技术领域
[0001] 本
发明涉及卫星控制领域，特别是涉及一种自主轨道控制算法的验证系统。
背景技术
[0002] 卫星在轨运行期间，一般采用星-地大回路进行卫星
姿态和轨道控制，按照给定的控制规律产生或发出控制指令，并通过星载执行机构产生对卫星的控制
力和力矩。由于受卫星任务的约束，轨道控制不能采用传统的星-地大回路控制方式，不依靠地面干预，完全由星载仪器实现自主控制。因此，需在地面搭建并验证自主轨道控制系统。
[0003] 自主轨道控制系统中运行有自主轨道控制算法，自主轨道控制算法对于卫星的控制具有关键的作用，所以在将自主轨道控制算法应用到卫星以及轨道的控制之前，需要对其有效性进行验证。
发明内容
[0004] 鉴于以上所述
现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种自主轨道控制算法的验证系统，用于解决现有技术中不能有效的在地面对自主轨道控制算法进行验证的问题。
[0005] 为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种自主轨道控制算法的验证系统，包括：仿真计算机，用以预先设置姿态动力学程序以及轨道动力学程序，且根据接收的控制指令生成当前姿态数据以及当前轨道数据以响应所述控制指令，其中，所述控制指令包括姿态控制信息和轨道控制信息，且根据所述姿态动力学程序以及轨道动力学程序，生成姿态数据和轨道数据；星载计算机，运行预设的自主轨道控制算法，用以依据预设的姿态数据和轨道数据，向所述仿真计算机发送所述控制指令，且用以获取所述仿真计算机响应的当前姿态数据以及当前轨道数据，并将当前姿态数据以及当前轨道数据以及所述预设的姿态数据和轨道数据进行比较，同时再次向仿真计算机发送控制指令进行闭环控制；导航星
模拟器，用以获取所述仿真计算机的轨道数据，且对所述轨道数据进行处理，以进行发送；GPS接收机，用以接收所述导航星模拟器发送的所述轨道数据，以根据所述轨道数据进行
定位解算，以生成当前
位置速度信息，并向所述星载计算机反馈。
[0006] 于本发明一具体
实施例中，所述星载计算机还用以根据将当前姿态数据以及当前轨道数据以及所述预设的姿态数据和轨道数据进行比较的比较结果进行闭环控制，从控制后的姿态、轨道数据来判断所述自主轨道控制算法是否有效。
[0007] 于本发明一具体实施例中，所述验证系统还包括
数据采集仪，与所述仿真计算机和所述星载计算机电连接，用以将获取的所述当前姿态数据以及当前轨道数据向所述星载计算机发送，或者用以将获取的所述控制指令向所述仿真计算机发送。
[0008] 于本发明一具体实施例中，所述数据采集仪与所述仿真计算机通过各自包含的光纤反射内存卡进行通信。
[0009] 于本发明一具体实施例中，所述验证系统还包括控制前端，与所述仿真计算机和所述导航星模拟器连接，用以将所述仿真计算机发送的轨道数据向所述导航星模拟器发送。
[0010] 于本发明一具体实施例中，所述控制前端以及所述仿真计算机通过各自包含的光纤反射内存卡进行通信。
[0011] 于本发明一具体实施例中，所述控制前端以及所述导航星模拟器通过预设的网络进行通信。
[0012] 于本发明一具体实施例中，所述GPS接收机以及所述星载计算机通过CAN总线进行通信。
[0013] 于本发明一具体实施例中，所述导航星模拟器通过射频模
块将所述轨道数据发送给所述GPS接收机。
[0014] 于本发明一具体实施例中，还包括一个比较模块，用以将输入所述导航星模拟器的轨道数据与输出所述导航星模拟器的轨道数据进行比较，以根据所述比较结果判断所述自主轨道控制算法运行的
精度。
[0015] 如上所述，本发明的自主轨道控制算法的验证系统，通过仿真计算机、星载计算机、导航星模拟器、以及GPS接收机在地面搭建自主轨道控制闭环测试系统，其中，根据将仿真计算机反馈的当前姿态数据以及当前轨道数据以及所述预设的姿态数据和轨道数据进行比较的比较结果进行闭环控制，从控制后的姿态、轨道数据来判断所述自主轨道控制算法是否有效。本发明可以在地面搭建测试系统，对自主轨道控制算法运行的有效性和精确性进行验证。
附图说明
[0016] 图1显示为本发明的自主轨道控制算法的验证系统在一具体实施例中的模块示意图。
[0017] 图2显示为本发明的自主轨道控制算法的验证系统在一具体实施例中的应用示意图。
[0018] 元件标号说明
[0019] 1 自主轨道控制算法的验证系统
[0020] 11 仿真计算机
[0021] 12 星载计算机
[0022] 13 导航星模拟器
[0023] 14 GPS接收机
具体实施方式
[0024] 以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，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发明的其他优点与功效。本发明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，在没有背离本发明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合。
[0025] 需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0026] 请参阅图1，显示为本发明的自主轨道控制算法的验证系统在一具体实施例中的结构示意图。所述自主轨道控制算法的验证系统1包括：仿真计算机11、星载计算机12、导航星模拟器13、以及GPS接收机14。
[0027] 所述仿真计算机11用以预先设置姿态动力学程序以及轨道动力学程序，且根据接收的控制指令生成当前姿态数据以及当前轨道数据以响应所述控制指令，其中，所述控制指令包括姿态控制信息和轨道控制信息，且根据所述姿态动力学程序以及轨道动力学程序，生成姿态轨道数据；所述仿真计算机11仿真卫星运行的真实环境，并预先设置有执行策略，所述仿真计算机11在接收到所述星载计算机12发送的启动命令后，开始执行所述执行策略，所述执行策略例如包括姿态动力学程序以及轨道动力学程序。
[0028] 所述星载计算机12，运行预设的自主轨道控制算法，用以依据预设的姿态数据和轨道数据，向所述仿真计算机11发送所述控制指令，且用以获取所述仿真计算机11响应的当前姿态数据以及当前轨道数据，并将当前姿态数据以及当前轨道数据以及所述预设的姿态数据和轨道数据进行比较，通过算法
迭代进行控制。
[0029] 所述导航星模拟器13用以获取所述仿真计算机的轨道数据，且对所述轨道数据进行处理，以进行发送；所述导航星模拟器13还用以通过
软件建立场景，设置轨道初始值，即导航星模拟器13在开启运行的时候，会自动获取一个已经设置好的轨道初始值。其中，所述处理包括根据所述轨道数据对轨道初始值的调整等。
[0030] 所述GPS接收机14用以接收所述导航星模拟器13发送的所述轨道数据，以根据所述轨道数据进行定位解算，以生成当前位置信息，并向所述星载计算机12反馈。
[0031] 于本发明一具体是示例中，例如当星上时间到达分离点时刻，所述星载计算机12向所述仿真计算机11发送软件分离指令，以同时启动所述姿态动力学程序以及轨道动力学程序，将生成的轨道数据传输给所述导航星模拟器13。
[0032] 进一步的，所述星载计算机12按照预先给定的控制策略运行，发出相应的指令产生推力，所述姿态动力学程序以及轨道动力学程序按照相应的指令进行控制，实时将变化的轨道数据通过导航星模拟器13发送给所述GPS接收机14，而所述GPS接收14机进行定位解算，生成卫星当前的位置和速度，并将当前的位置、速度、以及轨道数据反馈给所述星载计算机12，从而形成闭环的自主轨道控制系统。
[0033] 于本发明另一具体实施例中，所述星载计算机12还用以根据将当前姿态数据以及当前轨道数据以及所述预设的姿态数据和轨道数据进行比较的比较结果来进行算法迭代，通过轨道及姿态的控制结果判断所述自主轨道控制算法是否有效。例如，经过算法的多次迭代，当当前姿态数据以及当前轨道数据与所述预设的姿态数据和轨道数据相差大于一
阈值时，说明所述自主轨道控制算法的运行失败，且，当当前姿态数据以及当前轨道数据与所述预设的姿态数据和轨道数据相差小于一阈值时，说明所述自主轨道控制算法的运行有效。
[0034] 于本发明一具体实施例中，所述验证系统1还包括数据采集仪，与所述仿真计算机11和所述星载计算机12电连接，用以将获取的所述当前姿态数据以及当前轨道数据向所述星载计算机发送，或者用以将获取的所述控制指令向所述仿真计算机11发送。
[0035] 于本发明一具体实施例中，所述数据采集仪与所述仿真计算机11通过各自包含的光纤反射内存卡进行通信。
[0036] 于本发明一具体实施例中，所述验证系统1还包括控制前端，与所述仿真计算机11和所述导航星模拟器13电连接，用以将所述仿真计算机11发送的轨道数据向所述导航星模拟器13发送。
[0037] 于本发明一具体实施例中，所述控制前端以及所述仿真计算机11通过各自包含的光纤反射内存卡进行通信。
[0038] 于本发明一具体实施例中，所述控制前端以及所述导航星模拟器13通过预设的网络进行通信，例如通过有线或无线网络进行通信。
[0039] 于本发明一具体实施例中，所述GPS接收机14以及所述星载计算机12通过CAN总线进行通信。
[0040] 于本发明一具体实施例中，所述导航星模拟器13通过射频模块将所述轨道数据发送给所述GPS接收机。
[0041] 于本发明一具体实施例中，还包括一比较模块，用以将输入所述导航星模拟器13的轨道数据与输出所述导航星模拟器13的轨道数据进行比较，以根据所述比较结果判断所述自主轨道控制算法运行的精度。
[0042] 请参阅图2，显示为本发明的自主轨道控制算法的验证系统在一具体实施例中的结构示意图。
[0043] 其中，星载计算机(控制计算机)：用于整星算法的运行。
[0044] 姿轨控仿真计算机：主要向星载计算机提供在轨的姿态和轨控数据，且向姿轨控前端提供轨道数据。包括姿态动力学、轨道动力学、以及GPS模拟等运行模块。
[0045] 数据采集仪：主要通过光纤反射内存卡将姿轨控仿真计算机的模拟量输出给星载计算机，同时接收星载计算机发出的指令。
[0046] 姿轨控前端，用于通过光纤反射内存卡接收姿轨控仿真计算机的输出的轨道数据，且通过网口将轨道数据传输给导航星模拟器。
[0047] 导航星模拟器：导航星模拟器软件将接收到轨道数据进行内部运算，并将经过运算的轨道数据通过射频传递给GPS接收机，从而实现卫星的轨道确定，并将当前位置信息向星载计算机反馈。
[0048] 在一具体实施例中，且根据图2搭建的测试环境进行测试的步骤如下：
[0049] 1)星上软件程序运行
[0050] 2)导航星模拟器软件运行
[0051] 远程系统控制导航星模拟器软件建立场景，设置轨道初始值，运行软件。
[0052] 3)姿轨控动力学程序运行
[0053] 当星上时间到达分离点时刻，发送软件分离指令，同时启动姿轨控动力学程序，将轨道数据传输给导航星模拟器软件。
[0054] 星上软件程序按照预先给定的控制策略运行，发出相应的指令产生推力，姿轨控动力学按照相应的指令进行控制，实时将变化的轨道数据通过导航星模拟器发送给GPS接收机，而GPS接收机进行定位解算，将当前轨道数据反馈给星载计算机，形成闭环的自主轨道控制系统。
[0055] 综上所述，本发明的自主轨道控制算法的验证系统，通过仿真计算机、星载计算机、导航星模拟器、以及GPS接收机在地面搭建自主轨道控制闭环测试系统，其中，根据将仿真计算机反馈的当前姿态数据以及当前轨道数据以及所述预设的姿态数据和轨道数据进行比较的比较结果进行闭环控制，从控制后的姿态、轨道数据来判断所述自主轨道控制算法是否有效。本发明可以在地面搭建测试系统，对自主轨道控制算法运行的有效性和精确性进行验证。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0056] 上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的
权利要求所涵盖。
