[发明专利]非合作目标条件下闭环自主导航的试验系统

说明书

本发明提供了一种非合作目标条件下闭环自主导航的试验系统，包括地面测试系统，用于动态模拟出目标星和追踪星之间的相对距离和角度信息，及根据追踪星GNC系统输出的控制力矩或力计算出推力作用后的目标星和追踪星之间的相对距离和角度信息；非合作目标系统，用于根据相对距离和角度信息进行目标星与追踪星的相对距离和角度的模拟；追踪星的跟瞄系统，用于测量与目标星的相对距离和角度数据并输出到追踪星GNC系统；追踪星GNC系统，用于根据自主导航算法和与目标星的相对距离和角度数据向地面测试系统输出控制力矩或力。本发明能够保证数据的连续性，精确地完成闭环自主导航试验。

技术领域

本发明涉及卫星半物理试验策略及实现方法，特别是当目标为非合作性质的目标情况下，利用跟瞄系统作为星间相对位置测量敏感器使用时的闭环自主导航的试验系统。

背景技术

光电和雷达跟瞄是两种应用于空间针对非合作目标进行搜索、捕获、跟踪的跟瞄设备，连续测量星间相对角度和相对距离信息，提供给GNC分系统进行相对导航计算，是实现GNC分系统自主相对导航的基础。

在车辆、航海等方面，尤其是远程军事武器方面，自主导航技术已经得到广泛应用。但是对于追踪卫星与非合作目标卫星间，尤其对于低轨高速运动的卫星间的闭环自主导航技术尚属首例。

跟瞄系统的性能和与GNC系统协调配合导航能力需要在地面充分试验验证，这种有跟瞄设备参加的试验系统在国内是首次实现应用，试验策略也是首次尝试，目前没有发现其他能够满足非合作目标条件下闭环自主导航试验的系统，也没有发现同本发明类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种非合作目标条件下闭环自主导航的试验系统，能够在存在跟瞄系统及相匹配的目标模拟器的条件下，将跟瞄系统接入试验系统，从而精确地完成闭环自主导航试验。

为解决上述问题，本发明提供一种非合作目标条件下闭环自主导航的试验系统，包括：

构成闭环仿真的地面测试系统、非合作目标系统、追踪星的跟瞄系统以及追踪星GNC系统，

所述地面测试系统，用于通过动力学软件对非合作目标系统的飞行情况进行数学建模得到目标星和追踪星之间的相对距离和角度信息，并将所述相对距离和角度信息发送到非合作目标系统，及根据地面测试系统输出的控制力矩或力计算出推力作用后的目标星和追踪星之间的相对距离和角度信息，并将推力作用后的目标星和追踪星之间的相对距离和角度信息在下一个节拍继续输出至非合作目标系统；

所述非合作目标系统，用于根据所述相对距离和角度信息或进行与追踪星的相对距离和角度的模拟，所述非合作目标系统包括雷达目标模拟器、雷达目标模拟器控制计算机、光电目标模拟器、光电目标模拟器控制计算机、激光距离模拟器控制计算机和分别放置雷达跟瞄和光电跟瞄的雷达双轴转台和光电双轴转台、与雷达双轴转台和光电双轴转台连接的双轴转台控制计算机；

所述追踪星的跟瞄系统，用于测量与目标星的相对距离和角度数据并输出到追踪星GNC系统，包括雷达跟瞄和光电跟瞄；

所述追踪星GNC系统，即导航、制导与控制系统，用于提供自主导航算法、测量追踪星的绝对姿态信息和根据自主导航算法和从所述追踪星的跟瞄系统接收的与目标星的相对距离和角度数据向所述地面测试系统输出控制力矩或力，追踪星GNC系统包括负责自主导航算法的核心——星载计算机，负责测量追踪星的绝对姿态信息的测量敏感器群，负责输出控制力矩或力的执行机构群。

进一步的，在上述系统中，所述雷达跟瞄解算姿态的顺序是先俯仰角后方位角，光电跟瞄解算姿态的顺序是先方位角后俯仰角。

进一步的，在上述系统中，所述雷达跟瞄及雷达目标模拟器安置于微波暗室内，光电跟瞄及光电目标模拟器安置于光学暗室内。