄准这类光学载荷姿态高精度控制需求应运而生。

与目前传统系统相比，动目标跟瞄三超控制系统具有以下特点：(1)多级控制系统：包括星体姿态一级控制系统、主动指向超静平台二级控制系统和快反镜三级控制系统组成；(2)三超控制性能：三超控制系统通过在星体和载荷之间安装具有隔振、抑振和主动指向能力的主动指向超静平台，以及载荷中安装具有高带宽调节能力的快反镜，实现了超高精度、超高稳定度、超高敏捷度跟瞄控制性能；(3)多级姿态确定：配备能够测量目标卫星相对位置的视线测量敏感器和能够确定平台本体姿态的惯性空间敏感器(测微陀螺和星敏感器)，通过多传感器数据融合实现定姿。

动目标跟瞄的三超平台是一个全新的设计理念，三超平台相关的控制技术必须经过地面物理仿真试验系统的严格考核才能开展型号应用。因此，这就需要一种动目标跟瞄的超精超稳超敏捷控制全物理验证系统及方法，验证动目标跟瞄的三超平台的性能指标。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种动目标跟瞄的三超控制全物理验证系统，在试验使的环境下，验证动目标跟瞄三超控制性能。

本发明的技术解决方案是：一种动目标跟瞄的三超控制全物理验证系统，该系统包括星体姿控模拟系统、载荷模拟器、光学补偿快反镜控制模拟系统、动目标模拟组件和验证计算单元，其中：

星体姿控模拟系统，用于模拟星体姿态，构成动目标跟瞄的第一级姿态控制；

主动指向超静平台控制模拟系统，用于模拟主动指向超静平台，所述主动指向超静平台用于连接星体和载荷，构成动目标跟瞄的第二级姿态控制；

载荷模拟器，模拟载荷，测量载荷姿态；

动目标模拟组件，包括跟瞄误差测量敏感器、导轨和靶面，跟瞄误差测量敏感器和靶面均固定安装在导轨上，沿导轨移动，用于模拟动目标的运动轨迹；测量光斑偏离靶面中心的位移，并将测量结果发送至验证单元；

光学补偿快反镜控制模拟系统，固定安装在载荷模拟器上，随着载荷模拟器运动；产生激光光束，激光光束经过反射后，通过角度放大光路将反射后的激光光束偏转轴进行角度放大后传输至动目标模拟组件靶面上，形成光斑，通过调整光束的偏转角度，控制光斑持续跟踪动目标模拟组件靶面中心点，构成动目标跟瞄的第三级姿态控制；角度放大光路与动目标模拟组件靶面之间的距离为D，用于模拟实际目标距离L、动目标模拟组件靶面边长为l，用于模拟实际视野范围H；