[发明专利]基于双圆锥红外和星敏感器的自主导航半物理仿真试验系统

摘要

基于双圆锥红外和星敏感器的自主导航半物理仿真试验系统，双圆锥红外地球敏感器观测双弦宽地球模拟器，星敏感器观测动态恒星模拟器，测量信号发送到导航计算机中。姿态轨道仿真器进行卫星姿态轨道计算，将卫星基准轨道姿态数据发送到控制计算机。控制计算机根据基准姿态轨道数据生成弦宽控制指令控制地球模拟器的弦宽大小，生成惯性四元数指令控制动态恒星模拟器星图变化。导航计算机根据测量信号进行导航滤波计算，得到卫星位置估计值和速度估计值，与基准数据比对后得到导航精度。本发明实现了硬件在回路内的基于双圆锥红外和星敏感器真实测量数据的半物理仿真验证试验，可以有效地在地面验证卫星全自主导航系统的性能。

主权项

基于双圆锥红外和星敏感器的自主导航仿真试验系统，其特征在于包括：双圆锥红外地球敏感器、双弦宽地球模拟器、星敏感器、动态恒星模拟器、单轴转台、姿态轨道仿真器、导航计算机和控制计算机，其中：双圆锥红外地球敏感器：安装在单轴转台上，双圆锥红外地球敏感器具有单一的光学扫描头部，利用反射镜结构得到两个红外通道，通过观测双弦宽地球模拟器获取扫入扫出两个地球弦宽的脉冲测量信号，并将所述测量信号送至导航计算机；单轴转台：带动双圆锥红外地球敏感器转动，模拟星体的滚动姿态；双弦宽地球模拟器：用于模拟两个地球弦宽，为双圆锥红外地球敏感器提供两路测量目标；星敏感器：用于测量卫星惯性姿态，通过观测动态恒星模拟器的恒星星图得到惯性姿态四元数测量信号，并将所述测量信号送至导航计算机；动态恒星模拟器：用于模拟随卫星运行而变化的恒星星图；姿态轨道仿真器：利用卫星轨道动力学模型进行卫星姿态轨道计算，姿态轨道数据发送至控制计算机，并将计算结果作为基准数据发送至导航计算机；控制计算机：根据基准的姿态轨道数据生成弦宽指令控制地球模拟器弦宽变化模拟卫星高度变化，生成姿态角指令控制单轴转台转动模拟卫星滚动角变化，生成惯性姿态四元数指令控制动态恒星模拟器星图变化模拟卫星在轨运动过程；导航计算机：根据双圆锥红外地球敏感器传来的地球脉冲测量信号、星敏感器传来的惯性姿态四元数测量信号，进行导航滤波计算，得到卫星的位置估计值和速度估计值；将所述的卫星位置估计值和速度估计值与姿态轨道仿真器给出的卫星姿态轨道计算结果进行比较，得到导航精度。