CN111099045B - 双超卫星动力学与控制气浮平台全物理仿真方法 - Google Patents

双超卫星动力学与控制气浮平台全物理仿真方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种新型双超卫星动力学与控制气浮平台全物理仿真方法，包括如下步骤：抵消两舱的重力，模拟失重环境，实现各自舱段在平面内二自由度平动和一自由度转动；利用运动测量系统，获取载荷舱的姿态和两舱间相对姿态和质心相对位移信息；利用载荷舱控制器，根据陀螺测量信息，实现载荷舱稳定控制；利用平台舱控制器，根据测量相对姿态输出控制指令，通过反作用飞轮实现平台舱跟随载荷舱姿态控制；利用两舱协同控制器，根据测量相对位移信息输出控制指令，保证载荷舱运动期间不与平台舱发生碰撞；建立非接触式执行机构力和力矩分配模型，联合三环路稳态控制器的指令控制力和力矩，根据分配矩阵指令力和力矩分配到每一路磁浮作动器。

Description

双超卫星动力学与控制气浮平台全物理仿真方法
技术领域
本发明涉及具有超高指向精度、超高稳定度卫星平台载荷舱的复合控制技术，具体地，涉及双超卫星动力学与控制气浮平台全物理仿真方法。
背景技术
未来先进航天器对姿态指向精度与稳定度的要求比目前水平高两个量级。传统采用载荷与平台固连式设计，两者动力学特性深度耦合，导致载荷双超指标难以实现，尽管采用主被动微振动抑制等方法取得了一定效果，但受限固连式设计的缺陷，双超指标难以实现。
超高指向精度、超高稳定度(双超)卫星平台打破传统固连设计，采用非接触、高精度、无时延位移传感器实现仅安装安静部件的载荷(舱)与安装活动部件的平台 (舱)分离，彻底消除微振动影响。改变传统以卫星平台为主的控制逻辑，首次采用“载荷舱主动，平台舱从动，两舱相对位置协同解耦控制”的全新方法，可实现载荷舱的双超精度。
为了对上述控制方案进行地面试验验证，目前较好的方案即气浮平台双三自由度全物理仿真方案。能对三个控制环路全覆盖，同时经济成本较低，易于实施。
公开号为108045600A的发明专利公开了一种双超卫星平台载荷舱复合控制方法，包括如下步骤：步骤1，控制载荷舱的姿态；步骤2，控制平台舱的姿态；步骤3，调节平台舱与载荷舱的相对位置；步骤4，根据载荷舱的姿态信息，调整载荷舱的姿控系统带宽，使载荷舱姿态收敛。本发明的积极进步效果在于，本发明通过双超平台主从协同控制、载荷舱干扰补偿控制及变带宽控制方法，提高载荷舱稳态时间及稳态精度。
但是上述专利未明确双超复核控制技术的地面验证方法，仅通过理论推导和数学仿真加以佐证，缺少全物理试验验证。本专利提出一种气浮平台全物理仿真方法，可以，通过气浮的方式抵消重力，模拟空间失重环境，对两舱转动控制和两舱间平动控制均可进行试验验证。
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双超卫星动力学与控制气浮平台全物理仿真方法。
根据本发明提供的一种双超卫星动力学与控制气浮平台全物理仿真方法，包括如下步骤：
步骤1：通过气浮的方式抵消两舱的重力，模拟失重环境，实现各自舱段在平面内二自由度平动和一自由度转动；
步骤2：利用运动测量系统，获取载荷舱的姿态和两舱间相对姿态和质心相对位移信息；
步骤3：利用载荷舱控制器，根据陀螺测量信息，通过磁浮作动器实现载荷舱稳定控制；
步骤4：利用平台舱控制器，根据测量相对姿态输出控制指令，通过反作用飞轮实现平台舱跟随载荷舱姿态控制；
步骤5：利用两舱协同控制器，根据测量相对位移信息输出控制指令，保证载荷舱运动期间不与平台舱发生碰撞；
步骤6：建立非接触式执行机构力和力矩分配模型，联合三环路稳态控制器的指令控制力和力矩，根据分配矩阵指令力和力矩分配到每一路作动器。
优选地，所述步骤1中，通过气浮的方式能够保证平动和转动的干扰微小，可视为自由运动状态；
两舱均通过气足放置于气浮平台上，通过气浮可实现二维平动和一维转动，即双三自由度；
两舱间安装有磁浮作动器，实现二维平动控制和一维转动控制；两舱间安装有位移传感器，通过测量信息解算两舱相对姿态和相对质心位移信息。
优选地，所述步骤2包括：
载荷舱姿态获取步骤：
通过安装于载荷舱的高精度陀螺测量载荷舱的惯性角速度，将扣除地球转速和陀螺常值漂移后进行积分运算得到载荷舱姿态角，载荷舱仅具备一维转动自由度，设该转动轴为Z轴，设陀螺在该方向上测得的惯性角速度为ωzi，则载荷舱相对气浮平台的实际转动角速度ωZH为
ωZH＝ωzi-ωe-cg (8)
其中，ωe为地球转速在该转动轴方向的分量，由于气浮平台水平放置，因此转轴朝天，则根据试验当地的地理纬度λe即可得到地球转速在该转动轴方向的分量，有
Figure BDA0002319658300000031
cg为陀螺常值漂移，由陀螺本身性能决定；
将扣除地球转速和陀螺常值漂移后进行积分运算得到载荷舱姿态角θZH，即
Figure BDA0002319658300000032
两舱间相对姿态和质心相对位移获取步骤：
通过位移传感器测量解算得到两舱间二维质心相对平动位移和一维相对转动姿态信息，设位移传感器的测量结果分别为d1,d2,d3，待解算的二维平动信息和一维转动信息分别为Px,Py,θz，
其中D1为第一位移传感器测量敏感轴轴线与载荷舱坐标系X轴的垂直距离，D2为第二位移传感器测量敏感轴轴线与载荷舱坐标系X轴的垂直距离，D3为第三位移传感器测量敏感轴轴线与载荷舱坐标系Y轴的垂直距离，Mcx和Mcy分别为载荷舱的XY向质心偏心，根据上述几何关系，有
Figure BDA0002319658300000033
改写为矩阵形式，有
Figure BDA0002319658300000034
根据上式，即可通过测量信息解算得到相对运动信息。
优选地，所述步骤3包括：
载荷舱受到气浮台不平衡和外界空气流动干扰而产生漂移运动，需设置PID闭环反馈控制环路，根据步骤2得到的载荷舱姿态信息，实时计算指令控制力矩，通过磁浮作动器实时吸收外界干扰，保持姿态稳定。
优选地，所述步骤4包括：
根据步骤2得到的两舱相对姿态信息，设置PD闭环反馈控制环路，实时计算得到指令控制力矩，通过反作用飞轮完成对载荷舱姿态的跟踪控制，保持相对姿态在0附近。
优选地，所述步骤5包括：
设置PD闭环反馈控制环路，根据步骤2计算得到的两舱质心相对位移信息，输出控制力，控制两舱质心相对位置，结合前一步相对姿态的稳定控制，保证非接触式磁浮作动器和非接触式位移传感器不发生碰撞。
优选地，所述步骤6包括：
设二维指令控制力和一维指令控制力矩为
Figure BDA0002319658300000041
设三路磁浮作动器输出力为
Figure BDA0002319658300000042
则有
Figure BDA0002319658300000043
其中，L1为磁浮作动器1作用力轴线与载荷舱坐标系X轴的垂直距离，L2为磁浮作动器2作用力轴线与载荷舱坐标系X轴的垂直距离，L3为磁浮作动器3作用力轴线与载荷舱坐标系Y轴的垂直距离，改写为矩阵形式，有
Figure BDA0002319658300000044
根据上述分配矩阵即可将指令力和力矩分配到每一路作动器。
优选地，在进入气浮状态前，陀螺需先静置，进行常值漂移标定。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明通过气浮平台的全物理仿真实验方案的设计，实现双超卫星动力学与控制的地面验证，为后续双超卫星型号的系统设计和控制指标设计与验证提供参考依据和试验方法；
2、本发明通过采用气浮的支撑手段，解决了重力抵消的问题，实现各自舱段在平面内二自由度平动和一自由度转动；
3、本发明通过三台位移传感器的简易组合，获取载荷舱的姿态和两舱间相对姿态和质心相对位移信息；
4、本发明通过陀螺测量信息结合三台磁浮作动器控制算法，实现载荷舱稳定控制。
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为双超卫星动力学与控制气浮平台的全物理仿真原理示意图。
图2为双超卫星动力学与控制气浮平台的全物理仿真试验方案示意图。
图3为舱间位移传感器安装示意图。
图4为舱间磁浮作动器安装示意图。
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。
如图1至图4所示，本发明提供一种双超卫星动力学与控制气浮平台全物理仿真方法。包括：通过气浮的方式抵消载荷舱的重力，模拟失重环境；设置激励作用的幅值和周期给载荷舱持续激励；建立运动监测系统，测量载荷舱相对固定舱的转角和位移；利用稳态控制器，保证载荷舱运动期间不与固定舱发生碰撞；建立非接触式执行机构力和力矩分配模型，根据分配矩阵指令力和力矩分配到每一路作动器；解算得到柔性电缆刚度系数矩阵。
具体的，如图1所示，本发明设置有气浮平台、载荷舱以及平台舱，载荷舱和平台舱设置在气浮平台上，载荷舱上设置有载荷舱陀螺，通过陀螺获取姿态信息，并通过载荷舱控制器控制指令力矩，通过磁浮控制力分配算法进行计算，并将指令电流发至磁浮作动器。磁浮作动器将磁控力和力矩发送给载荷舱，用于实现载荷舱的稳定控制。载荷舱和平台舱之间通过舱间柔性连接电缆连接。两舱间安装有位移传感器，通过测量信息解算两舱相对姿态和相对质心位移信息。测量信息解算两舱相对姿态信息发送至两舱协同控制器，并输出指令力给磁浮作动器，保证载荷舱运动期间不与平台舱发生碰撞；相对质心位移信息发送至平台舱控制器，输出指令力矩，通过力矩分配算法分配指令力矩给反作用飞轮，通过反作用飞轮实现平台舱跟随载荷舱姿态控制。
更为具体地，本发明提供的方法的实施内容包括6个部分，分别为：通过气浮的方式抵消两舱的重力，模拟失重环境；利用运动测量系统，获取载荷舱的姿态和两舱间相对姿态和质心相对位移信息；利用载荷舱控制器，通过磁浮作动器实现载荷舱稳定控制；利用平台舱控制器，实现平台舱跟随载荷舱姿态控制；利用两舱协同控制器，保证载荷舱运动期间不与平台舱发生碰撞；建立非接触式执行机构力和力矩分配模型，根据分配矩阵指令力和力矩分配到每一路作动器。
进一步的，所述步骤1中通过气浮的方式抵消载荷舱的重力，模拟失重环境，实现载荷舱在平面内二自由度平动和一自由度转动，通过气浮的方式保证平动和转动的干扰微小，可视为自由运动状态。
双超卫星动力学与控制气浮平台全物理仿真原理图如图1所示，试验方案示意图如图2所示。两舱均通过气足放置于气浮平台上，通过气浮可实现二维平动和一维转动，即双三自由度。两舱间安装3台磁浮作动器，实现二维平动控制和一维转动控制；两舱间安装3台位移传感器，通过3路测量信息解算两舱相对姿态和相对质心位移共3个未知量。
进一步的，所述步骤2中利用运动测量系统，获取载荷舱的姿态和两舱间相对姿态和质心相对位移信息；具体的，
1)载荷舱姿态
通过安装于载荷舱的高精度陀螺测量载荷舱的惯性角速度，将扣除地球转速和陀螺常值漂移后进行积分运算得到载荷舱姿态角。载荷舱仅具备一维转动自由度，设该转动轴为Z轴，设陀螺在该方向上测得的惯性角速度为ωzi，则载荷舱相对气浮平台的实际转动角速度ωZH为
ωZH＝ωzi-ωe-cg (15)
其中，ωe为地球转速在该转动轴方向的分量，由于气浮平台水平放置，因此转轴朝天，则根据试验当地的地理纬度λe即可得到地球转速在该转动轴方向的分量，有
Figure BDA0002319658300000061
cg为陀螺常值漂移，由陀螺本身性能决定。试验时，在进入气浮状态前，需先静置陀螺，进行常值漂移标定。
将扣除地球转速和陀螺常值漂移后进行积分运算得到载荷舱姿态角θZH，即
Figure BDA0002319658300000071
该测量方法仅需一台陀螺即可测得载荷舱姿态角和角速度，可有效降低系统设计的复杂性。同时，通过陀螺常值漂移的精确标定，可保证在一定时间内积分误差可控。
2)两舱间相对姿态和质心相对位移
通过3套位移传感器测量解算得到两舱间二维质心相对平动位移和一维相对转动姿态信息，设位移传感器的测量结果分别为d1,d2,d3，待解算的二维平动信息和一维转动信息分别为Px,Py,θz，位移传感器安装形式如图3所示。
其中D1为第一位移传感器测量敏感轴轴线与载荷舱坐标系X轴的垂直距离，D2为第二位移传感器测量敏感轴轴线与载荷舱坐标系X轴的垂直距离，D3为第三位移传感器测量敏感轴轴线与载荷舱坐标系Y轴的垂直距离，Mcx和Mcy分别为载荷舱的XY向质心偏心。根据上述几何关系，有
Figure BDA0002319658300000072
改写为矩阵形式，有
Figure BDA0002319658300000073
根据上式，即可通过测量信息解算得到相对运动信息。
进一步的，所述步骤3中利用载荷舱控制器，根据陀螺测量信息，通过磁浮作动器实现载荷舱稳定控制；具体的：
载荷舱受到气浮台不平衡和外界空气流动干扰而产生漂移运动，需设置PID闭环反馈控制环路，根据步骤2得到的载荷舱姿态信息，实时计算指令控制力矩，通过磁浮作动器实时吸收外界干扰，保持姿态稳定。
进一步的，所述步骤4中利用平台舱控制器，根据测量相对姿态输出控制指令，通过反作用飞轮实现平台舱跟随载荷舱姿态控制；具体的：
平台舱自身未配置陀螺或其他测角装置，因此需根据步骤2得到的两舱相对姿态信息，设置PD闭环反馈控制环路，实时计算得到指令控制力矩，通过反作用飞轮完成对载荷舱姿态的跟踪控制，保持相对姿态在0附近。
进一步的，所述步骤5中利用两舱协同控制器，根据测量相对位移信息输出控制指令，保证载荷舱运动期间不与平台舱发生碰撞；具体的：
两舱在气浮状态下，会发生平动漂移，为了保持两舱间安装的非接触式磁浮作动器和非接触式位移传感器不发生碰撞，需设置PD闭环反馈控制环路，根据步骤2计算得到的两舱质心相对位移信息，输出控制力，控制两舱质心相对位置，结合前一步相对姿态的稳定控制，即可保证非接触式磁浮作动器和非接触式位移传感器不发生碰撞。
进一步的，所述步骤6中建立非接触式执行机构力和力矩分配模型，联合三环路稳态控制器的指令控制力和力矩，根据分配矩阵指令力和力矩分配到每一路作动器；具体的：
设二维指令控制力和一维指令控制力矩为
Figure BDA0002319658300000081
设三路磁浮作动器输出力为
Figure BDA0002319658300000082
则有
Figure BDA0002319658300000083
其中，L1为磁浮作动器1作用力轴线与载荷舱坐标系X轴的垂直距离，L2为磁浮作动器2作用力轴线与载荷舱坐标系X轴的垂直距离，L3为磁浮作动器3作用力轴线与载荷舱坐标系Y轴的垂直距离，如图4所示。改写为矩阵形式，有
Figure BDA0002319658300000084
根据上述分配矩阵即可将指令力和力矩分配到每一路作动器。
通过上述步骤，即可实现双超卫星动力学与控制气浮平台的全物理仿真。
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 (7)

1.一种双超卫星动力学与控制气浮平台全物理仿真方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：通过气浮的方式抵消平台舱和载荷舱的重力，模拟失重环境，实现各舱在平面内二自由度平动和一自由度转动；
步骤2：利用运动测量系统，获取载荷舱姿态信息和两舱间相对姿态和质心相对位移信息；
步骤3：利用载荷舱控制器，根据载荷舱姿态信息，通过磁浮作动器实现载荷舱稳定控制；
步骤4：利用平台舱控制器，根据测量平台舱和载荷舱的相对姿态，通过反作用飞轮实现平台舱跟随载荷舱姿态控制；
步骤5：利用两舱协同控制器，根据测量平台舱和载荷舱的相对位移信息，保证载荷舱运动期间不与平台舱发生碰撞；
步骤6：建立非接触式执行机构力和力矩分配模型，联合三环路稳态控制器的指令控制力和力矩，根据分配矩阵将指令力和力矩分配到每一路磁浮作动器；
所述步骤2包括：
载荷舱姿态获取步骤：
通过安装于载荷舱的陀螺测量载荷舱的惯性角速度，将扣除地球转速和陀螺常值漂移后进行积分运算得到载荷舱姿态角，载荷舱仅具备一维转动自由度，设载荷舱的转动轴为Z轴，设陀螺在转动轴方向上测得的惯性角速度为
Figure 676467DEST_PATH_IMAGE001
，则载荷舱相对气浮平台的实际转动角速度
Figure 586654DEST_PATH_IMAGE002
为
Figure 43043DEST_PATH_IMAGE003
(1)
其中，
Figure 1772DEST_PATH_IMAGE004
为地球转速在该转动轴方向的分量，由于气浮平台水平放置，因此转轴朝天，则根据试验当地的地理纬度
Figure 860007DEST_PATH_IMAGE005
得到地球转速在该转动轴方向的分量，有
Figure 878778DEST_PATH_IMAGE006
(2)
Figure 337310DEST_PATH_IMAGE007
为陀螺常值漂移，由陀螺本身性能决定；
将扣除地球转速和陀螺常值漂移后进行积分运算得到载荷舱姿态角
Figure 99730DEST_PATH_IMAGE008
，即
Figure 812471DEST_PATH_IMAGE009
(3)；
其中
Figure 798881DEST_PATH_IMAGE010
表示时间，
Figure 433125DEST_PATH_IMAGE011
、
Figure 795973DEST_PATH_IMAGE012
分别表示载荷舱相对气浮平台的实际转动角速度的开始和结束时间；
两舱间相对姿态和质心相对位移获取步骤：
通过位移传感器测量解算得到两舱间二维质心相对平动位移和一维相对转动姿态信息，设位移传感器的测量结果分别为
Figure 832062DEST_PATH_IMAGE013
，待解算的二维平动信息为
Figure 740107DEST_PATH_IMAGE014
；一维转动信息为
Figure 861646DEST_PATH_IMAGE015
；
定义载荷舱坐标系X轴为两舱轴线方向，由平台舱指向载荷舱，Z轴垂直气浮平台向上，Y轴根据右手法则确定；其中
Figure 28186DEST_PATH_IMAGE016
为第一位移传感器测量敏感轴轴线与载荷舱坐标系X轴的垂直距离，
Figure 653202DEST_PATH_IMAGE017
为第二位移传感器测量敏感轴轴线与载荷舱坐标系X轴的垂直距离，
Figure 981415DEST_PATH_IMAGE018
为第三位移传感器测量敏感轴轴线与载荷舱坐标系Y轴的垂直距离，
Figure 386989DEST_PATH_IMAGE019
和
Figure 294902DEST_PATH_IMAGE020
分别为载荷舱的XY向质心偏心，根据以上几何关系，有
Figure 354518DEST_PATH_IMAGE021
(4)
改写为矩阵形式，有
Figure 56895DEST_PATH_IMAGE022
(5)
根据上式，通过测量信息解算得到相对运动信息。
2.根据权利要求1所述的双超卫星动力学与控制气浮平台全物理仿真方法，其特征在于，所述步骤1中：
平台舱和载荷舱均通过气足放置于气浮平台上，通过气浮实现二维平动和一维转动；
平台舱和载荷舱间安装有磁浮作动器，实现二维平动控制和一维转动控制；
平台舱和载荷舱间安装有位移传感器，通过测量信息解算平台舱和载荷舱相对姿态和质心相对位移信息。
3.根据权利要求1所述的双超卫星动力学与控制气浮平台全物理仿真方法，其特征在于，所述步骤3包括：
载荷舱受到气浮台不平衡和外界空气流动干扰而产生漂移运动，需设置PID闭环反馈控制环路，根据步骤2得到的载荷舱姿态信息，实时计算指令控制力矩，通过磁浮作动器实时吸收外界干扰，保持姿态稳定。
4.根据权利要求1所述的双超卫星动力学与控制气浮平台全物理仿真方法，其特征在于，所述步骤4包括：
根据步骤2得到的两舱相对姿态信息，设置PD闭环反馈控制环路，实时计算得到指令控制力矩，通过反作用飞轮完成对载荷舱姿态的跟踪控制，保持相对姿态在0处。
5.根据权利要求1所述的双超卫星动力学与控制气浮平台全物理仿真方法，其特征在于，所述步骤5包括：
设置PD闭环反馈控制环路，根据步骤2计算得到的两舱质心相对位移信息，输出控制力，控制两舱质心相对位置，结合前一步相对姿态的稳定控制，保证非接触式磁浮作动器和非接触式位移传感器不发生碰撞。
6.根据权利要求1所述的双超卫星动力学与控制气浮平台全物理仿真方法，其特征在于，所述步骤6包括：
设二维指令控制力和一维指令控制力矩为
Figure DEST_PATH_IMAGE023
，设三路磁浮作动器输出力为
Figure 684185DEST_PATH_IMAGE024
，则有
Figure 192527DEST_PATH_IMAGE025
(6)
其中，
Figure 792136DEST_PATH_IMAGE026
为磁浮作动器1作用力轴线与载荷舱坐标系X轴的垂直距离，
Figure 462151DEST_PATH_IMAGE027
为磁浮作动器2作用力轴线与载荷舱坐标系X轴的垂直距离，
Figure 593050DEST_PATH_IMAGE028
为磁浮作动器3作用力轴线与载荷舱坐标系Y轴的垂直距离，改写为矩阵形式，有
Figure 577186DEST_PATH_IMAGE029
(7)
根据上述分配矩阵将指令力和力矩分配到每一路作动器。
7.根据权利要求1所述的双超卫星动力学与控制气浮平台全物理仿真方法，其特征在于，在进入气浮状态前，陀螺需先静置，进行常值漂移标定。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112550780B (zh) * 2020-12-15 2022-03-18 上海卫星工程研究所 一种基于磁浮作动器的气浮台干扰力矩模拟方法及系统
CN112644737B (zh) * 2020-12-15 2022-08-12 上海卫星工程研究所 双超卫星两舱解锁状态下姿态快速机动控制方法及系统
CN112660422B (zh) * 2020-12-15 2023-03-24 上海卫星工程研究所 分体式卫星在轨平台舱质量辨识方法及系统
CN112577669B (zh) * 2020-12-15 2022-08-12 上海卫星工程研究所 分体式卫星在轨两舱质心辨识方法及系统
CN112985694B (zh) * 2021-02-04 2023-06-09 上海卫星工程研究所 三轴气浮台质心调平衡的方法及系统
CN112977888B (zh) * 2021-03-02 2022-06-14 上海卫星工程研究所 双超卫星舱间磁浮控制力需求估算方法及其系统
CN113325340B (zh) * 2021-04-23 2022-08-12 上海卫星工程研究所 双超卫星磁浮作动器极性测试方法、系统及装置
CN114919774B (zh) * 2022-05-20 2024-06-14 南京航空航天大学 非接触载荷无扰卫星平台洛伦兹力执行器在轨标定方法
CN115373289B (zh) * 2022-08-23 2023-07-14 北京东方计量测试研究所 天临空地协同遥感系统的自动测试装置
CN116080940B (zh) * 2023-03-31 2023-07-21 伸瑞科技（北京）有限公司 双星高速交会运动时空同步模拟装置及其方法
CN116923738B (zh) * 2023-08-18 2024-04-05 哈尔滨工业大学 一种卫星姿控全物理模拟平台质量特性数字化智能调整装置与方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107792393A (zh) * 2017-09-25 2018-03-13 上海卫星工程研究所 主从非接触内含式卫星地面验证系统及其验证方法
CN108045600A (zh) * 2017-10-23 2018-05-18 上海卫星工程研究所 双超卫星平台载荷舱复合控制方法
CN108846213A (zh) * 2018-06-20 2018-11-20 上海卫星工程研究所 新型位移传感器组合布局及高可靠冗余设计方法
CN109178344A (zh) * 2018-06-20 2019-01-11 上海卫星工程研究所 新型磁浮作动器组合布局及高可靠冗余设计方法
CN109798866A (zh) * 2019-01-30 2019-05-24 上海卫星工程研究所 舱间相对姿态和质心相对位置的确定方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101640720B1 (ko) * 2015-12-17 2016-07-18 한국항공우주연구원 위성 자세 제어 성능 비교 방법 및 장치
KR102041192B1 (ko) * 2018-04-05 2019-11-27 한국항공우주연구원 모듈화를 통한 위성체 시험 및 관제 시스템의 공동 활용 방법
CN109977499B (zh) * 2019-03-11 2023-04-07 东南大学 基于位置约束的北斗三频/静力水准仪斜拉桥监测方法
CN110053786A (zh) * 2019-03-22 2019-07-26 上海卫星工程研究所 太阳观测卫星地面试验装置及其系统
CN110187349B (zh) * 2019-06-24 2023-04-21 中国科学技术大学 基于星基量子卫星的测距与定位系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107792393A (zh) * 2017-09-25 2018-03-13 上海卫星工程研究所 主从非接触内含式卫星地面验证系统及其验证方法
CN108045600A (zh) * 2017-10-23 2018-05-18 上海卫星工程研究所 双超卫星平台载荷舱复合控制方法
CN108846213A (zh) * 2018-06-20 2018-11-20 上海卫星工程研究所 新型位移传感器组合布局及高可靠冗余设计方法
CN109178344A (zh) * 2018-06-20 2019-01-11 上海卫星工程研究所 新型磁浮作动器组合布局及高可靠冗余设计方法
CN109798866A (zh) * 2019-01-30 2019-05-24 上海卫星工程研究所 舱间相对姿态和质心相对位置的确定方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
基于星敏感器/光纤陀螺的卫星定姿算法;杨锋，周宗锡，刘曙光;《控制工程》;20060731;第13卷(第4期);第374-376、393页 *

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