[发明专利]一种微纳卫星姿轨控半物理仿真综合实验平台

权利要求书

1.一种微纳卫星姿轨控半物理仿真综合实验平台，其特征在于包括宿主机(1)、目标机(2)、环境模拟计算机(3)、姿轨控计算机(5)、执行机构(6)、GPS导航星模拟器(7)、采集卡(21)，所述GPS导航星模拟器(7)用于模拟发送和接收卫星的实时位置信息，所述宿主机(1)通过以太网与所述目标机(2)连接，所述宿主机(1)用于编写仿真过程中所需要的仿真模型，所述目标机(2)用于运算所述仿真模型并得到卫星姿态和轨道的模拟信息数据，所述目标机(2)与所述环境模拟计算机(3)通信连接，所述环境模拟计算机(3)用于模拟卫星所在的空间环境并通过测量模块得到卫星姿态和轨道的实际信息数据，所述卫星姿态和轨道的模拟信息数据和卫星姿态和轨道的实际信息数据在所述环境模拟计算机(3)中进行对比并得到实际信息数据与模拟信息数据的误差量，所述环境模拟计算机(3)与姿轨控计算机(5)通信连接，所述姿轨控计算机(5)接收所述误差量并通过算法计算出控制量，所述姿轨控计算机(5)与执行机构(6)通过RS232串口连接并向执行机构(6)发出控制指令，所述执行机构(6)与采集卡(21)通过RS232串口连接，所述采集卡(21)采集所述执行机构(6)的电压、电流和脉冲信号并将所述执行机构(6)的电压、电流和脉冲信号传输至所述目标机(2)，所述目标机(2)接收所述执行机构(6)的电压、电流和脉冲信号并更新卫星姿态和轨道的模拟信息数据。

2.根据权利要求1所述的微纳卫星姿轨控半物理仿真综合实验平台，其特征在于，还包括遥控遥测及监显存储计算机(4)，所述遥控遥测及监显存储计算机(4)与所述目标机(2)通过以太网连接从而接收卫星姿态和轨道的模拟信息并通过STK驱动(32)将所述信息数据图形化。

3.根据权利要求2所述的微纳卫星姿轨控半物理仿真综合实验平台，其特征在于，还包括显示系统，所述显示系统包括空间环境信息显示模块(8)、轨道信息显示模块(9)、姿态信息显示模块(10)、遥控遥测信息显示模块(11)，所述轨道信息显示模块(9)、姿态信息显示模块(10)和遥控遥测信息显示模块(11)与遥控遥测及监显存储计算机(4)通过HDMI通信连接，所述空间环境信息显示模块(8)与所述环境模拟计算机(3)通过HDMI通信连接。

4.根据权利要求1所述的微纳卫星姿轨控半物理仿真综合实验平台，其特征在于，还包括微推力测试台(12)，所述微推力测试台(12)与姿轨控计算机(5)通信连接，所述姿轨控计算机(5)用于控制所述微推力测试台(12)的推力大小，所述微推力测试台(12)通过RS232串口与采集卡(21)连接。

5.根据权利要求1所述的微纳卫星姿轨控半物理仿真综合实验平台，其特征在于，所述姿轨控计算机(5)与所述遥控遥测及监显存储计算机(4)通过UART连接，通过遥控遥测及监显存储计算机(4)控制所述姿轨控计算机(5)能够实现卫星工作模式的改变。

6.根据权利要求1-5任一项所述的微纳卫星姿轨控半物理仿真综合实验平台，其特征在于，所述仿真模型包括卫星的动力学模型和运动学模型(18)、轨道动力学模型(20)、环境干扰力模型和力矩模型(19)。

7.根据权利要求6所述的微纳卫星姿轨控半物理仿真综合实验平台，其特征在于，所述环境模拟计算机(3)内包括磁强计测量模块(22)、太阳敏感器测量模块(23)、星敏感器测量模块(24)、光纤陀螺(26)和导航接收机(25)。

8.根据权利要求7所述的微纳卫星姿轨控半物理仿真综合实验平台，其特征在于，所述执行机构(6)包括磁力矩器(27)、零动量轮(28)、质量矩执行结构(29)。

9.根据权利要求8所述的微纳卫星姿轨控半物理仿真综合实验平台，其特征在于，所述姿轨控计算机(5)的算法包括控制算法(30)和测量算法(31)，所述控制算法(30)包括零动量姿态控制算法、自旋姿态控制算法和轨道编队控制算法，所述测量算法(31)包括三轴稳定姿态测量算法、轨道机动姿态测量算法和轨道测量算法。