[发明专利]跨平台的自旋稳定卫星飞行仿真系统

摘要

本发明涉及一种跨平台的自旋稳定卫星飞行仿真系统，主要包括飞行仿真控制系统和动力学仿真系统。其中飞行仿真控制系统包括运行控制、数据发送、数据接收、遥控处理、遥测处理、监视显示和实时记盘模块；动力学仿真系统主要包括数据输入模块、四级发动机点火模拟、燃料量/贮箱压力及发动机推力计算、加速度计章动测量值计算、自主章动控制计算、章控/姿控的选择、控制力及力矩计算、姿态运动动力学、控制总冲累加计算和轨道量测量计算。本系统具有较强的通用性，可以与自旋稳定卫模平台、载人航天卫模平台、探索卫模平台进行数据交互和模拟演练，完成卫星自主章控、转速控制、时延测量、姿态控制、应急章控、应急起旋等状态的模拟仿真。

主权项

1.一种跨平台的自旋稳定卫星飞行仿真系统，其特征在于：该系统包括飞行仿真控制系统(1)和动力学仿真系统(2)两部分，其中飞行仿真控制系统由仿真控制模块(11)、数据发送模块(12)、数据接收模块(13)、遥控处理模块(14)、遥测处理模块(15)、监视显示模块(16)和记盘处理模块(17)组成；动力学仿真系统(2)由数据输入模块、四级发动机点火模拟模块(202)、燃料量/压力/推力计算模块(203)、日/月星历计算模块(204)、章控阀值确定模块(205)、加速度计章动测量值计算模块(206)、自主章动控制计算模块(207)、平均推力系数确定模块(208)、章控/姿控选择模块(209)、控制力及力矩计算模块(210)、星体质量特性计算模块(211)、姿态运动动力学计算模块(212)、姿态脉冲时刻计算模块(213)、控制总冲累加计算模块(214)、轨道量测量计算模块(215)、轨道运动动力学计算模块(216)、遥测帧中断服务模块(217)、遥控指令接收模块(218)和时统中断服务模块(219)组成，其中，仿真控制模块(11)用于接收并处理人机界面命令标识，负责初始化、启动相关功能模块、创建各功能事件、生成系统参数描述表和加载动力学仿真系统(2)，并在系统退出时结束系统的运行；数据发送模块(12)用于发送数据接收模块(13)输出的信息，并将数据信息送监视显示模块(16)进行显示处理和记盘处理模块(17)进行记盘处理；数据接收模块(13)用于接收管道数据，进行正确性检查和判断，并放入相应的缓冲区，处理后通知遥控处理模块(14)、遥测处理模块(15)、监视显示模块(16)和记盘处理模块(17)，或转发给动力学仿真系统(2)；所述数据接收模块(13)负责接收自旋稳定卫模平台、载人航天卫模平台、探索卫模平台的接口数据，转换为内部自定义格式的遥控数据，送遥控处理模块(14)进行处理；遥控处理模块(14)用于实时接收和处理遥控数据帧、执行脉宽和控制参数，将相关遥控数据帧、执行脉宽和控制参数发送至动力学仿真系统(2)，由动力学仿真系统(2)模拟卫星的姿态变化过程；并将所有遥控指令、执行脉宽进行编码遥测反演计算，通过遥测信号模拟卫星各系统随遥控指令的变化过程；遥测处理模块(15)用于接收动力学仿真系统(2)仿真的卫星编码遥测、模拟遥测信息以及遥控处理功能模块仿真的编码遥测信息，组装卫星编码遥测和模拟遥测信息帧，形成网发信息送数据发送模块(12)；监视显示模块(16)用于监视显示本机软、硬件工作状态；记盘处理模块(17)用于完成任务执行过程中的收发数据记盘工作；数据输入模块用于在每个仿真周期的开始时，向系统注入发动机工作脉冲信息，四级发动机点火模拟模块(202)用于根据收到的四级脉冲，计算四级点火起始时刻和终止时刻；燃料量/压力/推力计算模块(203)用于计算发动机系统的剩余燃料量、贮箱压力以及相应发动机推力；日/月星历计算模块(204)用于根据经典的日、月星历的计算公式计算太阳、月亮位置；章控阀值确定模块(205)用于根据遥控指令章控阀值，确定阀值；加速度计章动测量值计算模块(206)用于模拟加速度计测量值经主动章控回路的带通滤波器后的输出，同时组装形成编码遥测信息；自主章动控制计算模块(207)用于进行粗、精控判断，形成控制脉冲前后沿，提供遥测输出及状态字设置；发动机平均推力系数确定模块(208)用于计算发动机平均推力系数；章控/姿控选择模块(209)用于根据遥控指令进行章控和姿控的选择设置；控制力及力矩计算模块(210)用于根据发动机的推力，计算力矩和力矩在惯性系投影，并计算本次工作周期的力冲量的累加值；星体质量特性计算模块(211)用于计算四级点火过程、二次分离后卫星的质量及惯量，计算二次分离后的惯量比和章动频率；姿态运动动力学计算模块(212)用于计算卫星角速度及姿态角；姿态脉冲时刻计算模块(213)用于根据卫星实时姿态、太阳星历和卫星轨道位置，计算姿态脉冲出现的时刻，并按格式组装成模拟遥测数据；控制总冲累加计算模块(214)用于本工作周期内的控制总冲的累加计算，提供给燃料量/压力/推力计算模块(203)进行控制总冲累加值计算；轨道量测量计算模块(215)用于测量船的位置及速度以及轨道量测量计算；轨道运动动力学计算模块(216)用于计算地心距、地球半张角以及卫星轨道位置的赤经赤纬值；遥测帧中断服务模块(217)用于向主程序输送遥测参数，并负责每秒显示刷新；遥控指令接收模块(218)用于接收遥控指令，并存储、显示；时统中断服务模块(219)用于接收时统中断板发送的定时中断信号，并向相应模块发出中断消息。