CN114394265B - 火星探测环绕器在轨任务支持和仿真验证系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种火星探测环绕器在轨任务支持和仿真验证系统，包括：环绕器电性能模拟器、器地状态同步模块、对地通信仿真模块、可视化飞行场景演示模块、轨道动力学仿真模块、姿态仿真模块、热仿真模块、能源仿真模块和着陆巡视器模拟器。与现有技术相比，本发明能够建立火星探测环绕器的地面伴飞系统，对火星探测环绕器的飞行状态进行实时辅助监测，对火星探测环绕器的控制策略进行预先验证，并在火星探测环绕器在轨分系统发生异常现象时，进行故障诊断和解决方案的验证，有助于火星探测环绕器在轨任务进行支持，降低在轨任务的风险。
Description
技术领域
本发明涉及深空探测器测试技术领域，具体地，涉及一种火星探测环绕器在轨任务支持和仿真验证系统。
背景技术
火星探测环绕器承载着陆巡视器，需要将着陆巡视器成功送入火星捕获后的安全着陆轨道，完成火星车寿命期内中继通信服务和环绕器本身的火星全球遥感任务，为实现以上目标，火星探测环绕器需经历逃逸地球、绕日巡航、捕获火星、环火调整、两器分离等多个飞行阶段，涉及对日定向、对地通信、对火观测等多种工作模式，飞行过程复杂、关键动作多、控制难度大，其中任何一个事件的成败都可能影响整个任务的成败，每一个分系统的性能指标都会影响整个探测任务的效能。
目前，为了降低火星探测任务的风险，主要有根据遥测数据监测遥测状态、利用卫星状态评估器计算航天器的状态评估值，以获取航天器卫星状态评估值和基于使用通用模拟器架构的系统硬件对微小卫星设计方案各分系统并行仿真等方式，但是上述方式并不能够系统的对火星探测环绕器的各个指标进行监测，不能实现对火星探测环绕器的飞行状态的实时监测和实现对异常的处理和策略的预先验证，无法降低在轨任务的风险。
专利文献CN111319799A公开了一种火星探测环绕器分离安全自主推力系统及方法，包括大推力系统、小推力系统、非推力方向小推力系统，可工作在三种工作模式：第一喷气模式下，采用大推力系统对火星探测环绕器轨道控制；采用小推力系统对火星探测环绕器本体坐标系Y轴和Z轴姿态进行控制；第一喷气模式下，当小推力器系统中的推力器出现故障时，切换至第二喷气模式：采用大推力系统对火星探测环绕器轨道和本体坐标系Y轴和Z轴姿态进行控制；第一喷气模式下，当大推力器出现故障时，切换至第三喷气模式：采用大推力系统对火星探测环绕器轨道和本体坐标系Y轴和Z轴姿态进行控制；三种模式下均采用非推力方向小推力系统对火星探测环绕器本体坐标系X轴姿态进行控制。但该系统仅仅对火星探测环绕器的姿态进行监测和控制，并未解决降低在轨任务的风险的问题。
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火星探测环绕器在轨任务支持和仿真验证系统。
根据本发明提供的一种火星探测环绕器在轨任务支持和仿真验证系统，包括：
环绕器电性能模拟器，模拟火星探测环绕器在不同工作模式下的工作过程；
器地状态同步模块，与火星探测环绕器指控中心通信；
对地通信仿真模块，与环绕器电性能模拟器进行遥控信号和遥测信号的通信；
可视化飞行场景演示模块，实现火星探测环绕器飞行过程的可视化演示和工程参数的实时输出；
轨道动力学仿真模块，进行火星探测环绕器各飞行轨道段的轨道动力学仿真，输出轨道参数；
姿态仿真模块：进行各工作模式的火星探测环绕器的姿态动力学仿真，输出姿态参数；
热仿真模块：对火星探测环绕器的在轨运行过程进行热控模拟；
能源仿真模块：根据轨道参数和姿态参数，模拟在轨太阳电池阵对火星探测环绕器的能源供给随火星探测环绕器的飞行轨道和飞行姿态的变化；
着陆巡视器模拟器：模拟着陆巡视器与火星探测环绕器的接口功能。
优选地，环绕器电性能模拟器，由火星探测环绕器的各分系统单机产品的电性能模拟件组成；
电性能模拟件的功能和电性能指标与火星探测环绕器各分系统单机产品一致，能够复现火星探测环绕器各分系统单机的工作状态和信息收发；
环绕器电性能模拟器，通过指令控制和外部状态数据驱动，模拟火星探测环绕器不同工作模式下的工作过程；
工作模式包括以下至少一种：对日定向、对地通信和对火观测。
优选地，姿态仿真模块，根据仿真参数，建立火星探测环绕器的动力学模型；
采集环绕器电性能模拟器的姿轨控分系统执行机构的运行信号，生成并输出火星探测环绕器的姿态信息；
按接口约定格式向环绕器电性能模拟器的姿轨控分系统的姿态测量敏感器输出所需的仿真信号；
仿真参数包括以下至少一种：深空动力学环境参数和火星探测器挠性参数；
运行信号包括以下至少一种：喷气脉冲宽度、飞轮指令电压和转向控制信号；
仿真信号包括以下至少一种：加表模拟信号、陀螺组合模拟信号和星敏感器模拟信号。
优选地，可视化飞行场景演示模块，
对火星探测环绕器的三维模型、飞行轨道以及深空场景实体的可视化显示，以及，对火星探测环绕器的姿态调整、活动部件转动和发动机点火进行动态显示；
深空场景实体包括以下至少一种：恒星、地球、月球、太阳和火星；
活动部件包括以下至少一种：太阳翼和天线。
优选地，可视化飞行场景演示模块，
实现火星探测环绕器在不同飞行阶段下的飞行参数的实时显示；
在制动捕获段显示第一参数；在器器分离段显示第二参数；在中继通信段显示第三参数；在环火遥感段，显示第四参数；
飞行阶段至少包括以下至少一种：逃逸地球、绕日巡航、捕获火星、环火调整和两器分离；
飞行参数包括以下至少一种：轨道参数、姿态参数、器上分系统主要参数、地火转移段显示整器功耗、器地通信链路、器地距离和太阳常数；
第一参数包括以下至少一种：当前发动机推力、整器质量、质心位置和剩余推进剂；
第二参数包括以下至少一种：分离姿态、相对位置和器件通信链路；
第三参数包括以下至少一种：器器相对位置、可见弧段和通信链路；
第四参数包括以下至少一种：载荷工作模式、星下点、幅宽和覆盖率。
优选地，飞行轨道段包括以下至少一种：地火转移段、轨道调整段、制动捕获段、停泊轨道段、中继轨道段和科学任务段；
无线信号通信状态包括以下至少一种：频率偏移、时间延迟和空间衰减特性。
优选地，对地通信仿真模块，发送遥控信号对环绕器电能模拟器进行状态设置；
接收遥测信号对环绕器电性能模拟器进行状态监测。
优选地，热仿真模块，根据轨道数据、光照数据和姿态数据，计算当前状态下火星探测环绕器整器的温度控制数据；
根据温度控制数据生成热敏电阻粘贴位置的温度数据发送至热敏电阻输出模拟器；
热敏电阻输出模拟器模拟火星探测环绕器上的热敏电阻输出，发送至环绕器电性能模拟器的综合电子热敏电阻采集子模块；
综合电子分系统根据温度采集数据，按照器上温控软件策略通过加热器模块控制外部热控加热模拟器，实现对火星探测环绕器在轨运行过程的热控模拟。
优选地，能源仿真模块，根据轨道参数和姿态参数，计算太阳电池阵的第五参数，发送至太阳电池阵模拟器；
太阳电池阵模拟器根据太阳天池阵参数输出供电，模拟在轨太阳电池阵对火星探测环绕器的能源供给随轨道和姿态场景的变化；
第二数据包括以下至少一种：光照角、阴影时间、太阳光强。
优选地，着陆巡视器模拟器，在着陆巡视器与火星探测环绕器分离前，着陆巡视器接收火星探测环绕器的供电和充电，与火星探测环绕器进行有线遥测和遥控的通信；
在着陆巡视器与火星探测环绕器分离后，着陆器巡视器器间通信设备与火星探测环绕器器间通信设备的无线通信。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明能够建立火星探测环绕器的地面伴飞系统，对火星探测环绕器的飞行状态进行实时辅助监测，尤其在火星探测环绕器遥测通信盲区轨道段进行工作状态的伴飞监测。
2、本发明与现有技术相比，能够对火星探测环绕器的控制策略进行预先验证。
3、本发明能够在火星探测环绕器在轨分系统发生异常现象时，进行故障诊断和解决方案的验证。
4、本发明有助于对火星探测环绕器在轨任务进行支持，极大地降低在轨任务的风险。
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为本发明的结构示意图。
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。
本发明提供了一种火星探测环绕器在轨任务支持和仿真验证系统，包括：
环绕器电性能模拟器、器地状态同步模块、对地通信仿真模块、可视化飞行场景演示模块、轨道动力学仿真模块、姿态仿真模块、热仿真模块、能源仿真模块和着陆巡视器模拟器。
火星探测环绕器在轨任务支持和仿真验证系统通过轨道动力学仿真子系统、姿态仿真子系统、着陆巡视器模拟器、对地通信仿真子系统、热仿真子系统和能源管理仿真子系统模拟火星探测环绕器的外部接口环境状态，并通过环绕器电性能模拟器模拟火星探测环绕器的内部运行状态。
下面对本发明的火星探测环绕器在轨任务支持和仿真验证系统的各个模块进行详细的描写。
环绕器电性能模拟器，模拟火星探测环绕器在不同工作模式下的工作过程。
优选地，环绕器电性能模拟器，由火星探测环绕器的各分系统单机产品的电性能模拟件组成；电性能模拟件的功能和电性能指标与火星探测环绕器各分系统单机产品一致，能够复现火星探测环绕器各分系统单机的工作状态和信息收发。
优选地，环绕器电性能模拟器，还通过指令控制和外部状态数据驱动，模拟火星探测环绕器不同工作模式下的工作过程。
具体地，工作模式包括以下至少一种：对日定向、对地通信和对火观测。
器地状态同步模块，与火星探测环绕器的指控中心进行通信。
具体地，图1为本发明的结构示意图，如图1所示，器地状态同步模块通过光纤通路与指控中心建立通信连接。一方面，器地状态同步模块接收指控中心转发的火星探测环绕器实时下行遥测，对指控中心的遥测格式进行解析，根据收到的遥测信息生成环绕器工作模式设定信息，对在轨支持系统进行设置，在地面复现在轨飞行器器上状态，同步预报各飞行阶段和关键事件的轨道、通信、能源和控制信息；另一方面，器地状态同步模块能够同步接收指控中心向火星探测环绕器发送的遥控指令，按照在轨支持系统的格式进行转换后，经对地通信仿真子系统发送至环绕器电性能模拟器，对环绕器电性能模拟器进行状态设置。
其中，指控中心包括但不限于北京指控中心。
对地通信仿真模块，与环绕器电性能模拟器进行遥控信号和遥测信号的通信；模拟深空地面站与火星探测环绕器在轨飞行之间的无线信号通信状态。
优选地，对地通信仿真模块，发送遥控信号对环绕器电能模拟器进行状态设置；接收遥测信号对环绕器电性能模拟器进行状态监测。
具体地，对地通信仿真模块，能够模拟深空地面站与火星探测环绕器在轨飞行之间的无线信号通信状态，包括频率偏移、时间延迟和空间衰减特性，为器载接收机在预设条件下的功能和性能测试提供空间信道模拟条件。
优选地，预设条件为大时延、大动态条件，可以根据具体情况进行设置。
可视化飞行场景演示模块，实现火星探测环绕器飞行过程的可视化演示和工程参数的实时输出。
优选地，可视化飞行场景演示模块，对火星探测环绕器的三维模型、飞行轨道以及深空场景实体的可视化显示，以及，对火星探测环绕器的姿态调整、活动部件转动和发动机点火进行动态显示。
其中，深空场景实体包括以下至少一种：恒星、地球、月球、太阳和火星；活动部件包括以下至少一种：太阳翼和天线。
优选地，可视化飞行场景演示模块，实现火星探测环绕器在不同飞行阶段下的飞行参数的实时显示。
具体地，可视化飞行场景演示模块在制动捕获段显示第一参数；在器器分离段显示第二参数；在中继通信段显示第三参数；在环火遥感段，显示第四参数。
其中，飞行阶段至少包括以下至少一种：逃逸地球、绕日巡航、捕获火星、环火调整和两器分离；飞行参数包括以下至少一种：轨道参数、姿态参数、器上分系统主要参数、地火转移段显示整器功耗、器地通信链路、器地距离和太阳常数；第一参数包括以下至少一种：当前发动机推力、整器质量、质心位置和剩余推进剂；第二参数包括以下至少一种：分离姿态、相对位置和器件通信链路；第三参数包括以下至少一种：器器相对位置、可见弧段和通信链路；第四参数包括以下至少一种：载荷工作模式、星下点、幅宽和覆盖率。
其中，飞行轨道段包括以下至少一种：地火转移段、轨道调整段、制动捕获段、停泊轨道段、中继轨道段和科学任务段；无线信号通信状态包括以下至少一种：频率偏移、时间延迟和空间衰减特性。
轨道动力学仿真模块，进行火星探测环绕器各飞行轨道段的轨道动力学仿真，输出轨道参数至姿态仿真模块、能源仿真模块和热仿真模块。
具体地，轨道动力学仿真模块进行地火转移段、轨道调整段、制动捕获段、停泊轨道段、中继轨道段和科学任务段等各飞行轨道段的火星探测环绕器轨道动力学仿真，输出轨道参数至姿态仿真模块、能源仿真子模块和热仿真子模块。
姿态仿真模块：进行各工作模式的火星探测环绕器的姿态动力学仿真，输出姿态参数，为火星探测环绕器姿轨控分系统的控制策略提供验证环境。
优选地，姿态仿真模块，根据仿真参数，建立火星探测环绕器的动力学模型；采集环绕器电性能模拟器的姿轨控分系统执行机构的运行信号，生成并输出火星探测环绕器的姿态信息；按接口约定格式向环绕器电性能模拟器的姿轨控分系统的姿态测量敏感器输出所需的仿真信号，根据仿真信号得到姿态参数。
其中，仿真参数包括以下至少一种：深空动力学环境参数和火星探测器挠性参数；运行信号包括以下至少一种：喷气脉冲宽度、飞轮指令电压和转向控制信号；仿真信号包括以下至少一种：加表模拟信号、陀螺组合模拟信号和星敏感器模拟信号。
热仿真模块：对火星探测环绕器的在轨运行过程进行热控模拟。
优选地，热仿真模块，根据轨道数据、光照数据和姿态数据，计算当前状态下火星探测环绕器整器的温度控制数据；根据温度控制数据生成热敏电阻粘贴位置的温度数据发送至热敏电阻输出模拟器；热敏电阻输出模拟器模拟火星探测环绕器上的热敏电阻输出，发送至环绕器电性能模拟器的综合电子热敏电阻采集子模块；综合电子分系统根据温度采集数据，按照器上温控软件策略通过加热器模块控制外部热控加热模拟器，实现对火星探测环绕器在轨运行过程的热控模拟。
具体地，热仿真模块根据轨道和姿态情况计算当前状态下火星探测环绕器整器的温度控制情况，生成热敏电阻粘贴位置的温度信息发送至热敏电阻输出模拟器，热敏电阻输出模拟器模拟火星探测环绕器上的热敏电阻输出，发送至环绕器电性能模拟器的综合电子热敏电阻采集模块，综合电子分系统根据温度采集信息，按照器上温控软件策略通过加热器模块控制外部热控加热模拟器，实现对在轨运行过程的热控模拟。
能源仿真模块：根据轨道参数和姿态参数，模拟在轨太阳电池阵对火星探测环绕器的能源供给随火星探测环绕器的飞行轨道和飞行姿态的变化。
优选地，能源仿真模块，根据轨道参数和姿态参数，计算太阳电池阵的第五参数，发送至太阳电池阵模拟器；太阳电池阵模拟器根据太阳天池阵参数输出供电，模拟在轨太阳电池阵对火星探测环绕器的能源供给随火星探测器的飞行轨道和飞行姿态场景的变化。
其中，第二数据包括以下至少一种：光照角、阴影时间、太阳光强。
着陆巡视器模拟器：模拟着陆巡视器与火星探测环绕器的接口功能。
优选地，着陆巡视器模拟器，在着陆巡视器与火星探测环绕器分离前，着陆巡视器接收火星探测环绕器的供电和充电，与火星探测环绕器进行有线遥测和遥控的通信；在着陆巡视器与火星探测环绕器分离后，着陆器巡视器器间通信设备与火星探测环绕器器间通信设备的无线通信。
具体地，着陆巡视器模拟器，在着陆巡视器与火星探测环绕器分离前，着陆巡视器接收火星探测环绕器的供电，并接收火星探测环绕器对着陆巡视器蓄电池的充电，与火星探测环绕器进行有线遥测遥控的通信，包括40条有线开关机指令和20类模拟量遥测数据的通信；在着陆巡视器与火星探测环绕器分离后，着陆器巡视器的器间通信设备与火星探测环绕器的器间通信设备之间的无线通信。
本发明的工作原理如下：通过轨道动力学仿真模块、姿态仿真模块、着陆巡视器模拟器、对地通信仿真模块、热仿真模块和能源管理仿真模块模拟火星探测环绕器的外部接口环境状态，并通过环绕器电性能模拟器模拟火星探测环绕器的内部运行状态，构建火星探测环绕器的在轨任务支持和仿真验证系统。
本发明的应用场景包括：通过环绕器电性模拟器同步模拟环绕器在轨飞行器状态，实现环绕器电性模拟器对环绕器在轨飞行器的地面伴飞，实时比对在轨飞行器和地面伴飞电性能模拟器的遥测状态，实时发现和解决问题，尤其在日凌期，环绕器在轨飞行器遥测中断时，通过地面伴飞系统确认日凌期环绕器在轨飞行器的状态和出日凌策略；在火星探测环绕器的在轨控制策略实施前进行控制策略的预先验证和在火星探测环绕器发生异常现象时，通过对环绕器电性模拟器进行状态复现，实现故障诊断和排故支持。
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)
1.一种火星探测环绕器在轨任务支持和仿真验证系统，其特征在于，包括：
环绕器电性能模拟器，模拟所述火星探测环绕器在不同工作模式下的工作过程；
器地状态同步模块，与所述火星探测环绕器的指控中心通信；
对地通信仿真模块，与所述环绕器电性能模拟器进行遥控信号和遥测信号的通信；
可视化飞行场景演示模块，实现所述火星探测环绕器飞行过程的可视化演示和工程参数的实时输出；
轨道动力学仿真模块，进行所述火星探测环绕器各飞行轨道段的轨道动力学仿真，输出轨道参数；
姿态仿真模块：进行各工作模式的所述火星探测环绕器的姿态动力学仿真，输出姿态参数；
热仿真模块：对所述火星探测环绕器的在轨运行过程进行热控模拟；
能源仿真模块：根据所述轨道参数和所述姿态参数，模拟在轨太阳电池阵对所述火星探测环绕器的能源供给随所述火星探测环绕器的飞行轨道和飞行姿态的变化；
着陆巡视器模拟器：模拟着陆巡视器与所述火星探测环绕器的接口功能。
2.根据权利要求1所述的火星探测环绕器在轨任务支持和仿真验证系统，其特征在于，所述环绕器电性能模拟器，由所述火星探测环绕器的各分系统单机产品的电性能模拟件组成；
所述电性能模拟件的功能和电性能指标与所述火星探测环绕器各分系统单机产品一致，能够复现所述火星探测环绕器各分系统单机的工作状态和信息收发；
所述环绕器电性能模拟器，通过指令控制和外部状态数据驱动，模拟所述火星探测环绕器不同工作模式下的工作过程；
所述工作模式包括以下至少一种：对日定向、对地通信和对火观测。
3.根据权利要求1所述的火星探测环绕器在轨任务支持和仿真验证系统，其特征在于，所述姿态仿真模块，根据仿真参数，建立所述火星探测环绕器的动力学模型；
采集所述环绕器电性能模拟器的姿轨控分系统执行机构的运行信号，生成并输出所述火星探测环绕器的姿态信息；
按接口约定格式向所述环绕器电性能模拟器的所述姿轨控分系统的姿态测量敏感器输出所需的仿真信号；
所述仿真参数包括以下至少一种：深空动力学环境参数和火星探测器挠性参数；
所述运行信号包括以下至少一种：喷气脉冲宽度、飞轮指令电压和转向控制信号；
所述仿真信号包括以下至少一种：加表模拟信号、陀螺组合模拟信号和星敏感器模拟信号。
4.根据权利要求1所述的火星探测环绕器在轨任务支持和仿真验证系统，其特征在于，所述可视化飞行场景演示模块，对所述火星探测环绕器的三维模型、飞行轨道以及深空场景实体的可视化显示，以及，对所述火星探测环绕器的姿态调整、活动部件转动和发动机点火进行动态显示；
所述深空场景实体包括以下至少一种：恒星、地球、月球和火星；
所述活动部件包括以下至少一种：太阳翼和天线。
5.根据权利要求1所述的火星探测环绕器在轨任务支持和仿真验证系统，其特征在于，所述可视化飞行场景演示模块，实现所述火星探测环绕器在不同飞行阶段下的飞行参数的实时显示；
在制动捕获段显示第一参数；在器器分离段显示第二参数；在中继通信段显示第三参数；在环火遥感段，显示第四参数；
所述飞行阶段至少包括以下至少一种：逃逸地球、绕日巡航、捕获火星、环火调整和两器分离；
所述飞行参数包括以下至少一种：轨道参数、姿态参数、器上分系统主要参数、地火转移段显示整器功耗、器地通信链路、器地距离和太阳常数；
所述第一参数包括以下至少一种：当前发动机推力、整器质量、质心位置和剩余推进剂；
所述第二参数包括以下至少一种：分离姿态、相对位置和器件通信链路；
所述第三参数包括以下至少一种：器器相对位置、可见弧段和通信链路；
所述第四参数包括以下至少一种：载荷工作模式、星下点、幅宽和覆盖率。
6.根据权利要求1所述的火星探测环绕器在轨任务支持和仿真验证系统，其特征在于，所述飞行轨道段包括以下至少一种：地火转移段、轨道调整段、制动捕获段、停泊轨道段、中继轨道段和科学任务段；
还包括，无线信号通信状态，无线信号通信状态包括以下至少一种：频率偏移、时间延迟和空间衰减特性。
7.根据权利要求1所述的火星探测环绕器在轨任务支持和仿真验证系统，其特征在于，所述对地通信仿真模块，发送所述遥控信号对所述环绕器电性能模拟器进行状态设置；
接收所述遥测信号对所述环绕器电性能模拟器进行状态监测。
8.根据权利要求1所述的火星探测环绕器在轨任务支持和仿真验证系统，其特征在于，所述热仿真模块，根据轨道数据、光照数据和姿态数据，计算当前状态下所述火星探测环绕器整器的温度控制数据；
根据所述温度控制数据生成热敏电阻粘贴位置的温度数据发送至热敏电阻输出模拟器；
所述热敏电阻输出模拟器模拟所述火星探测环绕器上的热敏电阻输出，发送至所述环绕器电性能模拟器的综合电子热敏电阻采集子模块；
综合电子分系统根据温度采集数据，按照器上温控软件策略通过加热器模块控制外部热控加热模拟器，实现对所述火星探测环绕器在轨运行过程的热控模拟。
9.根据权利要求8所述的火星探测环绕器在轨任务支持和仿真验证系统，其特征在于，所述能源仿真模块，根据所述轨道动力学仿真模块和所述姿态仿真模块提供的所述火星探测环绕器的所述轨道数据和所述姿态数据，计算太阳电池阵的第五参数，发送至太阳电池阵模拟器；
所述太阳电池阵模拟器根据太阳天池阵参数输出供电，模拟在轨太阳电池阵对所述火星探测环绕器的能源供给随所述轨道和所述姿态场景的变化；
还包括，第二数据，第二数据包括以下至少一种：光照角、阴影时间、太阳光强。
10.根据权利要求1所述的火星探测环绕器在轨任务支持和仿真验证系统，其特征在于，所述着陆巡视器模拟器，在所述着陆巡视器与所述火星探测环绕器分离前，所述着陆巡视器接收所述火星探测环绕器的供电和充电，与所述火星探测环绕器进行有线遥测和遥控的通信；
在所述着陆巡视器与所述火星探测环绕器分离后，所述着陆巡视器器间通信设备与所述火星探测环绕器器间通信设备的无线通信。
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| CN106354030A (zh) * | 2016-11-14 | 2017-01-25 | 哈尔滨工业大学 | 火星引力地面模拟装置及其模拟方法 |
| KR20180058416A (ko) * | 2016-11-24 | 2018-06-01 | 한국항공우주연구원 | 달 착륙선 통신 중계 장치와 이를 이용한 달 탐사 통신 중계 방법 |
| CN113686361A (zh) * | 2021-08-31 | 2021-11-23 | 上海卫星工程研究所 | 火星探测天地协同导航地面验证系统及方法 |
| CN113885352A (zh) * | 2021-09-23 | 2022-01-04 | 北京控制工程研究所 | 火星edl全过程自主gnc数学仿真验证系统 |
-
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Patent Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| CN106354030A (zh) * | 2016-11-14 | 2017-01-25 | 哈尔滨工业大学 | 火星引力地面模拟装置及其模拟方法 |
| KR20180058416A (ko) * | 2016-11-24 | 2018-06-01 | 한국항공우주연구원 | 달 착륙선 통신 중계 장치와 이를 이용한 달 탐사 통신 중계 방법 |
| CN113686361A (zh) * | 2021-08-31 | 2021-11-23 | 上海卫星工程研究所 | 火星探测天地协同导航地面验证系统及方法 |
| CN113885352A (zh) * | 2021-09-23 | 2022-01-04 | 北京控制工程研究所 | 火星edl全过程自主gnc数学仿真验证系统 |
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