[发明专利]微小卫星编队系统的仿真验证平台及实现方法

权利要求书

1.一种微小卫星编队系统的仿真验证平台，其特征在于，包括：用于下载仿真模型和进行仿真数据监控的仿真与验证主控平台（1）、仿真主星（2）、多个仿真从星（3）和与多个仿真从星（3）相对应的多个卫星控制器（4），其中，所述的仿真主星（2）和多个仿真从星（3）通过以太网与仿真与验证主控平台（1）进行通信，所述的仿真主星（2）与多个卫星控制器（4）通过无线Wifi通信，所述的多个仿真从星（3）与多个卫星控制器（4）一一对应的通过RS232接口相连接。

2.根据权利要求1所述的微小卫星编队系统的仿真验证平台，其特征在于，所述的卫星控制器（4）包括有主控制器（5），与主控制器（5）通过RS232串口相连的Wifi无线通信模块（6），与主控制器（5）相连的辅控制器（7）以及分别向主控制器（5）和辅控制器（7）提供电源的电源模块（8），其中主控制器（5）通过Wifi无线通信模块（6）与所述的仿真主星（2）进行通信，所述的辅控制器（7）的输出通过RS232串口连接所对应的卫星控制器（4）。

3.根据权利要求1所述的微小卫星编队系统的仿真验证平台，其特征在于，所述的辅控制器（7）包括有FPGA辅控制器（7a），分别与FPGA辅控制器（7a）相连的由3片SN74ALVC164245芯片组成电压匹配电路（7b）和由ADUM1400芯片构成的电压隔离电路（7c），其中，所述的3片SN74ALVC164245芯片分别对应的通过控制线、数据线和地址线连接主控制器（5），所述的ADUM1400芯片通过RS232串口连接所对应的卫星控制器（4）。

4.一种用于权利要求1所述的微小卫星编队系统的仿真验证平台的运行方法，其特征在于，通过仿真与验证主控平台启动仿真进程，提供编队任务的初始化条件，构建主从结构的实时仿真环境；仿真主星运行编队控制软件，通过无线通讯方式发送控制指令到控制器，控制器经过仿真计算通过串口发送控制信号给仿真从星，仿真从星模拟卫星动力学模型和环境模型，提供卫星的状态信息，与卫星控制器形成控制闭环，仿真数据回传到仿真与验证主控平台上，通过数据库，进行统一的管理和分析；

其中，所述的仿真与验证主控平台（1）的运行方法包括如下步骤：

1）建立仿真与验证主控平台与仿真主星和仿真从星的连接，并下载实时仿真程序；

2）初始化设置；

3）启动实时仿真；

4）判断是否发布新任务，是则进入下一步骤，否则进入步骤6）；

5）发布编队任务至仿真主星；

6）进行仿真监控，并判断仿真是否结束，是则进入下一步骤，否则返回步骤4）；

7）断开仿真与验证主控平台与仿真主星和仿真从星的连接；

8）进行仿真数据管理；

所述的卫星控制器（4）的运行方法包括如下步骤：

1）接收仿真主星的参考指令和仿真从星的状态量；

2）根据所接收的参考指令和状态量采用滑模控制方法进行卫星控制模型运算；

3）根据运算结果发送卫星控制指令至仿真从星；

4）判断仿真是否结束，是则退出，否则返回该卫星控制器（4）运行方法的步骤1）继续运行。

5.根据权利要求4所述的用于微小卫星编队系统的仿真验证平台的运行方法，其特征在于，当仿真与验证主控平台启动实时仿真时，仿真主星运行如下步骤：

1）判断是否从接收串口接收到有新编队的任务，有则接收编队任务，否则进入下一步骤；

2）根据编队任务采用Legendre伪谱法进行轨迹规划运算；

3）通过发送串口分别向仿真与验证主控平台和卫星控制器发送仿真主星的参考指令；

4）判断仿真是否结束，是退出，否则返回步骤1）继续运行。

6.根据权利要求4所述的用于微小卫星编队系统的仿真验证平台的运行方法，其特征在于，当仿真与验证主控平台启动实时仿真时，仿真从星运行如下步骤：

1）通过接收串口接收卫星控制器的控制指令；

2）根据控制指令按照卫星的运动学和动力学模型计算出卫星的运动状态；

3）通过发送串口分别向仿真与验证主控平台和卫星控制器发送卫星状态信息；

4）判断仿真是否结束，是则退出，否则返回步骤1）。