一种复杂系统测试时间自动统计方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种复杂系统测试时间自动统计方法及系统，其中，该方法包括如下步骤：搭建半物理仿真测试系统；发送试验开始时间戳到时间统计系统中；发送星敏感器工作时间戳到时间统计系统中；半物理仿真测试系统中的控制器计算控制力矩，根据控制力矩得到控制策略，将控制策略发送到执行机构中，同时将计算机工作时间戳发送给时间统计系统；步骤五：执行机构根据控制策略进行控制，同时将推力器喷气时间戳发送给时间统计系统，然后由敏感器测量控制后的姿态信息，判断控制后的姿态信息是否满足控制指标。本发明专利技术保证姿轨控地面试验正常进行的情况下，自动进行系统模式运行时间、单机加电时间的统计并输出显示。

【技术实现步骤摘要】
一种复杂系统测试时间自动统计方法及系统
本专利技术属于航天器工程
，尤其涉及一种复杂系统测试时间自动统计方法及系统。
技术介绍
卫星工程实践中，由于产品系统接口的重要性，姿轨控分系统地面仿真试验为必须经历的卫星工程研制过程。为了保证地面仿真试验的质量，需要在地面仿真试验时就进行详细的功能、性能测试，对试验结果的分析过程中需要涉及各种时间信息。由于我国卫星系统自动化测试技术起步较晚，目前，姿轨控分系统地面仿真试验中的时间统计方法没有成熟的方案选择。如果采用手工记录系统运行时间、单机加电时间的方式，会额外增加测试工作量，延长试验周期，经济性差。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种杂系统测试时间自动统计方法及系统，保证姿轨控地面试验正常进行的情况下，自动进行系统模式运行时间、单机加电时间的统计并输出显示。本专利技术目的通过以下技术方案予以实现：一种复杂系统测试时间自动统计方法，所述方法包括如下步骤：步骤一：根据卫星姿态动力学方程和运动学方程的组合搭建一个动力学模型仿真系统；搭建半物理仿真测试系统；然后执行步骤二；步骤二：在动力学模型仿真系统中设置卫星姿态角初值，输出至半物理仿真测试系统的敏感器中开始进行半物理仿真试验，同时发送试验开始时间戳到时间统计系统中；然后执行步骤三；步骤三：半物理仿真测试系统中的敏感器将姿态初值传到半物理仿真测试系统中的控制器中，同时发送星敏感器工作时间戳到时间统计系统中；然后执行步骤四；步骤四：半物理仿真测试系统中的控制器计算控制力矩，根据控制力矩得到控制策略，将控制策略发送到执行机构中，同时将计算机工作时间戳发送给时间统计系统，然后执行步骤五；步骤五：执行机构根据控制策略进行控制，同时将推力器喷气时间戳发送给时间统计系统，然后由敏感器测量控制后的姿态信息，判断控制后的姿态信息是否满足控制指标；若满足控制指标，则结束本次半物理仿真试验，并将试验结束时间戳发送到时间统计系统中，然后执行步骤六；若未满足控制指标，则将控制后的姿态信息更新到步骤三中的姿态初值，然后执行步骤三；步骤六：时间统计系统根据收到的试验开始时间戳和试验结束时间戳计算系统试验时长，根据星敏感器工作时间戳、计算机工作时间戳、推力器喷气时间戳来统计本次试验过程中敏感器、控制器和执行器的运行时长。上述复杂系统测试时间自动统计方法中，在步骤一中，姿态动力学方程为：其中，I＝[IxIyIz]T为卫星转动惯量，Ix,Iy,Iz分别为卫星转动惯量在本体坐标系下三个轴向上的分量,ω＝[ωxωyωz]T为姿态角速度，ωx,ωy,ωz分别为卫星姿态角速度在本体坐标系下三个轴向上的分量,为姿态角加速度，分别为卫星姿态角加速度在本体坐标系下三个轴向上的分量,T＝[TxTyTz]T为控制力矩,Tx,Ty,Tz分别为卫星姿态角加速度在本体坐标系下三个轴向上的分量。上述复杂系统测试时间自动统计方法中，在步骤一中，运动学方程为：其中，φ,θ,ψ为卫星在本体坐标系下三个轴向上姿态角，为卫星在本体坐标系下三个轴向上姿态角的微分量。上述复杂系统测试时间自动统计方法中，在步骤一中，半物理仿真系统包括敏感器、控制器和执行机构；其中，敏感器为星敏感器，控制器为星上计算机，执行机构为推力器；星敏感器进行姿态角的测量，并将得到的姿态信息传递到星上计算机，由星上计算机生成姿态控制策略，并由推力器进行喷气改变卫星的姿态。上述复杂系统测试时间自动统计方法中，在步骤四中，控制力矩为：其中，kP1,kD1,kP2,kD2,kP3,kD3均为系统的控制参数。上述复杂系统测试时间自动统计方法中，在步骤四中，控制策略为：其中ux,uy,uz为喷气时长，M1,M2,M3为推力器的喷气效率。一种复杂系统测试时间自动统计系统，包括：第一模块，用于根据卫星姿态动力学方程和运动学方程的组合搭建一个动力学模型仿真系统；搭建半物理仿真测试系统；第二模块，用于在动力学模型仿真系统中设置卫星姿态角初值，输出至半物理仿真测试系统的敏感器中开始进行半物理仿真试验，同时发送试验开始时间戳到时间统计系统中；第三模块，用于半物理仿真测试系统中的敏感器将姿态初值传到半物理仿真测试系统中的控制器中，同时发送星敏感器工作时间戳到时间统计系统中；第四模块，用于半物理仿真测试系统中的控制器计算控制力矩，根据控制力矩得到控制策略，将控制策略发送到执行机构中，同时将计算机工作时间戳发送给时间统计系统；第五模块，用于执行机构根据控制策略进行控制，同时将推力器喷气时间戳发送给时间统计系统，然后由敏感器测量控制后的姿态信息，判断控制后的姿态信息是否满足控制指标；若满足控制指标，则结束本次半物理仿真试验，并将试验结束时间戳发送到时间统计系统中；若未满足控制指标，则将控制后的姿态信息更新到第三模块中的姿态初值；第六模块，用于时间统计系统根据收到的试验开始时间戳和试验结束时间戳计算系统试验时长，根据星敏感器工作时间戳、计算机工作时间戳、推力器喷气时间戳来统计本次试验过程中敏感器、控制器和执行器的运行时长。上述复杂系统测试时间自动统计系统中，姿态动力学方程为：其中，I＝[IxIyIz]T为卫星惯量，ω＝[ωxωyωz]T为姿态角速度，为姿态角加速度，T＝[TxTyTz]T为控制力矩。上述复杂系统测试时间自动统计系统中，运动学方程为：其中，φ,θ,ψ为卫星姿态角，为卫星姿态角的微分量，ωx,ωy,ωz为姿态角速度ω的分量。上述复杂系统测试时间自动统计系统中，半物理仿真系统包括敏感器、控制器和执行机构；其中，敏感器为星敏感器，控制器为星上计算机，执行机构为推力器；星敏感器进行姿态角的测量，并将得到的姿态信息传递到星上计算机，由星上计算机生成姿态控制策略，并由推力器进行喷气改变卫星的姿态。本专利技术与现有技术相比具有如下有益效果：(1)本专利技术通过将半物理仿真试验过程中各个步骤的时间戳都发送到时间统计系统中来实现时间信息的统一管理，达到的效果为在进行试验结果分析时便于得到试验开始时间、单机加断电时间和试验结束时间等信息。(2)本专利技术通过保持时间统计系统的输入接口通用性，不需要增加硬件资源，易于在地面操作和星上实现。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1是本专利技术实施例提供的复杂系统测试时间自动统计方法的流程图；图2是本专利技术实施例提供的复杂系统测试时间自动统计的原理图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复杂系统测试时间自动统计方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：/n步骤一：根据卫星姿态动力学方程和运动学方程的组合搭建一个动力学模型仿真系统；搭建半物理仿真测试系统；然后执行步骤二；/n步骤二：在动力学模型仿真系统中设置卫星姿态角初值，输出至半物理仿真测试系统的敏感器中开始进行半物理仿真试验，同时发送试验开始时间戳到时间统计系统中；然后执行步骤三；/n步骤三：半物理仿真测试系统中的敏感器将姿态初值传到半物理仿真测试系统中的控制器中，同时发送星敏感器工作时间戳到时间统计系统中；然后执行步骤四；/n步骤四：半物理仿真测试系统中的控制器计算控制力矩，根据控制力矩得到控制策略，将控制策略发送到执行机构中，同时将计算机工作时间戳发送给时间统计系统，然后执行步骤五；/n步骤五：执行机构根据控制策略进行控制，同时将推力器喷气时间戳发送给时间统计系统，然后由敏感器测量控制后的姿态信息，判断控制后的姿态信息是否满足控制指标；若满足控制指标，则结束本次半物理仿真试验，并将试验结束时间戳发送到时间统计系统中，然后执行步骤六；若未满足控制指标，则将控制后的姿态信息更新到步骤三中的姿态初值，然后执行步骤三；/n步骤六：时间统计系统根据收到的试验开始时间戳和试验结束时间戳计算系统试验时长，根据星敏感器工作时间戳、计算机工作时间戳、推力器喷气时间戳来统计本次试验过程中敏感器、控制器和执行器的运行时长。/n...

【技术特征摘要】
1.一种复杂系统测试时间自动统计方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
步骤一：根据卫星姿态动力学方程和运动学方程的组合搭建一个动力学模型仿真系统；搭建半物理仿真测试系统；然后执行步骤二；
步骤二：在动力学模型仿真系统中设置卫星姿态角初值，输出至半物理仿真测试系统的敏感器中开始进行半物理仿真试验，同时发送试验开始时间戳到时间统计系统中；然后执行步骤三；
步骤三：半物理仿真测试系统中的敏感器将姿态初值传到半物理仿真测试系统中的控制器中，同时发送星敏感器工作时间戳到时间统计系统中；然后执行步骤四；
步骤四：半物理仿真测试系统中的控制器计算控制力矩，根据控制力矩得到控制策略，将控制策略发送到执行机构中，同时将计算机工作时间戳发送给时间统计系统，然后执行步骤五；
步骤五：执行机构根据控制策略进行控制，同时将推力器喷气时间戳发送给时间统计系统，然后由敏感器测量控制后的姿态信息，判断控制后的姿态信息是否满足控制指标；若满足控制指标，则结束本次半物理仿真试验，并将试验结束时间戳发送到时间统计系统中，然后执行步骤六；若未满足控制指标，则将控制后的姿态信息更新到步骤三中的姿态初值，然后执行步骤三；
步骤六：时间统计系统根据收到的试验开始时间戳和试验结束时间戳计算系统试验时长，根据星敏感器工作时间戳、计算机工作时间戳、推力器喷气时间戳来统计本次试验过程中敏感器、控制器和执行器的运行时长。


2.根据权利要求1所述的复杂系统测试时间自动统计方法，其特征在于：在步骤一中，姿态动力学方程为：



其中，I为卫星惯量，ω为姿态角速度，为姿态角加速度，T为控制力矩。


3.根据权利要求1所述的复杂系统测试时间自动统计方法，其特征在于：在步骤一中，运动学方程为：



其中，φ,θ,ψ为卫星在本体坐标系下三个轴向上姿态角，为卫星在本体坐标系下三个轴向上姿态角的微分量。


4.根据权利要求1所述的复杂系统测试时间自动统计方法，其特征在于：在步骤一中，半物理仿真系统包括敏感器、控制器和执行机构；其中，敏感器为星敏感器，控制器为星上计算机，执行机构为推力器；星敏感器进行姿态角的测量，并将得到的姿态信息传递到星上计算机，由星上计算机生成姿态控制策略，并由推力器进行喷气改变卫星的姿态。


5.根据权利要求1所述的复杂系统测试时间自动统计方法，其特征在于：在步骤四中，控制力矩为：



其中，kP1,kD1,...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘美师，吴敬玉，杜耀珂，王文妍，完备，王禹，崔佳，王嘉轶，陈桦，何煜斌，
申请(专利权)人：上海航天控制技术研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31