具有参数注入功能的星敏感器模拟方法
专利汇可以提供具有参数注入功能的星敏感器模拟方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且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 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。，下面是具有参数注入功能的星敏感器模拟方法专利的具体信息内容。
1.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)。
2.根据权利要求1所述的具有参数注入功能的星敏感器模拟方法，其特征在于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。
3.根据权利要求1所述的具有参数注入功能的星敏感器模拟方法，其特征在于故障数据接收状态机(2-2)包括四个状态：等待状态、接收故障数据状态、数据存储状态和故障数据到达信号发送状态；
在等待状态，等待第二RS485收发器(3-2)发送数据，若检测到第二RS485收发器(3-2)发送数据，则状态机将转换到接收故障数据状态；
在接收故障数据状态，接收第二RS485收发器(3-2)发送的数据，若数据接收完毕，状态机将转换到数据存储状态，
在数据存储状态，将接收的数据存入故障数据存储区(b)，所述故障数据包括故障类型、故障持续时间和故障姿态四元数数据；若数据存储完毕，状态机将转换到故障数据到达信号发送状态；
在故障数据到达信号发送状态，发送故障数据到达信号，若故障数据到达信号发送完毕，状态机将转换到等待状态。
4.根据权利要求1所述的具有参数注入功能的星敏感器模拟方法，其特征在于模拟器工作状态管理状态机(2-3)包括两个状态：等待故障数据到达状态和读取故障数据状态；
在等待故障数据到达状态，检测故障数据到达信号，当检测到所述故障数据到达信号时，状态机转换到读取故障数据状态；
在读取故障数据状态，从故障数据存储区(b)中读取故障类型数据和故障持续时间数据，并根据所述故障类型数据和故障持续时间设置状态机的工作状态及状态持续时间；读取完数据后，状态机转换到等待故障数据到达状态。
5.根据权利要求1所述的具有参数注入功能的星敏感器模拟方法，其特征在于命令接收及应答信息发送请求状态机(2-4)包括三个状态：等待校时命令和姿态四元数输出方式命令到达状态、校时状态和设置姿态四元数输出状态；
在等待校时命令和姿态四元数输出方式命令到达状态，检测校时命令和姿态四元数输出方式命令，若检测到校时命令到达，则状态机转换到校时状态，若检测到姿态四元数输出方式命令到达，则状态机转换到设置姿态四元数输出状态；
在校时状态，状态机根据所记录的秒脉冲同步信号上升沿到达时刻和第二RS422接收器(4-2)接收到的校时命令中的时间参数校正模拟器时间；校正完毕后，状态机将应答信息发送请求计数器(d)加1，然后转换到等待校时命令和姿态四元数输出方式命令到达状态；
在设置姿态四元数输出状态，状态机根据姿态四元数输出方式命令设置姿态四元数输出方式；设置完成后，状态机将应答信息发送请求计数器(d)加1，然后转换到等待校时命令和姿态四元数输出方式命令到达状态。
6.根据权利要求1所述的具有参数注入功能的星敏感器模拟方法，其特征在于姿态四元数同步发送请求状态机(2-5)包括三个状态：延时状态A、延时状态B和延时等待状态；
在延时等待状态，若秒脉冲同步信号上升沿未到达或模拟器当前姿态四元数输出方式为自由输出方式，状态机始终处于延时等待状态；若秒脉冲同步信号上升沿到达且模拟器当前姿态四元数输出方式为同步输出方式，则状态机转换到延时状态A；
在延时状态A，状态机延时200毫秒；延时完毕后，状态机将姿态四元数发送请求计数器(c)加1，然后状态机转换到延时状态B；
在延时状态B，状态机延时500毫秒；延时完毕，状态机将姿态四元数发送请求计数器(c)加1；然后状态机转换到延时等待状态。
7.根据权利要求1所述的具有参数注入功能的星敏感器模拟方法，其特征在于姿态四元数自由发送请求状态机(2-6)包括一个状态：延时状态B；
在延时状态B，状态机延时500毫秒；延时完毕且当前姿态四元数输出方式为自由输出方式，则状态机将姿态四元数发送请求计数器(c)加1，然后继续延时；
若延时完毕且当前姿态四元数输出方式为同步输出方式，则状态机始终处于延时状态B。
8.根据权利要求1所述的具有参数注入功能的星敏感器模拟方法，其特征在于应答信息及姿态四元数发送状态机(2-7)包括三个状态：查询状态、发送应答信息状态和发送姿态四元数数据状态；
若姿态四元数发送请求计数器c和应答信息发送请求计数器(d)都等于0，则状态机始终处于查询状态；
在查询状态，查询姿态四元数发送请求计数器和应答信息发送请求计数器(d)的内容，若应答信息发送请求计数器(d)不等于0，则状态机将应答信息发送请求计数器(d)减
1，然后状态机转换到发送应答信息状态；
在发送应答信息状态，发送飞行器的姿态四元数到第一RS422收发器(4-1)，然后转换到查询状态；
若姿态四元数发送请求计数器(c)不等于0，则执行下述步骤：
步骤A1、姿态四元数发送请求计数器(c)减1；
步骤A2、判断当前模拟器工作状态，若当前模拟器工作状态为正常，则执行步骤A3，若当前模拟器工作状态为故障，则执行步骤A5；
步骤A3、模拟器从正常定位数据存储区(a)中读取正常姿态四元数；
步骤A4、模拟器将最后一次正常姿态四元数作为待发送的姿态四元数数据，然后状态机转换到发送姿态四元数数据状态；该线程结束；
步骤A5、模拟器从正常定位数据存储区(a)中读取正常姿态四元数；
步骤A6、模拟器从故障数据存储区(b)中读取故障姿态四元数和故障类型；
步骤A7、判断故障类型，若故障类型为2，则执行步骤A8；若故障类型为3，则执行步骤A9；若故障类型为4，则执行步骤A10；若故障类型为5，则执行步骤A11；若故障类型为其他值，则状态机转换到查询状态，该线程结束；
步骤A8、模拟器将正常姿态四元数和故障姿态四元数相加的结果作为待发送的姿态四元数数据，然后状态机转换到发送姿态四元数数据状态；
步骤A9、模拟器将正常姿态四元数和故障姿态四元数的四元数乘法结果作为待发送的姿态四元数数据，然后状态机转换到发送姿态四元数数据状态；
步骤A10、模拟器将最后一次正常姿态四元数输出数据作为待发送的姿态四元数数据，然后状态机转换到发送姿态四元数数据状态；
步骤A11、模拟器将故障姿态四元数作为待发送的姿态四元数数据，然后状态机转换到发送姿态四元数数据状态；
在发送姿态四元数数据状态，发送飞行器的姿态四元数到第一RS422收发器(4-1)，然后状态机转换到查询状态。
9.根据权利要求4所述的具有参数注入功能的星敏感器模拟方法，其特征在于模拟器工作状态管理状态机(2-3)在读取故障数据状态后，根据所述故障类型数据和故障持续时间设置状态机的工作状态及状态持续时间的过程为：若故障类型数据等于0或故障持续时间数据等于0，则状态机设置模拟器工作状态为“正常”；若故障类型数据不等于0且故障持续时间数据不等于0，则状态机设置模拟器工作状态为“故障”，设置完毕后根据故障持续时间数据进行延时，延时完毕后状态机设置模拟器工作状态为“正常”。
具有参数注入功能的星敏感器模拟方法
技术领域
背景技术
发明内容
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。
具体实施方式
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