專利名稱：基于地日月一體化敏感器的自主導(dǎo)航仿真試驗(yàn)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于自主導(dǎo)航領(lǐng)域，涉及一種自主導(dǎo)航仿真試驗(yàn)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
美國(guó) Microcosm 公司研制的 MANS (Microcosm Autonomous Navigation System) 自主導(dǎo)航系統(tǒng)是1994年3月13日美國(guó)空軍進(jìn)行的TA0S(自主運(yùn)行生存技術(shù))飛行試驗(yàn)的主要內(nèi)容之一。MANS自主導(dǎo)航系統(tǒng)所采用的一體化自主導(dǎo)航敏感器是在雙圓錐掃描式地球敏感器的基礎(chǔ)上增加了一對(duì)扇形掃描式日、月敏感器。導(dǎo)航敏感器使用一個(gè)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的光學(xué)掃描探頭，該探頭能對(duì)地球熱輻射以及日、月可見光進(jìn)行多視場(chǎng)敏感。 艮告號(hào)為 92-1710，名稱為"Autonomous Space Navigation Experiment，，的 AIAA 報(bào)告介紹了 TAOS飛行試驗(yàn)的內(nèi)容，其中介紹了 Microcosm公司MANS自主導(dǎo)航系統(tǒng)的一體式敏感器的組成、性能和測(cè)量輸出，敏感器如何獲得對(duì)地球的紅外輻射圓盤的角半徑以及地心、日、月方向矢量的測(cè)量值，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理確定衛(wèi)星的軌道和三軸姿態(tài)，當(dāng)時(shí)預(yù)計(jì)其導(dǎo)航精度可達(dá)IOOrn 1. 5km(3 σ )。但實(shí)驗(yàn)過程中，由于導(dǎo)航計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障，數(shù)據(jù)只能下行到地面站進(jìn)行處理，地面具體處理數(shù)據(jù)未見公布。由于直接飛行試驗(yàn)成本高、風(fēng)險(xiǎn)大，采用地面設(shè)備構(gòu)建試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行半物理仿真試驗(yàn)研究是必要的過程。國(guó)內(nèi)對(duì)基于日地月信息的衛(wèi)星的自主導(dǎo)航技術(shù)進(jìn)行了很多研究， 如黃翔宇、荊武興在2002年10月第五期第34卷哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)上發(fā)表的“基于日地月信息的衛(wèi)星自主導(dǎo)航技術(shù)研究”一文，公開了基于日地月信息進(jìn)行自主導(dǎo)航的相關(guān)算法。 但是其中并未涉及地日月一體化導(dǎo)航敏感器硬件的相關(guān)內(nèi)容，也未涉及相應(yīng)的地面試驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種基于地球/日/月一體化敏感器的自主導(dǎo)航試驗(yàn)系統(tǒng)，可以在地面驗(yàn)證衛(wèi)星全自主導(dǎo)航方法的可行性和自主導(dǎo)航系統(tǒng)的性能。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是基于地日月一體化敏感器的自主導(dǎo)航仿真試驗(yàn)系統(tǒng)， 包括地日月一體化敏感器、地球模擬器、太陽模擬器、月球模擬器、第一單軸轉(zhuǎn)臺(tái)、第二單軸轉(zhuǎn)臺(tái)、姿態(tài)軌道仿真器、控制計(jì)算機(jī)和導(dǎo)航計(jì)算機(jī)，其中地日月一體化敏感器安裝在第二單軸轉(zhuǎn)臺(tái)上，包括兩個(gè)紅外通道和兩個(gè)可見光通道，紅外通道用于觀測(cè)地球模擬器獲取地球測(cè)量信號(hào)，可見光通道分別用于觀測(cè)太陽模擬器和月球模擬器并獲取太陽測(cè)量信號(hào)和月亮測(cè)量信號(hào)，所述的地球測(cè)量信號(hào)、太陽測(cè)量信號(hào)和月亮測(cè)量信號(hào)送至導(dǎo)航計(jì)算機(jī)；第一單軸轉(zhuǎn)臺(tái)帶動(dòng)地球模擬器、第二單軸轉(zhuǎn)臺(tái)、地日月一體化敏感器以衛(wèi)星軌道速度轉(zhuǎn)動(dòng)，模擬衛(wèi)星在軌道面內(nèi)的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；第二單軸轉(zhuǎn)臺(tái)帶動(dòng)地日月一體化敏感器轉(zhuǎn)動(dòng)，模擬星體的滾動(dòng)姿態(tài)；
地球模擬器安裝在第一單軸轉(zhuǎn)臺(tái)上，用于模擬地球弦寬； 太陽模擬器用于模擬太陽光強(qiáng)，其光軸指向地日月一體化敏感器，其孔徑大小保
證試驗(yàn)過程中可被地日月一體化敏感器的可見光通道捕獲；月球模擬器用于模擬月球光強(qiáng)，其光軸指向地日月一體化敏感器，其孔徑大小保證試驗(yàn)過程中可被地日月一體化敏感器的可見光通道捕獲；姿態(tài)軌道仿真器利用衛(wèi)星軌道動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行衛(wèi)星姿態(tài)軌道計(jì)算，計(jì)算結(jié)果控制第一單軸轉(zhuǎn)臺(tái)和第二單軸轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)以及地球模擬器的弦寬變化；控制計(jì)算機(jī)根據(jù)基準(zhǔn)的姿態(tài)軌道數(shù)據(jù)生成軌道角速度指令驅(qū)動(dòng)第一單軸轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)模擬衛(wèi)星在軌運(yùn)動(dòng)，生成弦寬指令控制地球模擬器弦寬變化模擬衛(wèi)星高度變化，生成滾動(dòng)角指令驅(qū)動(dòng)第二單軸轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)模擬衛(wèi)星姿態(tài)變化；導(dǎo)航計(jì)算機(jī)根據(jù)地日月一體化敏感器傳來的地球測(cè)量信號(hào)、太陽測(cè)量信號(hào)和月亮測(cè)量信號(hào)，進(jìn)行導(dǎo)航濾波計(jì)算，得到衛(wèi)星的位置估計(jì)值和速度估計(jì)值；將所述的衛(wèi)星位置估計(jì)值和速度估計(jì)值與姿態(tài)軌道仿真器給出的衛(wèi)星姿態(tài)軌道計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，得到導(dǎo)航精度。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于(1)本發(fā)明仿真試驗(yàn)系統(tǒng)與單純的數(shù)學(xué)仿真相比，敏感器采用真實(shí)部件，能更有效地對(duì)自主導(dǎo)航算法進(jìn)行驗(yàn)證；(2)本發(fā)明仿真試驗(yàn)系統(tǒng)中的地球模擬器、太陽模擬器和月球模擬器同時(shí)為地日月一體化敏感器的各路通道提供測(cè)量目標(biāo)，可以更好地對(duì)敏感器進(jìn)行測(cè)量標(biāo)定；(3)本發(fā)明仿真試驗(yàn)系統(tǒng)采用單軸轉(zhuǎn)臺(tái)來模擬衛(wèi)星在軌運(yùn)動(dòng)，利用衛(wèi)星在軌道上的相位來控制轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)日、月方位在敏感器視場(chǎng)中的連續(xù)變化，簡(jiǎn)單方便；(4)本發(fā)明仿真試驗(yàn)系統(tǒng)利用敏感器測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)導(dǎo)航解算，導(dǎo)航結(jié)果與基準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，從而對(duì)自主導(dǎo)航系統(tǒng)的性能、導(dǎo)航精度進(jìn)行驗(yàn)證。


圖1為本發(fā)明仿真試驗(yàn)系統(tǒng)的組成原理框圖。圖2為本發(fā)明仿真試驗(yàn)系統(tǒng)中敏感器測(cè)量坐標(biāo)系示意圖；圖3為本發(fā)明仿真試驗(yàn)系統(tǒng)中敏感器掃描示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，為本發(fā)明基于地日月一體化敏感器的自主導(dǎo)航試驗(yàn)系統(tǒng)的組成原理圖。系統(tǒng)主要包括地日月一體化敏感器、地球模擬器、太陽模擬器、月球模擬器、第一單軸轉(zhuǎn)臺(tái)、第二單軸轉(zhuǎn)臺(tái)、姿態(tài)軌道仿真器、控制計(jì)算機(jī)和導(dǎo)航計(jì)算機(jī)。一體化敏感器安裝在第二單軸轉(zhuǎn)臺(tái)上，第一單軸轉(zhuǎn)臺(tái)帶動(dòng)一體化敏感器、第二單軸轉(zhuǎn)臺(tái)以及地球模擬器以衛(wèi)星軌道角速度轉(zhuǎn)動(dòng)。姿態(tài)軌道仿真器利用衛(wèi)星軌道動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行衛(wèi)星姿態(tài)軌道計(jì)算，計(jì)算結(jié)果控制第一單軸轉(zhuǎn)臺(tái)和第二單軸轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)以及地球模擬器的弦寬變化。一體化敏感器的紅外通道觀測(cè)地球模擬器，可見光通道觀測(cè)太陽模擬器和月球模擬器。控制計(jì)算機(jī)根據(jù)基準(zhǔn)的姿態(tài)軌道數(shù)據(jù)生成軌道角速度指令驅(qū)動(dòng)第一單軸轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)模擬衛(wèi)星在軌運(yùn)動(dòng)，生成弦寬指令控制地球模擬器弦寬變化模擬衛(wèi)星高度變化，生成滾動(dòng)角指令驅(qū)動(dòng)第二單軸轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)模擬衛(wèi)星姿態(tài)變化。導(dǎo)航計(jì)算機(jī)采集一體化敏感器的測(cè)量數(shù)據(jù)，進(jìn)行自主導(dǎo)航解算，解算結(jié)果與姿態(tài)軌道仿真器基準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，從而可以對(duì)自主導(dǎo)航精度進(jìn)行評(píng)估。一、關(guān)鍵部件具體設(shè)計(jì)與實(shí)施(1)日地月一體化敏感器日地月一體化自主導(dǎo)航敏感器是在雙圓錐掃描式地球敏感器的基礎(chǔ)上增加了一對(duì)扇形掃描式日、月敏感器。導(dǎo)航敏感器使用一個(gè)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的光學(xué)掃描探頭，該探頭能對(duì)地球熱輻射以及日、月可見光進(jìn)行多視場(chǎng)敏感。日地月一體化敏感器可參考Wertz在1992 年4月沘日發(fā)表專利“Autonomous Spacecraft Navigation System”的相關(guān)介紹，專利號(hào) US5109346。如圖2所示，定義敏感器測(cè)量坐標(biāo)系Os-XsYJs,原點(diǎn)Os為導(dǎo)航敏感器的掃描轉(zhuǎn)軸與敏感器水平面的交點(diǎn)，Xs軸正方向沿掃描轉(zhuǎn)軸方向，Zs軸正方向在敏感器水平面內(nèi)，并且使得固連于敏感器的基準(zhǔn)點(diǎn)位于Os-ZA平面內(nèi)，Ys使得Os-XsYJs構(gòu)成右手正交系。定義向量在敏感器測(cè)量系的高度角δ是向量相對(duì)于Os-YJs平面的角距離，方位角Φ是向量在 Os-YsZs平面的投影與rLs的夾角。如圖3所示，一體化敏感器包含第一紅外掃描錐1、第二紅外掃描錐2、第一狹縫視場(chǎng)3、第二狹縫視場(chǎng)4，其中第一狹縫視場(chǎng)3和第二狹縫視場(chǎng)4相對(duì)于掃描軸左右傾斜，傾斜角度記為 ^，其對(duì)稱面稱為Μ1-Μ2。敏感器在對(duì)日地月進(jìn)行觀測(cè)時(shí)，可以得到第一紅外掃描錐1掃入地球、第一紅外掃描錐1掃出地球、第二紅外掃描錐2掃入地球、第二紅外掃描錐2掃出地球、第一狹縫視場(chǎng)3掃到太陽、第一狹縫視場(chǎng)3掃到月亮、第四狹縫視場(chǎng)4掃到太陽、第四狹縫視場(chǎng)4掃到月亮以及狹縫視場(chǎng)的對(duì)稱面M1-M2通過與敏感器固聯(lián)的基準(zhǔn)點(diǎn)一系列脈沖時(shí)刻，如下表所示。表1導(dǎo)航敏感器得到的脈沖時(shí)刻的測(cè)量值
^Rl-IN :第一紅外掃描錐掃入地球的脈沖時(shí)刻；^Rl-OUT :第一紅外掃描錐掃出地球的脈沖時(shí)刻；^R2-IN :第二紅外掃描錐掃入地球的脈沖時(shí)刻；^R2-0UT 第二紅外掃描錐掃出地球的脈沖時(shí)刻；^Ll-SUN :第一狹縫視場(chǎng)掃到太陽的脈沖時(shí)刻；^L2-SUN :第二狹縫視場(chǎng)掃到太陽的脈沖時(shí)刻；tL1-M00N 第一狹縫視場(chǎng)掃到月亮的脈沖時(shí)刻；^L2-M00N :第二狹縫視場(chǎng)掃到月亮的脈沖時(shí)刻；f . Lref ·對(duì)稱面M1-M2通過基準(zhǔn)點(diǎn)的脈沖時(shí)刻。 (2)地球模擬器
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地球模擬器用來模擬地球輻射狀態(tài)(即輻射亮度和地球弦寬)，為導(dǎo)航敏感器的雙圓錐掃描式紅外視場(chǎng)提供探測(cè)目標(biāo)。低軌道衛(wèi)星觀測(cè)地球視張角大，直接仿真地平圈的圓盤特征，則模擬器尺寸過大，難以實(shí)現(xiàn)。一般根據(jù)地球敏感器的工作原理來仿真地球弦寬。地球模擬器可參考王凌云、高玉軍2007年9月第33卷第5期光學(xué)技術(shù)上發(fā)表的論文 “圓錐掃描式紅外地球模擬器研究”中的相關(guān)介紹。(3)太陽模擬器太陽模擬器用來模擬外層空間太陽視直徑、準(zhǔn)直精度。在自主導(dǎo)航試驗(yàn)系統(tǒng)內(nèi)要模擬日、地、月三個(gè)天體間的幾何位置關(guān)系，需要太陽模擬器模擬太陽光對(duì)導(dǎo)航敏感器內(nèi)的太陽光敏感器提供信號(hào)，并提供其相對(duì)于導(dǎo)航敏感器的方位關(guān)系。太陽模擬器可參考李剛、 周彥平2007年5月第四卷第5期“紅外技術(shù)”期刊發(fā)表的論文“衛(wèi)星仿真測(cè)試用太陽模擬器和地球模擬器設(shè)計(jì)”中的相關(guān)介紹。(4)月球模擬器月球模擬器用來模擬外層空間月亮視直徑、準(zhǔn)直精度。在自主導(dǎo)航試驗(yàn)系統(tǒng)內(nèi)要模擬日、地、月三個(gè)天體間的幾何位置關(guān)系，需要月亮模擬器模擬月亮光對(duì)導(dǎo)航敏感器內(nèi)的月光敏感器提供信號(hào)，并提供其相對(duì)于導(dǎo)航敏感器的方位關(guān)系。月球模擬器可參考2009年長(zhǎng)春理工大學(xué)徐亮的碩士學(xué)位論文《月亮模擬器光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與輻照度均勻性分析》第二章的相關(guān)介紹。(5)大單軸轉(zhuǎn)臺(tái)(第一單軸轉(zhuǎn)臺(tái))大單軸轉(zhuǎn)臺(tái)由轉(zhuǎn)臺(tái)臺(tái)體和轉(zhuǎn)臺(tái)控制器組成。大單軸轉(zhuǎn)臺(tái)作為運(yùn)動(dòng)模擬器，模擬由軌道運(yùn)動(dòng)引起的衛(wèi)星姿態(tài)在慣性空間的變化。與太陽模擬器和月球模擬器配合，可模擬日、 月相對(duì)導(dǎo)航敏感器的空間方位關(guān)系。大單軸轉(zhuǎn)臺(tái)的臺(tái)面水平安裝，臺(tái)面半徑900 1300mm， 離地高度800 900mm。(6)小單軸轉(zhuǎn)臺(tái)(第二單軸轉(zhuǎn)臺(tái))小單軸轉(zhuǎn)臺(tái)用來模擬導(dǎo)航敏感器相對(duì)地球的滾動(dòng)姿態(tài)。小轉(zhuǎn)臺(tái)由轉(zhuǎn)臺(tái)臺(tái)體、支架和轉(zhuǎn)臺(tái)控制器組成。小轉(zhuǎn)臺(tái)的軸水平安裝，臺(tái)面直徑200mm。(7)姿態(tài)軌道仿真器衛(wèi)星姿態(tài)軌道仿真器用來產(chǎn)生基準(zhǔn)軌道和相應(yīng)的姿態(tài)。其輸出數(shù)據(jù)的用途主要有兩個(gè)一是為自主導(dǎo)航試驗(yàn)系統(tǒng)的精度評(píng)估提供基準(zhǔn)；二是為敏感器測(cè)量模型提供輸入， 或經(jīng)過換算后作為輸入，使天體模擬器按照軌道參數(shù)和飛行姿態(tài)對(duì)被測(cè)天體進(jìn)行模擬。在J2000. 0慣性系中，航天器運(yùn)動(dòng)方程可以描述為
GM ■■ ■r =———r + i (i,r,r)
r其中r、r、i=分別代表t時(shí)刻航天器在慣性系中的位置、速度和加速度矢量。等號(hào)右邊第一項(xiàng)為地球中心引力項(xiàng)，它僅與航天器的位置有關(guān)，第二項(xiàng)為總的攝動(dòng)力項(xiàng)，包括地球非球形引力攝動(dòng)、日月第三體引力攝動(dòng)、大氣阻力攝動(dòng)、太陽光壓攝動(dòng)等。地球非球形引力攝動(dòng)指由于地球并非是圓球，形狀不規(guī)則，質(zhì)量分布也不均勻，因此地球?qū)πl(wèi)星所造成的引力除了中心力外，有非球體引起的擾動(dòng)力，該項(xiàng)攝動(dòng)力是影響衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)主要作用力。日月第三體引力攝動(dòng)指根據(jù)牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律和萬有引力定律，衛(wèi)星繞地球運(yùn)行時(shí)，除了受到地球引力影響外，也受到其它天體的引力影響。大氣阻力攝動(dòng)指衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)受到其周圍大氣的阻力作用產(chǎn)生的擾動(dòng)加速度。對(duì)于一些低軌道衛(wèi)星，大氣阻力影響比較顯著，使得衛(wèi)星橢圓軌道不斷變小變圓，對(duì)衛(wèi)星壽命往往起決定性作用。太陽光壓攝動(dòng)指太陽光照射在衛(wèi)星表面上，會(huì)對(duì)其產(chǎn)生壓力，該壓力與太陽強(qiáng)度和衛(wèi)星表面積成正比，也與衛(wèi)星表面的反射特性有關(guān)。(8)導(dǎo)航計(jì)算機(jī)導(dǎo)航計(jì)算機(jī)的主要任務(wù)是進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和導(dǎo)航濾波，根據(jù)一體化敏感器的測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算衛(wèi)星的位置、速度估計(jì)值，最后將導(dǎo)航結(jié)果與基準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)。設(shè)導(dǎo)航敏感器的掃描角速率記為ω·。紅外掃描錐1掃入、掃出地球的位置相對(duì)于導(dǎo)航敏感器測(cè)量坐標(biāo)系的方位角分別為
為
Q El-IN — W EOT (tRl-IN_tref) Q El-OUT 一 W EOT (tRl-0UT_tref)
紅外掃描錐2掃入、掃出地球的位置相對(duì)于導(dǎo)航敏感器測(cè)量坐標(biāo)系的方位角分別
Q Ε2-ΤΝ 一 ω EOT ^E2-IN_^ref)
R2-IN w ROT V UR2-IN uref/ Q E2-0UT 一 ω EOT (tR2-0UT_tref) 則地心方向矢量相對(duì)于導(dǎo)航敏感器測(cè)量坐標(biāo)系的方位角Φ,Φ Ε1 = (αΕΙ-ΙΝ"—α R1-OUT) /
φ Ε2 = (αΕ2-ΙΝ"—α R2-OUT) /
ΦΕ = (ΦEl+ΦΕ2)/2
其中ΦΕ1、ΦΕ2分別為第
二者平均值。紅外掃描錐1、2掃描地球的弦寬分別為U1=Q κ1_ουτ- α Ε1_ΙΝμ 2 = α Ε2_ουτ- α Ε2_ΙΝ由球面三角形余弦公式得到
權(quán)利要求
1.基于地日月一體化敏感器的自主導(dǎo)航仿真試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于包括地日月一體化敏感器、地球模擬器、太陽模擬器、月球模擬器、第一單軸轉(zhuǎn)臺(tái)、第二單軸轉(zhuǎn)臺(tái)、姿態(tài)軌道仿真器、控制計(jì)算機(jī)和導(dǎo)航計(jì)算機(jī)，其中地日月一體化敏感器安裝在第二單軸轉(zhuǎn)臺(tái)上，包括兩個(gè)紅外通道和兩個(gè)可見光通道， 紅外通道用于觀測(cè)地球模擬器獲取地球測(cè)量信號(hào)，可見光通道分別用于觀測(cè)太陽模擬器和月球模擬器并獲取太陽測(cè)量信號(hào)和月亮測(cè)量信號(hào)，所述的地球測(cè)量信號(hào)、太陽測(cè)量信號(hào)和月亮測(cè)量信號(hào)送至導(dǎo)航計(jì)算機(jī)；第一單軸轉(zhuǎn)臺(tái)帶動(dòng)地球模擬器、第二單軸轉(zhuǎn)臺(tái)、地日月一體化敏感器以衛(wèi)星軌道速度轉(zhuǎn)動(dòng)，模擬衛(wèi)星在軌道面內(nèi)的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；第二單軸轉(zhuǎn)臺(tái)帶動(dòng)地日月一體化敏感器轉(zhuǎn)動(dòng)，模擬星體的滾動(dòng)姿態(tài)； 地球模擬器安裝在第一單軸轉(zhuǎn)臺(tái)上，用于模擬地球弦寬；太陽模擬器用于模擬太陽光強(qiáng)，其光軸指向地日月一體化敏感器，其孔徑大小保證試驗(yàn)過程中可被地日月一體化敏感器的可見光通道捕獲；月球模擬器用于模擬月球光強(qiáng)，其光軸指向地日月一體化敏感器，其孔徑大小保證試驗(yàn)過程中可被地日月一體化敏感器的可見光通道捕獲；姿態(tài)軌道仿真器利用衛(wèi)星軌道動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行衛(wèi)星姿態(tài)軌道計(jì)算，計(jì)算結(jié)果控制第一單軸轉(zhuǎn)臺(tái)和第二單軸轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)以及地球模擬器的弦寬變化；控制計(jì)算機(jī)根據(jù)基準(zhǔn)的姿態(tài)軌道數(shù)據(jù)生成軌道角速度指令驅(qū)動(dòng)第一單軸轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)模擬衛(wèi)星在軌運(yùn)動(dòng)，生成弦寬指令控制地球模擬器弦寬變化模擬衛(wèi)星高度變化，生成滾動(dòng)角指令驅(qū)動(dòng)第二單軸轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)模擬衛(wèi)星姿態(tài)變化；導(dǎo)航計(jì)算機(jī)根據(jù)地日月一體化敏感器傳來的地球測(cè)量信號(hào)、太陽測(cè)量信號(hào)和月亮測(cè)量信號(hào)，進(jìn)行導(dǎo)航濾波計(jì)算，得到衛(wèi)星的位置估計(jì)值和速度估計(jì)值；將所述的衛(wèi)星位置估計(jì)值和速度估計(jì)值與姿態(tài)軌道仿真器給出的衛(wèi)星姿態(tài)軌道計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，得到導(dǎo)航精度。
全文摘要
基于地日月一體化敏感器的自主導(dǎo)航仿真試驗(yàn)系統(tǒng)，地日月一體化敏感器安裝在第二單軸轉(zhuǎn)臺(tái)上，獲取地球、太陽和月亮測(cè)量信號(hào)并送到導(dǎo)航計(jì)算機(jī)。第一單軸轉(zhuǎn)臺(tái)帶動(dòng)地球模擬器、第二單軸轉(zhuǎn)臺(tái)、地日月一體化敏感器以衛(wèi)星軌道速度轉(zhuǎn)動(dòng)模擬衛(wèi)星自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。第二單軸轉(zhuǎn)臺(tái)帶動(dòng)地日月一體化敏感器轉(zhuǎn)動(dòng)，模擬星體滾動(dòng)姿態(tài)。姿態(tài)軌道仿真器進(jìn)行衛(wèi)星姿態(tài)軌道計(jì)算，將衛(wèi)星基準(zhǔn)軌道姿態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)送到控制計(jì)算機(jī)?？刂朴?jì)算機(jī)根據(jù)基準(zhǔn)姿態(tài)軌道數(shù)據(jù)生成軌道角速度指令驅(qū)動(dòng)第一單軸轉(zhuǎn)臺(tái)，生成弦寬指令控制地球模擬器的弦寬，生成滾動(dòng)角指令驅(qū)動(dòng)第二單軸轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)。導(dǎo)航計(jì)算機(jī)根據(jù)測(cè)量信號(hào)進(jìn)行導(dǎo)航濾波計(jì)算，得到衛(wèi)星位置估計(jì)值和速度估計(jì)值，與基準(zhǔn)數(shù)據(jù)比對(duì)后得到導(dǎo)航精度。
文檔編號(hào)G01C25/00GK102175259SQ20101062384
公開日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2010年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月31日
發(fā)明者張斌, 張新邦, 王大軼, 魏春嶺, 黃翔宇 申請(qǐng)人:北京控制工程研究所