具有参数注入功能的星敏感器模拟方法技术

具有参数注入功能的星敏感器模拟方法，它涉及一种星敏感器模拟方法，解决了现有技术的星敏感器模拟器不能在模拟真实星敏感器输出导航测量数据的同时，进行故障注入和故障模拟的问题，它ＤＳＰ的数据输入／输出端与ＦＰＧＡ的数据输入／输出端相连，第一ＲＳ４８５收发器和第二ＲＳ４８５收发器分别与ＦＰＧＡ的数据输入／输出端相连，第一ＲＳ４２２收发器和第二ＲＳ４２２收发器分别与ＦＰＧＡ的数据输入／输出端相连，所述ＦＰＧＡ包括七个状态机、正常定位数据存储区、故障数据存储区、姿态四元数发送请求计数器和应答信息发送请求计数器，本发明专利技术的星敏感器模拟方法适用于导航系统设计过程中的半实物仿真和测试。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种星敏感器模拟方法。
技术介绍
航空航天飞行器导航系统主要由导航测量设备、导航中心计算机和飞行控制执行 机构组成，如图l所示。导航测量设备主要包括星敏感器、GPS接收机、陀螺等，用于获取飞 行器的空间方位和姿态信息；导航中心计算机根据飞行器的空间方位和姿态信息控制飞行 控制执行机构，从而正确控制飞行器的飞行方向和姿态。其中，星敏感器是以恒星为参照 系，以星空为工作对象的高精度的空间姿态测量装置，它通过探测天球上不同位置的恒星 来进行星图识别、星图匹配和姿态计算，并将反映姿态角的姿态四元数数据作为最终测量 结果输出，为卫星、洲际战略导弹、宇航飞船等航空航天飞行器提供准确的空间方位和姿态 信息，具有重要的应用价值。 在航空航天飞行器导航系统的设计、开发过程中为了对被测导航系统软、硬件进 行全面考核，通常需要进行大量的半实物仿真和测试工作。由于真实星敏感器价格昂贵且 不便于故障情况的模拟，因此在对导航中心计算机的软、硬件和飞行控制执行机构的可靠 性测试考核中需要用星敏感器模拟器代替真实星敏感器进行测试。目前，市场已有众多的 星敏感器产品，但难以找到既可模拟真实星敏感器输出导航测量数据，又可以进行故障注 入和故障模拟的星敏感器模拟器产品，且这类模拟器的自行开发难度较大。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有技术的星敏感器模拟器不能在模拟真实星敏感器输出导航 测量数据的同时，进行故障注入和故障模拟的问题，提供一种具有参数注入功能的星敏感 器模拟方法。 ，它是基于星敏感器模拟器实现的，所述 星敏感器模拟器由DSP、FPGA、第一 RS485收发器、第二 RS485收发器、第一 RS422收发器和 第二 RS422收发器组成，所述DSP的数据输入/输出端与所述FPGA的数据输入/输出端相 连，所述第一 RS485收发器的串行通讯口与FPGA的第一 RS485串行通讯口相连，所述第二 RS485收发器的串行通讯口与FPGA的第二 RS485串行通讯口相连，第一 RS422收发器的串 行通讯口与FPGA的第一 RS422串行通讯口相连，第二 RS422收发器的串行通讯口与FPGA 的第二 RS422串行通讯口相连； 具体如下所述FPGA内部固化有正常定 位数据存储区、故障数据存储区、姿态四元数发送请求计数器、应答信息发送请求计数器和 七个逻辑状态机，所述七个逻辑状态机分别为正常姿态四元数接收状态机、故障数据接 收状态机、模拟器工作状态管理状态机、命令接收及应答信息发送请求状态机、姿态四元数 同步发送请求状态机、姿态四元数自由发送请求状态机和应答信息及姿态四元数发送状态 机，所述七个逻辑状态机工作时钟频率为57. 6腿z，DSP用于从FPGA中读取正常姿态四元数和故障姿态四元数并进行四元数乘法，还用于将所述四元数乘法结果发送给FPGA，正常定 位数据存储区用于存储正常定位数据，故障数据存储区用于存储故障数据，第一RS485收 发器用于接收正常姿态四元数参数并发送给FPGA，第二 RS485收发器用于接收故障姿态四 元数参数、故障类型参数和故障持续时间参数并发送给FPGA。 本专利技术的模拟方法不但可模拟星敏感器在正常工作状态下输出姿态四元数数据， 还可以通过RS485总线注入故障参数到本模拟器，从而实现星敏感器在故障工作状态下输 出模拟。本专利技术的模拟方法可以代替真实星敏感器应用于导航系统设计过程中的半实物仿真和测试，便于对被测导航系统软、硬件进行全面考核。 附图说明 图1为现有航空航天飞行器导航系统示意图。图2为星敏感器模拟器的电气原理 结构示意图。图3为正常姿态四元数接收状态机2-l的工作原理示意图。图4为故障数据 接收状态机2-2的工作原理示意图。图5为模拟器工作状态管理状态机2-3的工作原理示 意图。图6为命令接收及应答信息发送请求状态机2-4的工作原理示意图。图7为姿态四 元数同步发送请求状态机2-5的工作原理示意图。图8为姿态四元数自由发送请求状态机 2-6的工作原理示意图。图9为应答信息及姿态四元数发送状态机2-7的工作原理示意图。 图10为星敏感器模拟器应用于航空航天飞行器导航系统的结构示意图。具体实施例方式具体实施方式一、结合图1和图2说明本实施方式，具有参数注入功能的星敏感 器模拟方法，它是基于星敏感器模拟器实现的，所述星敏感器模拟器由DSP1、 FPGA2、第一 RS485收发器3-1 、第二 RS485收发器3_2、第一 RS422收发器4-1和第二 RS422收发器4-2 组成，所述DSP1的数据输入/输出端与所述FPGA2的数据输入/输出端相连，所述第一 RS485收发器3-1的串行通讯口与FPGA2的第一RS485串行通讯口相连，所述第二 RS485收 发器3-2的串行通讯口与FPGA2的第二 RS485串行通讯口相连，第一 RS422收发器4_1的 串行通讯口与FPGA2的第一 RS422串行通讯口相连，第二 RS422收发器4-2的串行通讯口 与FPGA2的第二 RS422串行通讯口相连； 具体如下所述FPGA2内部固化有正常定 位数据存储区a、故障数据存储区b、姿态四元数发送请求计数器c、应答信息发送请求计数 器d和七个逻辑状态机，所述七个逻辑状态机分别为正常姿态四元数接收状态机2-l、故 障数据接收状态机2-2、模拟器工作状态管理状态机2-3、命令接收及应答信息发送请求状 态机2-4、姿态四元数同步发送请求状态机2-5、姿态四元数自由发送请求状态机2-6和应 答信息及姿态四元数发送状态机2-7，所述七个逻辑状态机工作时钟频率为57. 6MHz， DSP1 用于从FPGA2中读取正常姿态四元数和故障姿态四元数并进行四元数乘法，还用于将所述 四元数乘法结果发送给FPGA2，正常定位数据存储区a用于存储正常定位数据，故障数据存 储区b用于存储故障数据，第一 RS485收发器3-1用于接收正常姿态四元数参数并发送给 FPGA2，第二 RS485收发器3_2用于接收故障姿态四元数参数、故障类型参数和故障持续时 间参数并发送给FPGA2。本实施方式中的第一 RS485收发器3-1 、第二 RS485收发器3_2、第一 RS422收发器4-1和第二 RS422收发器4-2可以选用采用NVE公司的IL422芯片，FPGA2可以采用ALTERA公司的CycloneEPlC6Q240C8芯片，DSP1可以采用TI公司的TMS320LF2407芯片。具体实施方式二、结合图3说明本实施方式，本实施方式是对正常姿态四元数接收状态机2-1的工作状态的进一步说明正常姿态四元数接收状态机2-1包括三个状态等待状态、接收正常姿态四元数状态和数据存储状态； 在等待状态，等待第一 RS485接收器3-1发送数据，若检测到第一 RS485接收器3-1发送数据，则所述状态机将转换到接收正常姿态四元数状态； 在接收正常姿态四元数状态，接收第一 RS485接收器3-1发送的数据，当数据接收完毕后，状态机转换到数据存储状态； 在数据存储状态，将接收的数据存入正常定位数据存储区a ;若数据存储完毕，状态机将转换到等待状态。具体实施方式三、结合图4说明本实施方式，本实施方式是对故障数据接收状态机2-2的工作状态的进一步本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有参数注入功能的星敏感器模拟方法，其特征在于它是基于星敏感器模拟器实现的，所述星敏感器模拟器由ＤＳＰ（１）、ＦＰＧＡ（２）、第一ＲＳ４８５收发器（３－１）、第二ＲＳ４８５收发器（３－２）、第一ＲＳ４２２收发器（４－１）和第二ＲＳ４２２收发器（４－２）组成，所述ＤＳＰ（１）的数据输入／输出端与所述ＦＰＧＡ（２）的数据输入／输出端相连，所述第一ＲＳ４８５收发器（３－１）的串行通讯口与ＦＰＧＡ（２）的第一ＲＳ４８５串行通讯口相连，所述第二ＲＳ４８５收发器（３－２）的串行通讯口与ＦＰＧＡ（２）的第二ＲＳ４８５串行通讯口相连，第一ＲＳ４２２收发器（４－１）的串行通讯口与ＦＰＧＡ（２）的第一ＲＳ４２２串行通讯口相连，第二ＲＳ４２２收发器（４－２）的串行通讯口与ＦＰＧＡ（２）的第二ＲＳ４２２串行通讯口相连；具有参数注入功能的星敏感器模拟方法具体如下：所述ＦＰＧＡ（２）内部固化有正常定位数据存储区（ａ）、故障数据存储区（ｂ）、姿态四元数发送请求计数器（ｃ）、应答信息发送请求计数器（ｄ）和七个逻辑状态机，所述七个逻辑状态机分别为：正常姿态四元数接收状态机（２－１）、故障数据接收状态机（２－２）、模拟器工作状态管理状态机（２－３）、命令接收及应答信息发送请求状态机（２－４）、姿态四元数同步发送请求状态机（２－５）、姿态四元数自由发送请求状态机（２－６）和应答信息及姿态四元数发送状态机（２－７），所述七个逻辑状态机工作时钟频率为５７．６ＭＨｚ，ＤＳＰ（１）用于从ＦＰＧＡ（２）中读取正常姿态四元数和故障姿态四元数并进行四元数乘法，还用于将所述四元数乘法结果发送给ＦＰＧＡ（２），正常定位数据存储区（ａ）用于存储正常定位数据，故障数据存储区（ｂ）用于存储故障数据，第一ＲＳ４８５收发器（３－１）用于接收正常姿态四元数参数并发送给ＦＰＧＡ（２），第二ＲＳ４８５收发器（３－２）用于接收故障姿态四元数参数、故障类型参数和故障持续时间参数并发送给ＦＰＧＡ（２）。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：梁军，赵光权，刘兆庆，俞洋，付宁，彭喜元，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]