CN110007659B - 一种用于航天器姿态控制算法的集成测试仿真系统 - Google Patents

一种用于航天器姿态控制算法的集成测试仿真系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于航天器姿态控制算法的集成测试仿真系统，包括建航天器虚拟飞行模块，模拟飞行模块、模拟姿态调整模块、调整动力计算模块和分析优化调整路径模块；本发明中本发明提供一种用于航天器姿态控制算法的集成测试仿真系统，本发明首先对航天器姿态测量，航天器姿态测量模块用于测量航天器飞行时的姿态测量获得航天器姿态数据，建航天器虚拟飞行模块根据航天器姿态数据建立航天器飞行模型，方便后续航天器姿态控制计算；本发明中所述模拟飞行模块根据航天器飞行模型，并添加飞行荷载，模拟飞行，方便模拟调整；本发明中所述模拟姿态调整模块根据航天器姿态数据与航天器目标姿态，作出模拟姿态调整，提供多条调整路径。

Description

一种用于航天器姿态控制算法的集成测试仿真系统
技术领域
本发明属于航天器姿态控制技术领域，具体为一种用于航天器姿态控制算法的集成测试仿真系统。
背景技术
航天器(亦称空间飞行器、太空飞行器)，是在绕地球轨道或外层空间按受控飞行路线运行的载人的飞行器，包括发射航天飞行器的火箭、人造卫星、空间探测器、宇宙飞船、航天飞机和各种空间站。
航天器本身也可能装有小型液体火箭发动机供机动飞行之用。在美国的“阿波罗”月球探测计划中，登月舱就装有火箭发动机，以便从月球起飞，飞回轨道上的“阿波罗”号飞船。飞船本身也得有足够的火箭动力使其脱离月球轨道返回地球。航天器的设计异常复杂，尤其是载人航天器。它包含几百万个部件，要求高度微型化但可靠率要达到99.9999％以上。如果汽车的零件达到同样的可靠度的话，那么在首次故障之前，就可运行100年。航天器还需要电源来带动所携带的各种设备。不载人的航天器大多采用太阳电池板和相连的蓄电池。在载人航天器上，包括在“太空实验室”上通常用燃料电池，有时则为燃料电池与太阳电池的组合。
航天器在飞行过程中姿态需要根据飞行计划调整，因此需要对航天器姿态进行控制，然而目前航天器姿态控制不方便，且控制稳定性差。
发明内容
本发明的目的在于：为了解决航天器姿态控制不方便，且控制稳定性差的技术问题，提供一种用于航天器姿态控制算法的集成测试仿真系统。
本发明采用的技术方案如下：
一种用于航天器姿态控制算法的集成测试仿真系统，包括建航天器虚拟飞行模块，模拟飞行模块、模拟姿态调整模块、调整动力计算模块和分析优化调整路径模块。
其中，所述建航天器虚拟飞行模块与航天器姿态测量模块连接，航天器姿态测量模块用于测量航天器飞行时的姿态测量获得航天器姿态数据，建航天器虚拟飞行模块根据航天器姿态数据建立航天器飞行模型。
其中，所述模拟飞行模块根据航天器飞行模型，并添加飞行荷载，模拟飞行。
其中，所述模拟姿态调整模块根据航天器姿态数据与航天器目标姿态，作出模拟姿态调整，提供多条调整路径。
其中，所述调整动力计算模块根据飞行荷载和模拟姿态调整模块提供的多条调整路径，分别计算调整动力。
其中，所述分析优化调整路径模块计算分析各调整路径的调整动力，确定最优调整路径。
其中，还包括航天器姿态执行模块，航天器姿态执行模块根据最优调整路径对航天器姿态进行调整。
其中，还包括应急处理模块，应急处理模块在航天器姿态执行模块调整航天器姿态过程中，提供应急计算，方便调整动力的修正。
其中，还包括飞行荷载监测模块，飞行荷载监测模块实时监测作用在航天器上的飞行荷载。
其中，还包括附件监控模块监控航天器的天线、帆板的工作状态，并分别发送给集成测试仿真系统。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明提供一种用于航天器姿态控制算法的集成测试仿真系统，包括建航天器虚拟飞行模块，模拟飞行模块、模拟姿态调整模块、调整动力计算模块和分析优化调整路径模块，本发明首先对航天器姿态测量，航天器姿态测量模块用于测量航天器飞行时的姿态测量获得航天器姿态数据，建航天器虚拟飞行模块根据航天器姿态数据建立航天器飞行模型，方便后续航天器姿态控制计算。
2、本发明中所述模拟飞行模块根据航天器飞行模型，并添加飞行荷载，模拟飞行，方便模拟调整。
3、本发明中所述模拟姿态调整模块根据航天器姿态数据与航天器目标姿态，作出模拟姿态调整，提供多条调整路径。
4、本发明中所述调整动力计算模块根据飞行荷载和模拟姿态调整模块提供的多条调整路径，分别计算调整动力；所述分析优化调整路径模块计算分析各调整路径的调整动力，确定最优调整路径。
附图说明
图1为本发明的模块化框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一，一种用于航天器姿态控制算法的集成测试仿真系统，包括建航天器虚拟飞行模块，模拟飞行模块、模拟姿态调整模块、调整动力计算模块和分析优化调整路径模块。
其中，所述建航天器虚拟飞行模块与航天器姿态测量模块连接，航天器姿态测量模块用于测量航天器飞行时的姿态测量获得航天器姿态数据，建航天器虚拟飞行模块根据航天器姿态数据建立航天器飞行模型。
其中，所述模拟飞行模块根据航天器飞行模型，并添加飞行荷载，模拟飞行。
其中，所述模拟姿态调整模块根据航天器姿态数据与航天器目标姿态，作出模拟姿态调整，提供多条调整路径。
其中，所述调整动力计算模块根据飞行荷载和模拟姿态调整模块提供的多条调整路径，分别计算调整动力。
其中，所述分析优化调整路径模块计算分析各调整路径的调整动力，确定最优调整路径。
其中，还包括航天器姿态执行模块，航天器姿态执行模块根据最优调整路径对航天器姿态进行调整。
实施例二，一种用于航天器姿态控制算法的集成测试仿真系统，包括建航天器虚拟飞行模块，模拟飞行模块、模拟姿态调整模块、调整动力计算模块和分析优化调整路径模块。
其中，所述建航天器虚拟飞行模块与航天器姿态测量模块连接，航天器姿态测量模块用于测量航天器飞行时的姿态测量获得航天器姿态数据，建航天器虚拟飞行模块根据航天器姿态数据建立航天器飞行模型。
其中，所述模拟飞行模块根据航天器飞行模型，并添加飞行荷载，模拟飞行。
其中，所述模拟姿态调整模块根据航天器姿态数据与航天器目标姿态，作出模拟姿态调整，提供多条调整路径。
其中，所述调整动力计算模块根据飞行荷载和模拟姿态调整模块提供的多条调整路径，分别计算调整动力。
其中，所述分析优化调整路径模块计算分析各调整路径的调整动力，确定最优调整路径。
其中，还包括航天器姿态执行模块，航天器姿态执行模块根据最优调整路径对航天器姿态进行调整。
实施例三，一种用于航天器姿态控制算法的集成测试仿真系统，包括建航天器虚拟飞行模块，模拟飞行模块、模拟姿态调整模块、调整动力计算模块和分析优化调整路径模块。
其中，所述建航天器虚拟飞行模块与航天器姿态测量模块连接，航天器姿态测量模块用于测量航天器飞行时的姿态测量获得航天器姿态数据，建航天器虚拟飞行模块根据航天器姿态数据建立航天器飞行模型。
其中，所述模拟飞行模块根据航天器飞行模型，并添加飞行荷载，模拟飞行。
其中，所述模拟姿态调整模块根据航天器姿态数据与航天器目标姿态，作出模拟姿态调整，提供多条调整路径。
其中，所述调整动力计算模块根据飞行荷载和模拟姿态调整模块提供的多条调整路径，分别计算调整动力。
其中，述分析优化调整路径模块计算分析各调整路径的调整动力，确定最优调整路径。
其中，还包括应急处理模块，应急处理模块在航天器姿态执行模块调整航天器姿态过程中，提供应急计算，方便调整动力的修正。
实施例四，一种用于航天器姿态控制算法的集成测试仿真系统，包括建航天器虚拟飞行模块，模拟飞行模块、模拟姿态调整模块、调整动力计算模块和分析优化调整路径模块。
其中，所述建航天器虚拟飞行模块与航天器姿态测量模块连接，航天器姿态测量模块用于测量航天器飞行时的姿态测量获得航天器姿态数据，建航天器虚拟飞行模块根据航天器姿态数据建立航天器飞行模型。
其中，所述模拟飞行模块根据航天器飞行模型，并添加飞行荷载，模拟飞行。
其中，所述模拟姿态调整模块根据航天器姿态数据与航天器目标姿态，作出模拟姿态调整，提供多条调整路径。
其中，所述调整动力计算模块根据飞行荷载和模拟姿态调整模块提供的多条调整路径，分别计算调整动力。
其中，所述分析优化调整路径模块计算分析各调整路径的调整动力，确定最优调整路径。
其中，还包括飞行荷载监测模块，飞行荷载监测模块实时监测作用在航天器上的飞行荷载。
实施例五，一种用于航天器姿态控制算法的集成测试仿真系统，包括建航天器虚拟飞行模块，模拟飞行模块、模拟姿态调整模块、调整动力计算模块和分析优化调整路径模块。
其中，所述建航天器虚拟飞行模块与航天器姿态测量模块连接，航天器姿态测量模块用于测量航天器飞行时的姿态测量获得航天器姿态数据，建航天器虚拟飞行模块根据航天器姿态数据建立航天器飞行模型。
其中，所述模拟飞行模块根据航天器飞行模型，并添加飞行荷载，模拟飞行。
其中，所述模拟姿态调整模块根据航天器姿态数据与航天器目标姿态，作出模拟姿态调整，提供多条调整路径。
其中，所述调整动力计算模块根据飞行荷载和模拟姿态调整模块提供的多条调整路径，分别计算调整动力。
其中，所述分析优化调整路径模块计算分析各调整路径的调整动力，确定最优调整路径。
其中，还包括航天器姿态执行模块，航天器姿态执行模块根据最优调整路径对航天器姿态进行调整。
其中，还包括应急处理模块，应急处理模块在航天器姿态执行模块调整航天器姿态过程中，提供应急计算，方便调整动力的修正。
其中，还包括飞行荷载监测模块，飞行荷载监测模块实时监测作用在航天器上的飞行荷载。
其中，还包括附件监控模块监控航天器的天线、帆板的工作状态，并分别发送给集成测试仿真系统。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于航天器姿态控制算法的集成测试仿真系统，其特征在于：包括建航天器虚拟飞行模块，模拟飞行模块、模拟姿态调整模块、调整动力计算模块和分析优化调整路径模块；所述建航天器虚拟飞行模块与航天器姿态测量模块连接，航天器姿态测量模块用于测量航天器飞行时的姿态测量获得航天器姿态数据，建航天器虚拟飞行模块根据航天器姿态数据建立航天器飞行模型；所述模拟飞行模块根据航天器飞行模型，并添加飞行荷载，模拟飞行；所述模拟姿态调整模块根据航天器姿态数据与航天器目标姿态，作出模拟姿态调整，提供多条调整路径；所述调整动力计算模块根据飞行荷载和模拟姿态调整模块提供的多条调整路径，分别计算调整动力；所述分析优化调整路径模块计算分析各调整路径的调整动力，确定最优调整路径。
2.如权利要求1所述的一种用于航天器姿态控制算法的集成测试仿真系统，其特征在于：还包括航天器姿态执行模块，航天器姿态执行模块根据最优调整路径对航天器姿态进行调整。
3.如权利要求1-2任一所述的一种用于航天器姿态控制算法的集成测试仿真系统，其特征在于：还包括应急处理模块，应急处理模块在航天器姿态执行模块调整航天器姿态过程中，提供应急计算，方便调整动力的修正。
4.如权利要求3所述的一种用于航天器姿态控制算法的集成测试仿真系统，其特征在于：还包括飞行荷载监测模块，飞行荷载监测模块实时监测作用在航天器上的飞行荷载。
5.如权利要求4所述的一种用于航天器姿态控制算法的集成测试仿真系统，其特征在于：还包括附件监控模块监控航天器的天线、帆板的工作状态，并分别发送给集成测试仿真系统。
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