[发明专利]一种卫星控制系统及电推进系统闭环联试方法

说明书

一种卫星控制系统及电推进系统闭环联试方法，通过地面测试对真实卫星的电推进系统、控制系统进行闭环联试，采用全面模拟在轨工作的时序，可以验证控制系统调用电推进进行在轨点火的完整工作流程，对控制系统调用电推进点火流程的功能进行测试，解决了当前卫星地面测试无法有效验证卫星控制系统与电推进系统联合工作功能的问题，验证流程完整、充分，经济性较好。

技术领域

本发明涉及一种卫星控制系统及电推进系统闭环联试方法，属于航天器地面测试领域。

背景技术

卫星姿态和轨道控制分系统的主要任务是完成卫星由发射到正常在轨运行直至寿命末期各任务阶段的姿态控制、轨道控制。卫星电推进分系统是卫星的执行机构，通过电能对所带的工质进行加速，使其高速喷出，以产生推力。电推进分系统产生推力的时机和推力的方向可以调整，该过程是在控制分系统的指令作用下完成的，二者联合工作可实现卫星的轨道控制。电推进分系统在轨工作时，其推力调节机构会按照控制系统的计算结果进行调整，其推力器点火时序是在控制系统的控制下按步骤执行。电推力器点火开始和结束均受可受卫星控制系统的控制，点火期间会产生力和力矩，改变卫星的轨道和姿态，进而影响卫星的姿态和轨道控制，由此可见控制系统和电推进系统在轨工作是紧密耦合的。

目前在卫星控制系统和电推进测试领域已有的专利均是单独针对控制系统或者单独针对电推进系统所提出的，例如专利号CN20310177595.3的专利“一种卫星控制系统测试环境构建方法”提出了控制系统地面测试的硬件和软件环境搭建方法，专利号CN201410459347.2的专利“卫星姿态轨道控制测试系统和系统测试方法”针对控制系统提出了地面测试方法。电推进测试专利主要中在电推进与整星之间的电磁兼容性或其羽流特性等等，例如专利号CN201110262626.6的专利“电推过系统与星上射频设备射电磁兼容性试验方法”以及专利号CN201711384983.3的专利“一种电推进试验评估方法”。以上专利均不涉及控制系统与电推进系统联合工作的测试方法，无法验证控制系统和电推进系统之间的硬件和软件接口，不能解决控制与电推进系统在轨工作全面验证的问题。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对目前现有技术中，当前卫星地面测试无法有效验证卫星控制系统与电推进系统联合工作功能的问题，提出了一种卫星控制系统及电推进系统闭环联试方法，对控制系统和电推进系统之间的硬件和软件接口进行全面验证。

本发明解决上述技术问题是通过如下技术方案予以实现的：

一种卫星控制系统及电推进系统闭环联试方法，步骤如下：

(1)为地面测试系统进行供电并确认地面测试系统工作情况正常，建立地面测试系统与卫星间的遥控遥测通道；

(2)通过地面测试系统控制卫星的控制分系统的星上设备运行，并同时控制卫星的电推进分系统的星上设备运行；

(3)确定卫星信息，预设卫星起始仿真轨道、起始卫星姿态、电推进分系统点火信息、卫星测试任务参数，进行卫星轨道及卫星姿态仿真；

(4)根据测试任务需求，利用地面测试系统模拟电推进分系统中的电推力器的负载特性参数；

(5)将步骤(3)中预设的卫星起始仿真轨道、起始卫星姿态参数通过遥控指令上注至卫星，同时通过遥控指令设置卫星电推进分系统工作模式，根据电推进分系统点火信息设置姿轨控点火时刻及停止点火时刻控制卫星变轨，驱动电推进分系统中的电推力器模拟器进行模拟点火，驱动电推进分系统中的推力矢量调节模拟器机构转动，采集电推力器模拟器点火信息以及矢量调节机构模拟器进行姿轨控闭环控制；

(6)于姿轨控闭环控制期间，获取卫星遥测数据，根据卫星姿态数据与同一时刻卫星遥测数据共同判断卫星姿态是否稳定，若卫星姿态稳定，进入步骤(7)，否则停止测试；

(7)于姿轨控闭环控制期间，对卫星于姿轨控闭环控制期间的运行轨迹进行判断，若与卫星测试任务预设运行轨迹一致，则进入步骤(8)，否则停止测试；