卫星姿轨控半物理仿真集成化方法、系统及终端技术方案

本发明专利技术提供了一种卫星姿轨控半物理仿真集成化方法及系统，包括：构建卫星动力学数学模型，将模型中的需要设置成故障的参数和/或信号设置为全局变量，并转换成相应的Rtw格式模型；将Rtw格式模型编译封装为实时dll动力学模型，并部署至姿轨控动力学仿真机，与姿轨控接口仿真模块进行信号交互；姿轨控动力学仿真机输出dll动力学模型交互信号，进行调理后传送至星务计算机；星务计算机传递姿轨控执行机构的信号量，经过调理后传送至姿轨控仿真接口模块，完成对卫星姿轨控半物理仿真集成化。本发明专利技术在实时性、可靠性和仿真平台成本等各方面可以有较大改善；可以实现姿轨控动力学所有参数的在线修改，故障参数可设置，提高了测试覆盖性。盖性。盖性。

【技术实现步骤摘要】
卫星姿轨控半物理仿真集成化方法、系统及终端


[0001]本专利技术涉及卫星仿真测试
，具体地，涉及一种卫星姿轨控半物理仿真 集成化方法、系统及终端。

技术介绍

[0002]现有卫星姿轨控半物理仿真系统包含上位机、卫星姿轨控动力学数学模型仿真 机、卫星姿轨控接口仿真机、信号调理箱、星务计算机构成。其中姿轨控动力学数 学模型仿真机和卫星姿轨控接口仿真机为两个仿真平台，卫星姿轨控动力学模型仿 真机用于运行卫星动力学xPC数学模型，卫星姿轨控接口仿真机用于运行卫星姿轨 控单机模拟接口程序，卫星姿轨控动力学模型仿真机与卫星姿轨控接口仿真机通过 光纤或网线进行数据交互，卫星姿轨控动力学模型仿真机输出卫星敏感器和执行机 构数据到卫星姿轨控接口仿真机，卫星姿轨控接口仿真机接收数据后通过信号调理 箱与星务计算机交互单机信号。
[0003]姿轨控动力学数学模型仿真机和卫星姿轨控接口仿真机在信息交互过程中存 在光纤/网络传输时延，实时性无法得到保障；姿轨控动力学数学模型仿真机和卫 星姿轨控接口仿真机为两套仿真机，在研制成本上比单套仿真机高；且xPC动力学 参数运行过程中无法改变，也无法设置故障。
[0004]目前没有发现同本专利技术类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资 料。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种卫星姿轨控半物理仿真集 成化方法及系统。
[0006]根据本专利技术的一个方面，提供了一种卫星姿轨控半物理仿真集成化方法，包括：/>[0007]构建卫星动力学数学模型，将所述卫星动力学数学模型中的需要设置成故障的 参数和/或信号设置为全局变量，并转换成相应的Rtw格式模型；
[0008]将所述Rtw格式模型编译封装为实时dll动力学模型；
[0009]将所述dll动力学模型部署至卫星姿轨控动力学仿真机，并与所述卫星姿轨控 动力学仿真机的卫星姿轨控仿真接口模块进行信号交互；
[0010]所述卫星姿轨控仿真接口模块输出所述dll动力学模型交互的信号，并进行调 理后传送至星务计算机；所述星务计算机传递姿轨控执行机构的信号量，并经过调 理后输出至所述卫星姿轨控仿真接口模块，完成对卫星姿轨控半物理仿真集成化。
[0011]可选地，所述构建卫星动力学数学模型，包括：
[0012]采用Simulink的模型框图、Stateflow的状态图和S
‑
Function模型，组成Mdl 格式的卫星动力学数学模型。
[0013]可选地，所述转换成相应的Rtw格式模型，包括：
[0014]通过MATLAB/RTW自动代码生成工具，将所述全局变量转换成Rtw格式的程序 代
码，形成Rtw格式模型。
[0015]可选地，所述将所述Rtw格式模型编译封装为实时dll动力学模型，包括：
[0016]利用NIVeriStand.tlc编译控制文件，将所述Rtw格式模型编译封装成实时dll 动力学模型；其中，所述dll动力学模型包括：用于根据任务和工作模式实时解算 卫星在轨指向信息的卫星动力学模型和用于根据设置的参数实时改变动力学参数 从而实时改变卫星在轨状态信息的故障模型。
[0017]可选地，所述将所述dll动力学模型部署至卫星姿轨控动力学仿真机，包括：
[0018]将编译好的所述dll动力学模型嵌入至卫星姿轨控动力学仿真机的Labview RT 仿真程序中，通过姿轨控上位机部署到卫星姿轨控动力学仿真机。
[0019]可选地，所述dll动力学模型与所述卫星姿轨控动力学仿真机的卫星姿轨控仿 真接口模块进行信号交互，包括：
[0020]所述dll动力学模型包括：卫星环境模型、姿态运动学和动力学模型、轨道动 力学模型、敏感器模型、执行机构模型和故障模拟软注入模型；其中，所述敏感器 模型、执行机构模型以及故障模拟软注入模型分别与所述卫星姿轨控仿真接口模块 进行数据交互；所述卫星环境模型、姿态运动学和动力学模型以及轨道动力学模型 通过得到的交互信息实时解算卫星姿态信息，并反应至所述敏感器模型和所述执行 机构模型。
[0021]可选地，所述卫星姿轨控仿真接口模块输出所述dll动力学模型交互的信号， 并进行调理后传送至星务计算机；所述星务计算机传递姿轨控执行机构的信号量， 并经过调理后输出至所述卫星姿轨控仿真接口模块，包括：
[0022]所述卫星姿轨控仿真接口模块输出所述敏感器模型和所述执行机构模型的真 实电信号，并经过信号调理箱隔离调理后与星务计算机连接；
[0023]所述信号调理箱接收来自所述星务计算机传递的所述执行机构模型的信号量， 经过调理后，传送至所述卫星姿轨控仿真接口模块中。
[0024]根据本专利技术的另一个方面，提供了一种卫星姿轨控半物理仿真集成化系统，包 括：模型构建模块、姿轨控动力学仿真机、信号隔离调理箱以及姿轨控上位机，其 中：
[0025]所述模型构建模块，用于构建卫星动力学数学模型，将所述卫星动力学数学模 型中的需要设置成故障的参数和/或信号设置为全局变量，并转换成相应的Rtw格 式模型；将所述Rtw格式模型编译封装为实时dll动力学模型；
[0026]所述姿轨控动力学仿真机，部署有所述dll动力学模型，并设有卫星姿轨控仿 真接口模块，通过所述卫星姿轨控仿真接口模块与所述dll动力学模型进行信号交 互后，通过所述信号隔离调理箱进行信号调理后输出至所述星务计算机；接收所述 星务计算机的姿轨控执行信号；
[0027]所述姿轨控上位机，用于部署所述dll动力学模型和所述卫星姿轨控仿真接口 模块至所述姿轨控动力学仿真机，并对所述卫星姿轨控仿真接口模块与所述姿轨控 动力学仿真机交互的信号进行数据显示和存储；
[0028]所述信号隔离调理箱，用于对接收的信号进行隔离调理。
[0029]根据本专利技术的第三个方面，提供了一种终端，包括存储器、处理器及存储在存 储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时可用于执行 上述任一项所述的方法。
[0030]由于采用了上述技术方案，本专利技术与现有技术相比，具有如下至少一项的有益 效果：
[0031]本专利技术提供的卫星姿轨控半物理仿真集成化方法、系统及终端，是一套实时仿 真测试平台系统，可以分别模拟卫星轨道、姿态动力学、卫星在轨运行环境、姿态 敏感器、执行机构等，并能够实现各单机的电性能接口模拟，与卫星星务计算机直 接连接，在姿轨控单机尚未齐全时即可实现测试系统的硬件在回路实时闭环仿真。
[0032]本专利技术提供的卫星姿轨控半物理仿真集成化方法、系统及终端，结合各种实时 仿真软件，去除姿轨控动力学模型仿真机，将动力学模型内嵌至原姿轨控接口仿真 机(即本专利技术的卫星姿轨控动力学仿真机的卫星姿轨控仿真接口模块)，使卫星姿 轨控半物理仿真系统集成为同一平台，在实时性、可靠性和仿真平台成本等各方面 可以有较大改善。
[0033]本专利技术提供的卫星姿轨控本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种卫星姿轨控半物理仿真集成化方法，其特征在于，包括：构建卫星动力学数学模型，将所述卫星动力学数学模型中的需要设置成故障的参数和/或信号设置为全局变量，并转换成相应的Rtw格式模型；将所述Rtw格式模型编译封装为实时dll动力学模型；将所述dll动力学模型部署至卫星姿轨控动力学仿真机，并与所述卫星姿轨控动力学仿真机的卫星姿轨控仿真接口模块进行信号交互；所述卫星姿轨控仿真接口模块输出所述dll动力学模型交互的信号，并进行调理后传送至星务计算机；所述星务计算机传递姿轨控执行机构的信号量，并经过调理后输出至所述卫星姿轨控仿真接口模块，完成对卫星姿轨控半物理仿真集成化。2.根据权利要求1所述的卫星姿轨控半物理仿真集成化方法，其特征在于，所述构建卫星动力学数学模型，包括：采用Simulink的模型框图、Stateflow的状态图和S
‑
Function模型，组成Mdl格式的卫星动力学数学模型。3.根据权利要求1所述的卫星姿轨控半物理仿真集成化方法，其特征在于，所述转换成相应的Rtw格式模型，包括：通过MATLAB/RTW自动代码生成工具，将所述全局变量转换成Rtw格式的程序代码，形成Rtw格式模型。4.根据权利要求1所述的卫星姿轨控半物理仿真集成化方法，其特征在于，所述将所述Rtw格式模型编译封装为实时dll动力学模型，包括：利用NIVeriStand.tlc编译控制文件，将所述Rtw格式模型编译封装成实时dll动力学模型；其中，所述dll动力学模型包括：用于根据任务和工作模式实时解算卫星在轨指向信息的卫星动力学模型和用于根据设置的参数实时改变动力学参数从而实时改变卫星在轨状态信息的故障模型。5.根据权利要求1所述的卫星姿轨控半物理仿真集成化方法，其特征在于，所述将所述dll动力学模型部署至卫星姿轨控动力学仿真机，包括：将编译好的所述dll动力学模型嵌入至卫星姿轨控动力学仿真机的Labview RT仿真程序中，通过姿轨控上位机部署到卫星姿轨控动力学仿真机。6.根据权利要求1所述的卫星姿轨控半物理仿真集成化方法，其特征在于，所述dll动力学模型与所述卫星姿轨控动力学仿真机的卫星姿轨控仿真接口模块进行信号交互，包括：所述dll...

【专利技术属性】
技术研发人员：卞晶，戴正升，王磊，吴子轶，黄志伟，方禹鑫，谢祥华，严玲玲，朱野，曹彩霞，
申请(专利权)人：上海微小卫星工程中心，
类型：发明
国别省市：