[发明专利]一种面向飞控任务的高精度仿真验证方法及系统

说明书

本发明涉及一种面向飞控任务的高精度仿真验证方法及系统，包括(1)根据地面测定轨和遥测数据精确估计航天器状态；(2)根据任务要求设置期望航天器状态；(3)根据任务要求建立高精度仿真场景；(4)根据估计航天器状态和任务要求编辑指令序列；(5)开始高精度仿真；(6)结束仿真，存储仿真数据；(7)分析仿真结果与所述期望航天器状态是否一致。本发明考虑了包括高精度的动力学计算、环境模拟、航天器敏感器模拟、航天器执行机构模拟等因素，解决了航天器高精度仿真验证问题。

技术领域

本发明涉及一种面向飞控任务的高精度仿真验证方法，适用于月球及深空探测类航天器，以及一般卫星飞控仿真验证任务。

背景技术

航天器在轨期间，地面飞控人员需要对航天器注入指令以使其执行相应动作，完成相应任务，并且地面根据遥测数据对航天器状态进行监测。为了使得航天器接收指令后能够正确执行并达到期望状态，需要上注前对指令进行高精度仿真验证。

随着技术进步，月球探测类航天器各方面指标要求更加严格，面向飞控任务的高精度仿真验证需要更加迫切。后续飞行器任务需要对月球南极探测，具有更高着陆精度要求，面对更复杂地形环境，因此飞控任务时需要更高精度仿真验证方法。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种面向飞控任务的高精度仿真验证方法，考虑了包括高精度的动力学计算、环境模拟、航天器敏感器模拟、航天器执行机构模拟等因素，解决了航天器高精度仿真验证问题。

本发明的技术解决方案是：

一种面向飞控任务的高精度仿真验证方法，包括：

(1)根据地面测定轨和遥测数据精确估计航天器状态；

(2)根据任务要求设置期望航天器状态；

(3)根据任务要求建立高精度仿真场景；

(4)根据估计航天器状态和任务要求编辑指令序列；

(5)开始高精度仿真；

(6)结束仿真，存储仿真数据；

(7)分析仿真结果与所述期望航天器状态是否一致。

进一步的，通过测定轨得到某一时刻的航天器位置、速度信息，根据遥测数据得到航天器姿态、角速度、敏感器工作状态、执行机构工作状态信息。

进一步的，根据任务要求，设置期望航天器状态：

期望航天器状态包括轨道机动过程中的目标姿态、预设的速度增量、标称轨道机动时间，其中标称轨道机动时间根据历史仿真数据得到；

航天器轨道机动过程中满足姿态指标要求、在预设时间内完成预设速度增量、速度增量偏差不超出指标要求。

进一步的，所述建立高精度仿真场景，具体为：

高精度仿真场景包括两方面内容：地面动力学软件场景设置和星上软件场景设置；

地面动力学软件场景包括：天体位置、引力场、地形模拟、航天器质量、转动惯量、航天器位置、速度、姿态、角速度、仿真方法选择、航天器各敏感器状态、航天器各执行机构状态；

星上软件场景包括：系统工作模式、航天器装订参数；

所述仿真方法包括采用轨道外推或者采用高精度动力学方程积分计算。

进一步的，所述根据估计航天器状态和任务要求编辑指令序列，具体为：

指令序列采用按时间编排方式，分为给地面动力学软件指令序列和星上软件指令序列；

地面动力学软件指令序列用以设置地面动力学软件中航天器状态、环境状态，也可模拟故障工况；