[发明专利]一种星群协同控制地面仿真系统

权利要求书

1.一种星群协同控制地面仿真系统，其特征在于，包含通信连接的数学模拟子系统与物理模拟子系统；

所述数学模拟子系统用于根据总体任务生成任务指令以数学仿真星群全员全状态的动力学和运动学，并根据数学模拟子系统内部实时反馈的星群仿真数据及物理模拟子系统实时反馈的卫星模拟数据实时协同控制星群的在轨运动；

所述物理模拟子系统用于根据数学模拟子系统生成的任务指令物理模拟星群中任意颗卫星间的相对动力学和动力学，并实时采集卫星模拟数据发送至所述数学模拟子系统；

所述的数学模拟子系统包含：总体规划计算机，以及与总体规划计算机通信连接的星群模拟计算机；

所述总体规划计算机用于根据总体任务生成任务指令发送至所述星群模拟计算机，并接收星群模拟计算机实时反馈的星群仿真数据，所述总体任务规划计算机还用于将所述任务指令以及星群仿真数据发送至所述物理模拟子系统，并接收物理模拟子系统实时反馈的卫星模拟数据，以实时协同控制星群的在轨运动；

所述星群模拟计算机用于根据所述总体规划计算机下发的任务指令数学仿真模拟各类数学星群全员全状态的动力学与运动学，并将星群的仿真数据实时反馈给所述总体规划计算机；

所述的星群模拟计算机包括但不限于：观测星群模拟计算机、附着星群模拟计算机以及中继星星群模拟计算机；

所述的物理模拟子系统包括相互通信连接的试验综合控制台、两个运动模拟器以及运动测量单元；

所述试验综合控制台与所述数学模拟子系统的总体任务规划计算机通信连接，用于根据总体任务规划计算机下发的任务指令生成控制指令以控制所述运动模拟器，并接收所述运动测量单元实时测量得到的卫星模拟数据；

所述运动模拟器用于根据所述控制指令物理模拟星群中任意一颗卫星的动力学和运动学；

所述运动测量单元用于实时测量每个运动模拟器的姿轨状态信息，以及两个运动模拟器之间的相对位置，从而得到卫星模拟数据。

2.如权利要求1所述的一种星群协同控制地面仿真系统，其特征在于，所述的数学模拟子系统还包含：视景仿真单元，所述视景仿真单元与所述总体规划计算机通信连接，用于根据星群模拟计算机实时反馈的仿真数据及物理模拟子系统实时反馈的模拟数据实时显示星群的在轨运动。

3.如权利要求1所述的一种星群协同控制地面仿真系统，其特征在于，所述试验综合控制台包括一演示平台，所述试验综合控制台根据所述总体任务规划计算机发送的星群仿真数据将星群的轨道面转化为所述演示平台的二维平面。

4.如权利要求3所述的一种星群协同控制地面仿真系统，其特征在于，所述运动模拟器包括：

卫星模拟器，其用于物理模拟星群中任意一颗卫星的动力学和运动学；

模拟器平台，其包括气足系统及球轴承气悬浮系统，所述卫星模拟器通过所述气足系统悬浮于所述演示平台上，以模拟二维平面动力学与运动学；所述卫星模拟器通过球轴承气悬浮系统悬浮于所述演示平台上，以模拟三维平面动力学和运动学；

第一通信模块，其与试验综合控制台、运动测量单元及另一运动模拟器通信连接，所述第一通信模块用于接收所述试验综合控制台下发的控制指令、获取运动测量单元所测量的该运动模拟器的姿轨状态信息，以及实现两个运动模拟器之间的姿轨状态信息交互；

控制系统模块，其分别与所述卫星模拟器及第一通信模块连接，用于根据所述控制指令、卫星模拟器自身的惯性状态信息以及另一卫星模拟器的惯性状态信息解算控制指令并执行该卫星模拟器的控制。

5.如权利要求4所述的一种星群协同控制地面仿真系统，其特征在于，所述数学模拟子系统的星群模拟计算机还包括第二通信模块，所述第二通信模块分别与每个运动模拟器的第一通信模块通信连接；所述星群模拟计算机通过第二通信模块及第一通信模块与所述运动模拟器实现星间的姿轨状态信息交互，以模拟星间真实的通信延时和通信拓扑。

6.如权利要求4所述的一种星群协同控制地面仿真系统，其特征在于，所述控制系统模块包括：

惯性测量单元，其与所述卫星模拟器连接，用于测量该卫星模拟器的惯性状态信息；

综合电子计算机，其与所述第一通信模块及惯性测量单元连接，用于解算所述试验综合控制台下发的控制指令，并根据该卫星模拟器的惯性状态信息及另一卫星模拟器的惯性状态信息生成运动指令；

推力器及飞轮，所述推力器及飞轮用于根据运动指令控制卫星模拟器位置和姿态的调整。