一种卫星的姿态控制地面仿真测试系统技术方案

本发明专利技术提供一种卫星的姿态控制地面仿真测试系统，包括：控制设备、仿真设备和采集模拟设备；控制设备、仿真设备和采集模拟设备均配置有光纤反射内存卡；光纤反射内存卡之间通过光纤两两互连，形成闭环数据流；控制设备、仿真设备和采集模拟设备在闭环数据流中实现多数据交互。控制设备用于根据待仿真测试的卫星设计仿真模型；远程控制仿真设备和采集模拟设备；保存并监控闭环数据流内的交互数据。仿真设备用于运行仿真模型；采集模拟设备用于在控制设备无法设计仿真模型时，模拟待仿真测试的卫星的信号的输入/输出或直接采集待仿真测试的卫星的信号进行测试。本发明专利技术具有通用性、超实时性，且适用范围广泛，缩短了开发周期，减少了研发成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及卫星姿态控制地面仿真测试系统，特别是涉及一种应用于微纳卫星的通用、超实时地姿态控制地面仿真测试系统。
技术介绍
姿态控制系统是卫星设计中复杂度最高的子系统之一。在地面研制过程中，由于缺乏真是空间环境，姿态控制系统无法直接进行测试，只能进行仿真。卫星姿态控制地面仿真测试的主要目的是发现系统缺陷，验证系统设计和检验产品性能。通过地面仿真测试，可以检验卫星姿态控制设计在方案和技术实现方面的可行性和合理性，进一步调整系统参数和完善部件的数学模型。卫星姿态控制系统仿真分为数学仿真、半物理仿真和全物理仿真三种。对于小卫星研制，基于气浮台的全物理仿真，由于成本过高，一般很少采用。数学仿真和半物理仿真是小卫星姿态控制系统的主要仿真手段。当前卫星姿态控制系统的地面测试种类繁多，从接口测试到指令测试、从功能测试到性能测试、从开环测试到闭环测试等等。同时，随着不同卫星姿态控制系统功能的不一致，大大提高了配置产品的复杂度，对测试设备的要求也越来越高，且测试设备也正朝着高可靠性、智能化、标准化和通用化的方向发展。目前，为了适应卫星姿态控制地面仿真测试系统的发展方向，比较常见的是使用网络化来代替所有接口实现卫星姿态控制的地面仿真。例如，基于星上网的卫星姿态控制地面仿真测试系统，其通过将星上控制设备、地面动力学仿真设备、测量部件、执行部件接入星上网，利用星上网进行信息和交互。再比如，卫星姿态控制地面仿真测试系统通过搭建CAN总线网络互连的方式，来实现整个系统的数据交互和仿真。但是，由于实际的卫星姿态控制系统所配置的单机是无法实现统一的CAN接口或其它网络接口，因此卫星姿态控制系统的地面仿真既存在模拟量的输入/输出和IO数字信号输入/输出，还存在通过RS422接口和CAN总线传输的各种各样的信号数据，并且信号的数据量非常大。因此，上述的通过搭建网络的卫星姿态控制的地面仿真方案，都不能实现对不同型号配置的卫星的姿态控制的地面仿真测试；并且，使用网络化代替所有接口，也不能完全仿真星上的真实单机的接口情况。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种卫星的姿态控制地面仿真测试系统，用于解决现有技术中无法实现对不同型号配置的卫星的姿态控制的地面仿真测试，且不能完全仿真星上真实单机的接口的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种卫星的姿态控制地面仿真测试系统，包括：控制设备、仿真设备和采集模拟设备；所述控制设备、所述仿真设备和所述采集模拟设备均配置有光纤反射内存卡；所述控制设备、所述仿真设备和所述采集模拟设备的所述光纤反射内存卡之间通过光纤两两互连，形成闭环数据流；所述控制设备、所述仿真设备和所述采集模拟设备在所述闭环数据流中实现多数据交互；所述控制设备用于根据待仿真测试的卫星设计仿真模型；远程控制所述仿真设备和所述采集模拟设备；保存并监控所述闭环数据流内的交互数据；所述仿真设备用于运行所述待仿真测试的卫星的所述仿真模型；所述采集模拟设备用于在所述控制设备无法根据所述待仿真测试的卫星设计所述仿真模型时，模拟所述待仿真测试的卫星的信号的输入/输出。于本专利技术的一实施例中，所述控制设备对对所述仿真设备和所述采集模拟设备的远程控制是通过对所述仿真设备和所述采集模拟设备的应用程序进行编辑、处理和控制来实现的；且所述交互数据被保存至SQL数据库中的。于本专利技术的一实施例中，所述控制设备和所述仿真设备采用xPC Target技术；所述控制设备通过Matlab的Simulnk模型和Stateflow模型设计所述仿真模型，并生成相应的代码；所述仿真设备运行所述控制设备生成的所述仿真模型的所述代码。于本专利技术的一实施例中，所述仿真模型包括姿态动力学模型、轨道动力学模型、环境模型和单机模型。于本专利技术的一实施例中，所述采集模拟设备还具备与外部测试设备或所述待仿真测试的卫星连接的外部接口，用于采集所述待仿真测试的卫星的信号至所述闭环数据流；向所述待仿真测试的卫星和/或所述外部测试设备输出所述闭环数据流中的相关数据。于本专利技术的一实施例中，所述采集模拟设备采用基于Labview的pharlap ETS嵌入式实时操作系统，包括一PXI机箱，所述PXI机箱包括多个PXI板卡插槽、至少一个通过所述PXI板卡插槽插入至所述PXI机箱的PXI板卡；其中，不同的所述PXI板卡具备不同的功能，所述PXI机箱通过插入不同功能的所述PXI板卡实现所述待仿真测试的卫星信号的采集、所述待仿真测试的卫星的信号的输入/输出的模拟、和/或所述闭环数据流中的相关数据的输出；并且，所述卫星的姿态控制地面仿真测试系统通过增加相应功能的所述PXI板卡的方式实现功能扩展。于本专利技术的一实施例中，所述PXI板卡是根据不同的所述待仿真测试的卫星的单机接口进行选择配置的，包括多通道DAQ板卡、RS422板卡和CAN总线板卡。于本专利技术的一实施例中，所述采集模拟设备还包括与所述PXI机箱相连的SCXI机箱；所述SCXI机箱用于通过通道复用实现所述PXI机箱的扩展、模拟通道的信号隔离和信号调制放大。于本专利技术的一实施例中，所述SCXI机箱包括多个SCXI板卡插槽、至少一个通过所述SCXI板卡插槽插入至所述SCXI机箱的SCXI板卡；其中，不同的所述SCXI板卡具备不同的功能，所述SCXI机箱通过插入不同功能的所述SCXI板卡实现所述待仿真测试的卫星的信号的采集、所述待仿真测试的卫星的信号的输入/输出的模拟、和/或所述闭环数据流中的相关数据输出；并且，所述卫星的姿态控制地面仿真测试系统通过增加相应功能的所述SCXI板卡的方式实现功能扩展。于本专利技术的一实施例中，所述PXI机箱和/或所述SCXI机箱支持PXI总线结构。如上所述，本专利技术的一种卫星的姿态控制地面仿真测试系统，是一套适用于姿态控制系统的从静态闭路仿真到将卫星接入整个星闭环进行联合测试的实时快速的原型仿真系统。本专利技术的卫星的姿态控制地面仿真测试系统具有星上卫星单机实物与单机仿真机无缝切换的功能，且具有通用性、超实时性，在对不同型号的卫星进行姿态控制地面仿真测试时，均不再需要重复改变整体架构，而只需进行对应配置的扩展(在PXI机箱增加对应配置的PXI板卡，和/或在SCXI机箱增加对应配置的SCXI板卡)，大大缩短了开发周期，减少了研发的成本。附图说明图1显示为本专利技术的实施例公开的一种卫星的姿态控制地面仿真测试系统的结构示意图。图2显示为本专利技术的实施例公开的一种卫星的姿态控制地面仿真测试系统的数据流向示意图。图3显示为本专利技术的实施例公开的一种卫星的姿态控制地面仿真测试系统的采集模拟设备的结构示意图。元件标号说明100 卫星的姿态控制地面仿真测试系统110 控制设备120 仿真设备130 采集模拟设备131 PXI机箱132 SCXI机箱140 光纤反射内存块150 外部接口具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种卫星的姿态控制地面仿真测试系统，其特征在于，包括：控制设备、仿真设备和采集模拟设备；所述控制设备、所述仿真设备和所述采集模拟设备均配置有光纤反射内存卡；所述控制设备、所述仿真设备和所述采集模拟设备的所述光纤反射内存卡之间通过光纤两两互连，形成闭环数据流；所述控制设备、所述仿真设备和所述采集模拟设备在所述闭环数据流中实现多数据交互；所述控制设备用于根据待仿真测试的卫星设计仿真模型；远程控制所述仿真设备和所述采集模拟设备；保存并监控所述闭环数据流内的交互数据；所述仿真设备用于运行所述待仿真测试的卫星的所述仿真模型；所述采集模拟设备用于在所述控制设备无法根据所述待仿真测试的卫星设计所述仿真模型时，模拟所述待仿真测试的卫星的信号的输入/输出。

【技术特征摘要】
1.一种卫星的姿态控制地面仿真测试系统，其特征在于，包括：控制设备、仿真设备和采集模拟设备；所述控制设备、所述仿真设备和所述采集模拟设备均配置有光纤反射内存卡；所述控制设备、所述仿真设备和所述采集模拟设备的所述光纤反射内存卡之间通过光纤两两互连，形成闭环数据流；所述控制设备、所述仿真设备和所述采集模拟设备在所述闭环数据流中实现多数据交互；所述控制设备用于根据待仿真测试的卫星设计仿真模型；远程控制所述仿真设备和所述采集模拟设备；保存并监控所述闭环数据流内的交互数据；所述仿真设备用于运行所述待仿真测试的卫星的所述仿真模型；所述采集模拟设备用于在所述控制设备无法根据所述待仿真测试的卫星设计所述仿真模型时，模拟所述待仿真测试的卫星的信号的输入/输出。2.根据权利要求1所述的卫星的姿态控制地面仿真测试系统，其特征在于：所述控制设备对对所述仿真设备和所述采集模拟设备的远程控制是通过对所述仿真设备和所述采集模拟设备的应用程序进行编辑、处理和控制来实现的；且所述交互数据被保存至SQL数据库中的。3.根据权利要求3所述的卫星的姿态控制地面仿真测试系统，其特征在于：所述控制设备和所述仿真设备采用xPC Target技术；所述控制设备通过Matlab的Simulnk模型和Stateflow模型设计所述仿真模型，并生成相应的代码；所述仿真设备运行所述控制设备生成的所述仿真模型的所述代码。4.根据权利要求1所述的卫星的姿态控制地面仿真测试系统，其特征在于：所述仿真模型包括姿态动力学模型、轨道动力学模型、环境模型和单机模型。5.根据权利要求1所述的卫星的姿态控制地面仿真测试系统，其特征在于：所述采集模拟设备还具备与外部测试设备或所述待仿真测试的卫星连接的外部接口，用于采集所述待仿真测试的卫星的信号至所述闭环数据流；向所述待仿真测试的卫星和/或所述外部测试设备输出所述闭环数据流中的相关数据。6.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：容建刚，刘善伍，高海云，张学钢，陈宏宇，
申请(专利权)人：上海微小卫星工程中心，
类型：发明
国别省市：上海;31