[发明专利]用于卫星姿轨控通用综合测试的飞轮信号采集方法及系统

说明书

本发明提供了一种用于卫星姿轨控通用综合测试的飞轮信号采集方法及系统，包括：飞轮角动量计算步骤根据飞轮的真实的转向信号α、转速信号Ω，计算得到飞轮基准坐标系下飞轮单机的角动量及变化率。星体系下角动量计算步骤根据飞轮单机的角动量、变化率以及在卫星的布局关系得到对应的安装矩阵M，从而得出飞轮在卫星本体坐标系ox_by_bz_b中的角动量H_b，从而得到飞轮组合在卫星本体坐标系ox_by_bz_b中的角动量H_∑。地面动力学姿态仿真步骤根据角动量H_∑得到卫星姿态与卫星受到的飞轮控制力矩之间的关系。本发明组成简单，各个步骤可根据具体需求修改参数，以适应多类型卫星任务和多型号的飞轮，具有很好的通用性，可适应卫星姿轨控分系统的综合测试。

技术领域

本发明卫星姿轨控系统测试领域，涉及了一种卫星姿轨控通用综合测试的飞轮信号采集方法及系统。

背景技术

卫星姿轨控分系统的测试工作是确保系统功能和性能符合整星任务要求的主要手段，是卫星研制中的重要环节。飞轮作为高精度的卫星姿态控制执行机构，是卫星姿轨控分系统的重要组成部分。

而在地面姿轨控分系统测试过程中，飞轮的状态变化多，不同型号的卫星对飞轮的需求不同，这就导致测试中飞轮的信号采集及引入动力学的设计状态复杂，占用了大量的人力及设备资源，严重影响了卫星的研制效率及成本。因此，需要形成通用型的飞轮信号采集设备，以适用多型号的卫星姿轨控分系统的测试。

对卫星姿轨控测试的飞轮信号采集设备进行了调研。王玉峰、谢军、王浩在“基于ATML标准的卫星控制系统通用化测试平台”(见《空间控制技术与应用》，2013年，06期，页码29-33)论文中提出一种标准的测试平台实现方案，文中提到将通用测试平台分为通用测试站、测试适配器、综合开发及运行环境三部分。通过ATML标准及面向信号的系统描述方式，使得测试需求和测试能力解耦。该文并未介绍通用化的飞轮信号采集方法。

专利文献“小卫星姿态控制可靠性验证的仿真测试设备及其测试方法”(CN101344788A)中，介绍了卫星姿态控制可靠性验证的仿真测试设备及测试方法。专利中提出姿态控制系统的地面测试需对执行机构的信息进行采集，但未涉及具体的飞轮信号采集方法。

专利文献“基于星上网的卫星姿态控制地面仿真测试系统及其测试方法”(CN101093387A)中，提出了一种测量传感器信号模拟方法。专利中提到，执行部件将实际的执行信息传递给地面动力学用于卫星姿态信息计算。但该方法中并未涉及到真实的飞轮的位置、转速等信号采集后传递到动力学的具体步骤。

专利文献“一种卫星的姿态控制地面仿真测试系统”(CN 105974907A)中，提供一种卫星的姿态控制地面仿真测试系统，包括了控制设备、仿真设备和采集模拟设备的硬件功能及实现的描述，但未涉及具体的飞轮信号采集方法。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种用于卫星姿轨控通用综合测试的飞轮信号采集方法及系统。

根据本发明提供的一种用于卫星姿轨控通用综合测试的飞轮信号采集方法，包括：

飞轮角动量计算步骤：根据飞轮的真实的转向信号α、转速信号Ω，计算得到飞轮基准坐标系下飞轮单机的角动量及变化率；

星体系下角动量计算步骤：根据飞轮单机的角动量、变化率以及在卫星的布局关系得到对应的安装矩阵M，从而得出飞轮在卫星本体坐标系ox_by_bz_b中的角动量H_b，从而得到飞轮组合在卫星本体坐标系ox_by_bz_b中的角动量H_∑；