空间机器人电联试技术演示验证系统技术方案

本发明专利技术适用于航空领域，提供了空间机器人电联试技术演示验证系统，所述系统包括星上设备系统和地面设备系统，其中，所述星上设备系统包括：数管计算机、姿态轨道动力学计算机、信号处理计算机、目标测量系统电模拟器、微型目标器星载机电模拟器、GPS电模拟器、飞轮电模拟器以及加速度电模拟器；所述地面设备系统包括：测试主机、调度计算机、数据库服务器、数据显示计算机、测控终端模拟器以及实时动画演示计算机。本发明专利技术能够实现空间机器人的仿真测试，而且和现有技术相比，本发明专利技术实现成本较低。

【技术实现步骤摘要】
空间机器人电联试技术演示验证系统
本专利技术属于航空领域，尤其涉及空间机器人电联试技术演示验证系统。
技术介绍
太空环境具有微重力、超洁净的特点及丰富的空间资源，因而成为人类21世纪理想的科研环境和空间生产基地。在未来的空间活动中，将有大量的空间加工、空间生产，空间装配、空间科学实验和空间维护等工作要完成。此外，恶劣的空间环境给人类在太空的生存活动带来巨大的威胁。要使人类在太空生存，需要建立庞大而复杂的环境控制系统，生命保障系统、物资供给系统及救生系统等，这些庞大而复杂的系统不仅其自身的技术难度大，耗资也十分巨大。因此必须充分利用空间机器人完成空间探索和空间科研生产的任务。目前，空间机器人技术已经成为高
内具有代表性的技术。随着电子学、计算机科学、人工智能和机器人技术的进一步发展，功能完善的空间机器人将在人类的空间环境中发挥其巨大的作用。空间机器人的主要任务包括：空间结构的建筑和装配、卫星和其它航天器的维护修理，空间生产和科学实验等。其中在轨维护工作包括：失效卫星的回收、卫星故障的现场修理和空间物资的补给等。仿真技术在科学研究中具有重要的地位和广泛的应用价值。空间机器人仿真技术的研究，除具备仿真技术的共同特点外，还因其特殊的工作环境而具有其自身的显著特点：（1）空间机器人在微重力、高真空、超低温、强辐射、照明差的空间环境中工作，构造这样一个用于空间机器人研究的地面实验环境其自身的技术难度将大大超过空间机器人研究的技术难度，不容易实现；（2）构造这样一个地面实验环境所需的经费额也将大大超过空间机器人本身研究所需要的经费额，成本非常高。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供空间机器人电联试技术演示验证系统，以解决现有技术不容易实现空间机器人仿真而且实现成本非常高的问题。本专利技术实施例是这样实现的，空间机器人电联试技术演示验证系统，所述系统包括星上设备系统和地面设备系统，其中，所述星上设备系统包括：数管计算机、姿态轨道动力学计算机、信号处理计算机、目标测量系统电模拟器、微型目标器星载机电模拟器、GPS电模拟器、飞轮电模拟器以及加速度电模拟器；所述地面设备系统包括：测试主机、调度计算机、数据库服务器、数据显示计算机、测控终端模拟器、仿真网交换机、数据管理网交换机以及实时动画演示计算机；所述数管计算机用于接收测控终端模拟器发送的地面控制指令，并将所述地面控制指令分发给姿态轨道动力学计算机、信号处理计算机、GPS电模拟器以及测试主机；所述姿态轨道动力学计算机根据接收到的所述地面控制指令，利用GNC算法计算所述地面控制指令，产生相关磁力矩控制信号并发送给所述信号处理计算机、飞轮电模拟器和测试主机，所述信号处理计算机根据所述磁力矩控制信号，产生驱动信号发送至测试主机，测试主机综合收到的姿态轨道动力学计算机发送的信号以及信号处理计算机发送的驱动信号，从而驱动所述目标测量系统电模拟器、微型目标器星载机电模拟器、GPS电模拟器和加速度模拟器，所述加速度传感器进一步将模拟信号反馈至信号处理计算机，从而模拟卫星在不同条件下的运行状态；所述调度计算机、测试主机、数据库服务器和实时动画演示计算机与所述仿真网交换机连接，数据显示计算机和数据库服务器与所述数据管理网络交换机连接；所述调度计算机通过人机交互界面来设置各动力学模型的状态初值，并通过所述仿真交换机将所述状态初值发送到测试主机，以使测试主机分发到对应的所述目标测量系统电模拟器、微型目标器星载机电模拟器、GPS电模拟器或加速度模拟器；在星上设备系统执行相关动作之后，星上设备系统所产生的实时动力学模型数据可由测试主机接收，并通过仿真网交换机转发至数据库服务器和实时动画演示计算机，数据库服务器接收和存储实时数据，并通过数据管理网交换机为数据显示计算机提供数据服务，数据显示计算机根据接收到的数据来进行显示。在本专利技术实施例中，通过地面设备系统的调度计算机通过人机交互界面设置动力学模型的状态初值，由测控终端模拟器将地面人员发出的遥控命令发送到星上设备系统的数管计算机，由数管计算机转发至姿态轨道动力学计算机，由姿态轨道动力学计算机根据GNC算法计算出控制指令，产生相关磁力矩控制信号发给信号处理计算机，并通过测试主机发送至各模拟器，驱动各模拟器模拟卫星运动状态下的外部条件，测试主机接收由各模拟器模拟的动力学模型数据，并转发至数据库服务器和实时动画演示计算机，数据库服务器接收并存储实时数据，并为数据显示计算机提供数据服务，所述数据显示计算机根据接收的数据进行显示。从而使得本专利技术能够实现空间机器人的仿真测试，而且和现有技术相比，本专利技术实现成本较低。附图说明图1是本专利技术实施例提供的空间机器人电联试技术演示验证系统的实现流程图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术实施例通过设置星上设备系统以及地面设备系统，并通过星上设备系统与地面设备系统的交互，可有效的实现对空间机器人的仿真测试，并且不需要花费巨大的成本建立地面实验环境，大大减少了仿真成本。如图1所示，本专利技术实施例所述的空间机器人电联试技术演示验证系统，包括星上设备系统和地面设备系统，其中，所述星上设备系统包括：数管计算机、姿态轨道动力学计算机、信号处理计算机、目标测量系统电模拟器、微型目标器星载机电模拟器、GPS电模拟器、飞轮电模拟器以及加速度电模拟器；所述地面设备系统包括：测试主机、调度计算机、数据库服务器、数据显示计算机、测控终端模拟器、仿真网交换机、数据管理网交换机以及实时动画演示计算机；所述数管计算机用于接收测控终端模拟器发送的地面控制指令，并将所述地面控制指令分发给姿态轨道动力学计算机、信号处理计算机、GPS电模拟器以及测试主机；所述姿态轨道动力学计算机根据接收到的所述地面控制指令，利用GNC算法计算所述地面控制指令，产生相关磁力矩控制信号并发送给所述信号处理计算机、飞轮电模拟器和测试主机，所述信号处理计算机根据所述磁力矩控制信号，产生驱动信号发送至测试主机，测试主机综合收到的姿态轨道动力学计算机发送的信号以及信号处理计算机发送的驱动信号，从而驱动所述目标测量系统电模拟器、微型目标器星载机电模拟器、GPS电模拟器和加速度模拟器，所述加速度传感器进一步将模拟信号反馈至信号处理计算机，从而模拟卫星在不同条件下的运行状态；所述调度计算机、测试主机、数据库服务器和实时动画演示计算机与所述仿真网交换机连接，数据显示计算机和数据库服务器与所述数据管理网络交换机连接；所述调度计算机通过人机交互界面来设置各动力学模型的状态初值，并通过所述仿真交换机将所述状态初值发送到测试主机，以使测试主机分发到对应的所述目标测量系统电模拟器、微型目标器星载机电模拟器、GPS电模拟器或加速度模拟器；在星上设备系统执行相关动作之后，星上设备系统所产生的实时动力学模型数据可由测试主机接收，并通过仿真网交换机转发至数据库服务器和实时动画演示计算机，数据库服务器接收和存储实时数据，并通过数据管理网交换机为数据显示计算机提供数据服务，数据显示计算机根据接收到的数据来进行显示。其中，对所述星上设备系统和地面设备系统分别本文档来自技高网...

【技术保护点】
空间机器人电联试技术演示验证系统，其特征在于，所述系统包括星上设备系统和地面设备系统，其中，所述星上设备系统包括：数管计算机、姿态轨道动力学计算机、信号处理计算机、目标测量系统电模拟器、微型目标器星载机电模拟器、GPS电模拟器、飞轮电模拟器以及加速度电模拟器；所述地面设备系统包括：测试主机、调度计算机、数据库服务器、数据显示计算机、测控终端模拟器、仿真网交换机、数据管理网交换机以及实时动画演示计算机；所述数管计算机用于接收测控终端模拟器发送的地面控制指令，并将所述地面控制指令分发给姿态轨道动力学计算机、信号处理计算机、GPS电模拟器以及测试主机；所述姿态轨道动力学计算机根据接收到的所述地面控制指令，利用GNC算法计算所述地面控制指令，产生相关磁力矩控制信号并发送给所述信号处理计算机、飞轮电模拟器和测试主机，所述信号处理计算机根据所述磁力矩控制信号，产生驱动信号发送至测试主机，测试主机综合收到的姿态轨道动力学计算机发送的信号以及信号处理计算机发送的驱动信号，从而驱动所述目标测量系统电模拟器、微型目标器星载机电模拟器、GPS电模拟器和加速度模拟器，所述加速度传感器进一步将模拟信号反馈至信号处理计算机，从而模拟卫星在不同条件下的运行状态；所述调度计算机、测试主机、数据库服务器和实时动画演示计算机与所述仿真网交换机连接，数据显示计算机和数据库服务器与所述数据管理网络交换机连接；所述调度计算机通过人机交互界面来设置各动力学模型的状态初值，并通过所述仿真交换机将所述状态初值发送到测试主机，以使测试主机分发到对应的所述目标测量系统电模拟器、微型目标器星载机电模拟器、GPS电模拟器或加速度模拟器；在星上设备系统执行相关动作之后，星上设备系统所产生的实时动力学模型数据可由测试主机接收，并通过仿真网交换机转发至数据库服务器和实时动画演示计算机，数据库服务器接收和存储实时数据，并通过数据管理网交换机为数据显示计算机提供数据服务，数据显示计算机根据接收到的数据来进行显示。...

【技术特征摘要】
1.空间机器人电联试技术演示验证系统，其特征在于，所述系统包括星上设备系统和地面设备系统，其中，所述星上设备系统包括：数管计算机、姿态轨道动力学计算机、信号处理计算机、目标测量系统电模拟器、微型目标器星载机电模拟器、GPS电模拟器、飞轮电模拟器以及加速度电模拟器；所述地面设备系统包括：测试主机、调度计算机、数据库服务器、数据显示计算机、测控终端模拟器、仿真网交换机、数据管理网交换机以及实时动画演示计算机；所述数管计算机用于接收测控终端模拟器发送的地面控制指令，并将所述地面控制指令分发给姿态轨道动力学计算机、信号处理计算机、GPS电模拟器以及测试主机；所述姿态轨道动力学计算机根据接收到的所述地面控制指令，利用GNC算法计算所述地面控制指令，产生相关磁力矩控制信号并发送给所述信号处理计算机、飞轮电模拟器和测试主机，所述信号处理计算机根据所述磁力矩控制信号，产生驱动信号发送至测试主机，测试主机综合收到的姿态轨道动力学计算机发送的信号以及信号处理计算机发送的驱动信号，从而驱动所述目标测量系统电模拟器、微型目标器星载机电模拟器、GPS电模拟器和加速度电模拟器，所述加速度电模拟器进一步将模拟信号反馈至信号处理计算机，从而模拟卫星在不同条件下的运行状态；所述调度计算机、测试主机、数据库服务器和实时动画演示计算机与所述仿真网交换机连接，数据显示计算机和数据库服务器与所述数据管理网交换机连接；所述调度计算机通过人机交互界面来设置各动力学模型的状态初值，并通过所述仿真网交换机将所述状态初值发送到测试主机，以使测试主机分发到对应的所述目标测量...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁斌，王学谦，刘厚德，王新升，张博，
申请(专利权)人：清华大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：广东;44