CN110514375A - 基于虚拟现实的卫星虚拟振动试验测试方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供基于虚拟现实的卫星虚拟振动试验测试的方法和系统，根据实验室布局构建虚拟现实场景，进行人机交互，并进行虚拟现实显示；构建卫星振动试验的虚拟星台模型，基于虚拟星台模型，进行卫星振动试验的虚拟测试；对虚拟测试中产生的信息进行处理，优化实验条件。运用动力学建模与模型修正方法和卫星虚拟振动一体化仿真平台技术，基于多体系统传递矩阵法的多体动力学建模与计算、数据分析与模型修正。本发明解决了现有技术中卫星虚拟振动试验的技术难点，提高虚拟试验可视化和交互性，优化了模型参数和振动试验条件，缩短了试验周期，为复杂卫星振动试验提供了先进的虚拟振动试验测试手段。

Description

基于虚拟现实的卫星虚拟振动试验测试方法和系统

技术领域

本发明涉及卫星力学环境模拟中振动试验测试技术领域，具体地，涉及一种基于虚拟现实的卫星虚拟振动试验测试方法和系统。

背景技术

随着卫星结构越来越复杂，使用的新技术、新材料越来越多，而研制周期却越来越短，卫星力学试验的成本和风险都呈快速上升趋势。如果每进行一次设计改动都要进行整星试验，研发成本太昂贵，但不进行这些试验，到时再暴露出缺陷，造成的损失则更大。而仅仅用数学分析的方法，往往由于边界条件模拟的不准确，很难达到可工程化应用的仿真精度。因此，越来越多的设计部门提出了继续发展技术，结合物理试验的优势，开展基于试验设备与卫星相结合的力学试验仿真——即开展虚拟振动试验，以减少真实试验的次数，缩短研制成本和周期。虚拟振动试验就是以计算机仿真技术为基础，采用局部物理试验、低载荷物理试验和相关分析及模型修正等方法，最终在计算机上模拟卫星总体结构在真实试验工况及边界条件下的动力学特性和响应情况，即进行虚拟试验，以达到减少整体结构试验或减小大载荷试验工况的目的。

与本申请相关的现有技术是专利文献CN105260581B，公开一种舰船机电控制设备虚拟振动和冲击试验方法，建立设备几何模型；建立有限元模型；在有限元模型上施加边界条件，确定模态分析的方法，设置模态分析的频率范围基础上进行虚拟模态试验；在有限元模型上施加边界条件，确定振动谐响应分析的方法、设置振动分析的频率范围基础上进行虚拟振动试验；在定义元器件之间的接触类型和接触参数，在有限元模型上施加边界条件和冲击载荷基础上进行虚拟冲击试验；结合机电控制设备动态特性的试验测试结果，调整参数进行虚拟再试验，直至虚拟试验结果与试验测试数据之间的误差满足要求。

但是目前无论是实物实验还是虚拟实验都存在一些问题：(1)在设计阶段对卫星结构能否通过振动试验需进行有限元仿真验证，但目前的卫星单体模型仿真，由于边界条件无法准确模拟，导致仿真误差过大，起不到预先确定设计缺陷的作用；(2)商业化的虚拟实验软件操作复杂，试验人员进行振动试验仿真费时费力，容易出错，而且各类结构参数的确定非常困难，对仿真精度和准确度造成一定的影响。(3)实施振动试验的周期很长，而且要生产一个甚至多个试验样品或模型，耗费巨大；(4)真实振动试验受传感器数量的限制，无法获得全面的结构响应特性，存在试验结果误判的风险；(5)由于试件安装在试验台上和安装在实际产品上的耦合关系和边界条件不同，因此试验台难以完全模拟真实的振动激励，容易引起过试验或欠试验问题，存在一定的试验风险；(6)实物实验通过传感器测试出来的数据，只有通过专业的后处理软件得到相关的曲线，最多只能多条曲线进行对比分析，而无法还原卫星在整个实验过程中实际综合振动状态。

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基于虚拟现实的卫星虚拟振动试验测试方法和系统。

根据本发明提供的一种基于虚拟现实的卫星虚拟振动试验测试系统，包括以下模块：

虚拟现实模块：根据实验室布局构建虚拟现实场景，进行人机交互，令实验室中的各个实验设备在虚拟现实场景中具备物理属性，并进行虚拟现实显示；

模型模块：构建卫星振动试验的虚拟星台模型，基于虚拟星台模型，进行卫星振动试验的虚拟测试；

虚拟仪器模块：对虚拟测试中产生的信息进行处理，优化实验条件。

优选地，所述虚拟现实模块包括：

输入处理模块：接收并传输输入设备的输入信息；

仿真处理模块：搭建虚拟现实场景，通过仿真引擎实现虚拟测试任务，生成虚拟现实场景中的各类行为活动；

表现处理模块：从不同角度描述虚拟现实场景，生成并输出各种感官刺激；

立体视觉模块：提供基于多视觉立体成像的动态环境建模手段。

优选地，所述模型模块包括：

卫星模型子模块：建立卫星和振动台各体元件和各联接铰元件的位移和力的输入输出关系，建立各体元件和联接铰元件的传递方程和传递矩阵，拼装为星台总传递方程和总传递矩阵；

振动台模型子模块：建立增广特征矢量，通过正交性条件，对星台总传递方程进行解偶，联立边界条件，获得特征方程，求解得到固有频率，进而得到阵型，获得星台耦合动态特性参数，进行星台耦合快速动力学响应计算，得到广义坐标和动力响应。

优选地，所述虚拟仪器模块由数据层、处理层、应用层组成，通过数据结构和多体系统动力学算法，实现基于虚拟现实的信息处理。

根据本发明提供的一种基于虚拟现实的卫星虚拟振动试验测试方法，包括以下步骤：

虚拟现实步骤：根据实验室布局构建虚拟现实场景，进行人机交互，令实验室中的各个实验设备在虚拟现实场景中具备物理属性，并进行虚拟现实显示；

模型步骤：构建卫星振动试验的虚拟星台模型，基于虚拟星台模型，进行卫星振动试验的虚拟测试；

虚拟仪器步骤：对虚拟测试中产生的信息进行处理，优化实验条件。

优选地，所述虚拟现实步骤包括：

输入处理步骤：接收并传输输入设备的输入信息；

仿真处理步骤：搭建虚拟现实场景，通过仿真引擎实现虚拟测试任务，生成虚拟现实场景中的各类行为活动；

表现处理步骤：从不同角度描述虚拟现实场景，生成并输出各种感官刺激；

立体视觉步骤：提供基于多视觉立体成像的动态环境建模手段。

优选地，所述模型步骤包括：

卫星模型子步骤：建立卫星和振动台各体元件和各联接铰元件的位移和力的输入输出关系，建立各体元件和联接铰元件的传递方程和传递矩阵，拼装为星台总传递方程和总传递矩阵；

振动台模型子步骤：建立增广特征矢量，通过正交性条件，对星台总传递方程进行解偶，联立边界条件，获得特征方程，求解得到固有频率，进而得到阵型，获得星台耦合动态特性参数，进行星台耦合快速动力学响应计算，得到广义坐标和动力响应。

优选地，所述虚拟星台模型通过以下步骤：

构建模型步骤：将实物模型转化为物理模型，建立由卫星和振动台组成的星台耦合动力学模型；

特性定参步骤：对星台耦合动力学模型进行模型等效，获得星台耦合动态特性参数；

响应计算步骤：基于动态特性参数，进行星台耦合快速动力学响应计算，得到星台耦合多体系统动力学响应；

模型优化步骤：结合灵敏度分析，通过模态参数对星台耦合动力学模型进行参数优化。

优选地，所述构建模型步骤包括：

多体传递步骤：将实物模型转化为物理模型，建立卫星和振动台各体元件和各联接铰元件之间的位移和力的输入输出关系；

模型建立步骤：基于多体系统传递矩阵，建立各体元件和联接铰元件的传递方程和传递矩阵，拼接得到总传递方程和总传递矩阵。

优选地，所述模型等效是建立增广特征矢量，通过正交性条件，对动力学方程进行方程解偶，联立边界条件，获得特征方程，求解特征方程得到固有频率，得到阵型，获得星台耦合动态特性参数。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明解决了现有技术中卫星虚拟振动试验的技术难点，提高虚拟试验可视化和交互性，优化了模型参数和振动试验条件，缩短了试验周期，为复杂卫星振动试验提供了先进的虚拟振动试验测试手段。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的基于虚拟现实的卫星虚拟振动试验系统架构图；

图2、图3为本发明的卫星结构以及振动台模型示意图；

图4为链式系统拓扑图；

图5为树形系统拓扑图；

图6为闭环向树形的转化示意。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

根据本发明提供的一种基于虚拟现实的卫星虚拟振动试验测试系统，包括以下模块：

虚拟现实模块：根据实验室布局构建虚拟现实场景，进行人机交互，令实验室中的各个实验设备在虚拟现实场景中具备物理属性，并进行虚拟现实显示；

模型模块：构建卫星振动试验的虚拟星台模型，基于虚拟星台模型，进行卫星振动试验的虚拟测试；

虚拟仪器模块：对虚拟测试中产生的信息进行处理，优化实验条件。

具体地，所述虚拟现实模块包括：

输入处理模块：接收并传输输入设备的输入信息；

仿真处理模块：搭建虚拟现实场景，通过仿真引擎实现虚拟测试任务，生成虚拟现实场景中的各类行为活动；

表现处理模块：从不同角度描述虚拟现实场景，生成并输出各种感官刺激；

立体视觉模块：提供基于多视觉立体成像的动态环境建模手段。

具体地，所述模型模块包括：

卫星模型子模块：建立卫星和振动台各体元件和各联接铰元件的位移和力的输入输出关系，建立各体元件和联接铰元件的传递方程和传递矩阵，拼装为星台总传递方程和总传递矩阵；

振动台模型子模块：建立增广特征矢量，通过正交性条件，对星台总传递方程进行解偶，联立边界条件，获得特征方程，求解得到固有频率，进而得到阵型，获得星台耦合动态特性参数，进行星台耦合快速动力学响应计算，得到广义坐标和动力响应。

具体地，所述虚拟仪器模块由数据层、处理层、应用层组成，通过数据结构和多体系统动力学算法，实现基于虚拟现实的信息处理。

根据本发明提供的一种基于虚拟现实的卫星虚拟振动试验测试方法，包括以下步骤：

虚拟现实步骤：根据实验室布局构建虚拟现实场景，进行人机交互，令实验室中的各个实验设备在虚拟现实场景中具备物理属性，并进行虚拟现实显示；

模型步骤：构建卫星振动试验的虚拟星台模型，基于虚拟星台模型，进行卫星振动试验的虚拟测试；

虚拟仪器步骤：对虚拟测试中产生的信息进行处理，优化实验条件。

具体地，所述虚拟现实步骤包括：

输入处理步骤：接收并传输输入设备的输入信息；

仿真处理步骤：搭建虚拟现实场景，通过仿真引擎实现虚拟测试任务，生成虚拟现实场景中的各类行为活动；

表现处理步骤：从不同角度描述虚拟现实场景，生成并输出各种感官刺激；

立体视觉步骤：提供基于多视觉立体成像的动态环境建模手段。

具体地，所述模型步骤包括：

卫星模型子步骤：建立卫星和振动台各体元件和各联接铰元件的位移和力的输入输出关系，建立各体元件和联接铰元件的传递方程和传递矩阵，拼装为星台总传递方程和总传递矩阵；

振动台模型子步骤：建立增广特征矢量，通过正交性条件，对星台总传递方程进行解偶，联立边界条件，获得特征方程，求解得到固有频率，进而得到阵型，获得星台耦合动态特性参数，进行星台耦合快速动力学响应计算，得到广义坐标和动力响应。

具体地，所述虚拟星台模型通过以下步骤：

构建模型步骤：将实物模型转化为物理模型，建立由卫星和振动台组成的星台耦合动力学模型；

特性定参步骤：对星台耦合动力学模型进行模型等效，获得星台耦合动态特性参数；

响应计算步骤：基于动态特性参数，进行星台耦合快速动力学响应计算，得到星台耦合多体系统动力学响应；

模型优化步骤：结合灵敏度分析，通过模态参数对星台耦合动力学模型进行参数优化。

具体地，所述构建模型步骤包括：

多体传递步骤：将实物模型转化为物理模型，建立卫星和振动台各体元件和各联接铰元件之间的位移和力的输入输出关系；

模型建立步骤：基于多体系统传递矩阵，建立各体元件和联接铰元件的传递方程和传递矩阵，拼接得到总传递方程和总传递矩阵。

具体地，所述模型等效是建立增广特征矢量，通过正交性条件， 对动力学方程进行方程解偶，联立边界条件，获得特征方程，求解特征方程得到固有频率，得到阵型，获得星台耦合动态特性参数。边界条件，是每个元件的连接关系，包括，力，位移的等。边界方程应该也可以，最终都是通过方程来表述边界关系。

本发明利用新的虚拟现实技术和虚拟仪器技术，提高试验效率、改进试验条件在工程上具有极大价值。利用虚拟实现、虚拟仪器、虚拟仿真及振动试验的相关技术构建一种基于虚拟现实的卫星虚拟振动试验测试方法。其中，卫星结构及振动台几何模型的作用是为了增加虚拟环境的真实感和沉浸性，只需提高其逼真程度，在外形的精度和细节方面要求不高。建立几何模型具有层次结构，便于在虚拟测试系统中进行卫星的运动控制，得到某卫星结构以及振动台模型，如图2、图3所示。卫星虚拟试验通过读取试验数据，将试验的数据从频域数据转换到时域数据，通过将每个时刻采集到的数据驱动三维模型在虚拟环境中运动，因此需要建立模型与传感器之间的对应关系，在建模过程需要对模型的坐标系及连接关系做特殊处理，在装配时还需考虑模型的干涉关系。

如图1所示，具体实施中，本发明涉及有动力学建模与模型修正方法和卫星虚拟振动一体化仿真平台。所述动力学建模与模型修正方法，主要包括：建立卫星和振动台组成的星台耦合动力学模型，获得星台耦合动态特性参数，进行星台耦合快速动力学响应计算，对模型参数进行分析优化。卫星虚拟振动一体化仿真平台，主要包括：虚拟现实子系统、模型子系统和虚拟仪器子系统。本发明将卫星振动试验结果通过虚拟现实技术真实再现试验过程，为完成试验数据驱动虚拟模型动画模拟，直观反映卫星结构动态特性，完成物理参数识别与模型优化，实现了对卫星模型的优化和振动试验方案的改进，提高了卫星振动试验准确性，满足了卫星力学环境的试验技术要求。

通过星体耦合模型与试验模型相关性分析，结合灵敏度分析，对动力学模型的质量、刚度、弹性模量、尺寸等参数修正，通过迭代，获得修正模型，实现了参数优化。

所述虚拟现实子系统完成系统可视化以及人机交互，因此具有感知性。

输入处理部分：控制用于向计算机输入信息的各种设备，如键盘、鼠标、跟踪球、控制杆等。输入处理的目标是以尽量短的时间将数据处理并传输到系统的其他相关部分。

仿真处理部分：对各种交互、脚本对象行为进行处理、仿真实际的物理测试过程真实的或假想的并确定相应虚拟试验环境的状态。用户通过仿真引擎实现碰撞检测、脚本描绘等各类任务，并确定虚拟试验环境中将要发生的各类行为活动。

表现处理部门：生成输出给用户的各种感官刺激，主要是视觉和听觉，还可以包括触觉等，以及其他一些感官反应如平衡与运动、温度、味觉等。每一感官表现器通过仿真处理或直接通过场景数据库从不同角度描述虚拟测试环境。

虚拟仪器模块：接受现实或虚拟试验系统的传感信息，完成虚拟试验系统所需要的各种信号处理功能。

立体视觉模块：提供基于多视觉立体成像技术的动态环境建模手段。

数据库系统：包括场景数据库、测试数据库和产品数据库等。场景数据库用于存放关于虚拟环境的场景的有关数据，如虚拟环境中有关的对象信息、描述这些对象行为或使用者的脚本信息、光学效果、程序控制、硬件设备的支持信息等测试数据库用于存放测试过程中产生的数据包括中间数据和结果数据产品数据库用于存放有关工业标准、关于试验系统、试验对象等的领域知识等前期数据。

模型子系统包括星台几何模型、物理模型、不同激励模型等。通过卫星振动试验中星台物理模型、星台运动模型和星台几何模型实现了基于虚拟现实的卫星振动虚拟测试系统的虚拟测试功能。

虚拟仪器子系统，由数据层、处理层和应用层组成，通过数据结构和多体系统动力学算法，算法实现基于虚拟现实的卫星振动虚拟测试系统的信息处理。

具体的，所述卫星和振动台组成的星台耦合动力学模型，应用程式化高、计算速度快的多体系统传递矩阵法进行动态特性分析和动力学响应计算，避免了通常多体动力学方法必须建立总体动力学方程、涉及矩阵阶次高的缺陷。所述星台耦合动态特性参数，构造增广特征矢量，证明增广特征矢量正交性，涉及矩阵阶次低，可快速准确地获得星台耦合多体系统的模态参数，避免了特征值计算的病态。所述动力学建模与模型修正方法，通过将低量级试验与仿真结果进行模态参数相关性分析，优化模型各物理参数，同时调整试验条件，改进试验方案。

进一步地，所述虚拟现实子系统，通过虚拟实验技术，试验人员可进入虚拟试验环境，在不同的时间和空间尺度上对其进行观察和研究，寻求不同数据集之间的逻辑关系和物理关系。根据实验室布局来构建虚拟现实场景，将静止的厂房、振动台、测试设备、工作台和动态卫星的三维模型.FBX文件导入到Unity3D软件中，设置日光灯、阴影、摄像机等场景渲染，并对各试验设备进行位置定位。设备添加碰撞检测和刚体属性，使得虚拟试验中的设施具有物理属性。所述虚拟现实子系统用于虚拟试验过程中虚拟现实显示与人机交互，作为感知层。所述模型子系统，通过建立卫星与振动台进行物理模型、运动模型、几何模型，完成仿真、试验等的测试功能实现，作为功能层。所述虚拟仪器子系统，通过数据传输、数据运算、数据处理、数据显示等，把电信号转换为需要的频域、时域信号，获得模态参数和运动响应参数。作为信息层。

进一步地，所述卫星虚拟振动一体化仿真平台，通过在虚拟环境中对试验系统和试验过程进行仿真分析，可以很方便地对试验方案进行规划、修改、优化和评估。

进一步地，所述卫星虚拟振动一体化仿真平台，在具有交互作用的仿真工作环境中，人由滞后的、被动的参与者变成了领先的、主动的参与者。

进一步地，所述卫星虚拟振动一体化仿真平台，其接口包括仿真数据与虚拟环境、设备与虚拟环境的接口，将仿真运算、虚拟环境运行以及传感器等测试设备集成在一起。

进一步地，所述模型子系统，用卫星的振动试验响应的时域位移数据和卫星运动模型驱动卫星在虚拟现实环境中振动和运动。

在星台耦合快速动力学响应计算中，如图4所示，对于链式系统，系统的“拼装”仅相当于这些矩阵相乘，即可求出系统的总传递方程z_n,0＝U_n-1…U₁z_1,0和总传递矩阵U_all＝U_n-1…U₁。对于树形系统，如图5所示，由树形系统的主传递方程和几何方程可得树形系统的总传递方程

U_allz_all＝0

式中

树形系统总传递方程自动推导定理

1)总传递方程只涉及系统边界点状态矢量z_all；

2)总传递矩阵第一行元素分别为由从梢边界点到根边界点路径上各元件传递矩阵依次连乘积；

3)总传递矩阵其它行元素分别为由从梢边界点到分叉体元件输入点路径上各元件传递矩阵依次连乘积。

对于一般多体系统，可以将其处理为树形系统，如图6所示。然后只需要按照树形系统的规律，即可列写出系统的总传递方程。

对于闭环系统，在某连接处进行“切断”处理为树形系统，如图3所示，最终闭环系统可处理为链式系统，推导原则为总传递方程只涉及系统边界点状态矢量，总传递矩阵第一行元素分别为由从梢边界点到根边界点路径上各元件传递矩阵依次连乘积；总传递矩阵其它行元素分别为从梢边界点到分叉体元件输入点路径上各元件传递矩阵依次连乘积。通过联立补充方程，进行传递方程和传递矩阵推导。

星台耦合多体系统，建立系统的体动力学方程后，联立边界条件得到系统的特征方程，求解特征方程得到系统固有频率；在某阶固有频率下求解总传递方程获得边界点状态矢量；通过构造系统的增广特征矢量，证明增广特征矢量正交性，仅需求解系统的体动力学方程，就可得到系统的广义坐标和动力响应。

本发明为完成卫星力学环境试验提供了快速、准确的卫星虚拟振动试验系统，将物理试验、动力学仿真与虚拟试验相结合，提高了虚拟振动试验过程的逼真性和实效性；对卫星进行精确建模与物理参数优化，有助于提高虚拟振动试验的准确性；优化了振动试验方案，缩短卫星的试验周期、提高了振动试验效率，满足了卫星力学环境的振动试验技术要求。将试验结果通过虚拟现实技术真实再现试验过程，为完成试验数据驱动虚拟模型动画模拟，直观反映卫星结构动态特性，完成物理参数识别与模型优化，实现了对卫星模型的优化和振动试验方案的改进，提高了卫星振动试验准确性，满足了卫星力学环境的试验技术要求。

本发明由于采用振动试验与虚拟现实技术、多体系统动力学仿真分析相结合，提供了更加真实的卫星主动段在整流罩内、在轨工作时实际承受的力学环境的虚拟振动试验，从而可以更加准确地建立卫星和振动台相耦合的多体动力学模型，优化卫星模型结构参数，改进卫星振动试验的试验方案。采用虚拟现实技术，实现了更加真实的可视化与人机交互平台；采用多体系统传递矩阵法，建立星台耦合动力学模型，减少了仿真计算时间；采用真实振动试验与虚拟振动试验相结合，对试验数据分析与物理参数反演，通过虚拟试验可以再现真实振动试验的测点位置、加速度变化，同时可以复现试验过程结构损伤和破坏情况。更加真实模拟卫星经历的力学环境，提高测试有效性，满足卫星振动试验测试要求。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种基于虚拟现实的卫星虚拟振动试验测试系统，其特征在于，包括以下模块：

虚拟现实模块：根据实验室布局构建虚拟现实场景，进行人机交互，令实验室中的各个实验设备在虚拟现实场景中具备物理属性，并进行虚拟现实显示；

模型模块：构建卫星振动试验的虚拟星台模型，基于虚拟星台模型，进行卫星振动试验的虚拟测试；

虚拟仪器模块：对虚拟测试中产生的信息进行处理，优化实验条件。

2.根据权利要求1所述的基于虚拟现实的卫星虚拟振动试验测试系统，其特征在于，所述虚拟现实模块包括：

输入处理模块：接收并传输输入设备的输入信息；

仿真处理模块：搭建虚拟现实场景，通过仿真引擎实现虚拟测试任务，生成虚拟现实场景中的各类行为活动；

表现处理模块：从不同角度描述虚拟现实场景，生成并输出各种感官刺激；

立体视觉模块：提供基于多视觉立体成像的动态环境建模手段。

3.根据权利要求1所述的基于虚拟现实的卫星虚拟振动试验测试系统，其特征在于，所述模型模块包括：

卫星模型子模块：建立卫星和振动台各体元件和各联接铰元件的位移和力的输入输出关系，建立各体元件和联接铰元件的传递方程和传递矩阵，拼装为星台总传递方程和总传递矩阵；

振动台模型子模块：建立增广特征矢量，通过正交性条件，对星台总传递方程进行解偶，联立边界条件，获得特征方程，求解得到固有频率，进而得到阵型，获得星台耦合动态特性参数，进行星台耦合快速动力学响应计算，得到广义坐标和动力响应。

4.根据权利要求1所述的基于虚拟现实的卫星虚拟振动试验测试系统，其特征在于，所述虚拟仪器模块由数据层、处理层、应用层组成，通过数据结构和多体系统动力学算法，实现基于虚拟现实的信息处理。

5.一种基于虚拟现实的卫星虚拟振动试验测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

虚拟现实步骤：根据实验室布局构建虚拟现实场景，进行人机交互，令实验室中的各个实验设备在虚拟现实场景中具备物理属性，并进行虚拟现实显示；

模型步骤：构建卫星振动试验的虚拟星台模型，基于虚拟星台模型，进行卫星振动试验的虚拟测试；

虚拟仪器步骤：对虚拟测试中产生的信息进行处理，优化实验条件。

6.根据权利要求5所述的基于虚拟现实的卫星虚拟振动试验测试方法，其特征在于，所述虚拟现实步骤包括：

输入处理步骤：接收并传输输入设备的输入信息；

仿真处理步骤：搭建虚拟现实场景，通过仿真引擎实现虚拟测试任务，生成虚拟现实场景中的各类行为活动；

表现处理步骤：从不同角度描述虚拟现实场景，生成并输出各种感官刺激；

立体视觉步骤：提供基于多视觉立体成像的动态环境建模手段。

7.根据权利要求6所述的基于虚拟现实的卫星虚拟振动试验测试方法，其特征在于，所述模型步骤包括：

卫星模型子步骤：建立卫星和振动台各体元件和各联接铰元件的位移和力的输入输出关系，建立各体元件和联接铰元件的传递方程和传递矩阵，拼装为星台总传递方程和总传递矩阵；

振动台模型子步骤：建立增广特征矢量，通过正交性条件，对星台总传递方程进行解偶，联立边界条件，获得特征方程，求解得到固有频率，进而得到阵型，获得星台耦合动态特性参数，进行星台耦合快速动力学响应计算，得到广义坐标和动力响应。

8.根据权利要求5所述的基于虚拟现实的卫星虚拟振动试验测试方法，其特征在于，所述虚拟星台模型通过以下步骤：

构建模型步骤：将实物模型转化为物理模型，建立由卫星和振动台组成的星台耦合动力学模型；

特性定参步骤：对星台耦合动力学模型进行模型等效，获得星台耦合动态特性参数；

响应计算步骤：基于动态特性参数，进行星台耦合快速动力学响应计算，得到星台耦合多体系统动力学响应；

模型优化步骤：结合灵敏度分析，通过模态参数对星台耦合动力学模型进行参数优化。

9.根据权利要求5所述的基于虚拟现实的卫星虚拟振动试验测试方法，其特征在于，所述构建模型步骤包括：

多体传递步骤：将实物模型转化为物理模型，建立卫星和振动台各体元件和各联接铰元件之间的位移和力的输入输出关系；

模型建立步骤：基于多体系统传递矩阵，建立各体元件和联接铰元件的传递方程和传递矩阵，拼接得到总传递方程和总传递矩阵。

10.根据权利要求5所述的基于虚拟现实的卫星虚拟振动试验测试方法，其特征在于，所述模型等效是建立增广特征矢量，通过正交性条件，对动力学方程进行方程解偶，联立边界条件，获得特征方程，求解特征方程得到固有频率，得到阵型，获得星台耦合动态特性参数。