[发明专利]一种基于光信号的整星级恒星敏感器测试系统及方法

说明书

一种基于光信号的整星级恒星敏感器测试系统及方法，该方法是在整星级测试时，通过在恒星敏感器光学探头部分安装动态星模，实现基于光信号的数据传输，从而与地面测试系统配合，完成恒星敏感器的开路测试与闭路测试。该方法可以完整的考核到从恒星敏感器光学探头到控制计算机的通路，不跳过任何一个部件，并通过数管上行指令注入命令与动力学指令的配合，实现高精度的以恒星敏感器为输入的整星级控制分系统闭路测试，可以精确地进行对恒星敏感器的输入与输出的比对，并查看在星敏控制模式中的恒星敏感器运行情况，解决了以往整星测试中无法全面的验证恒星敏感器从光学探头到控制计算机传输通路的动态响应问题。

技术领域

本发明属于航天器整星级综合测试领域，涉及一种利用动态星模完成整星级恒星敏感器开路测试与闭路测试的方法，主要应用于整星级控制分系统测试中。

背景技术

恒星敏感器是根据双矢量定姿原理，通过敏感恒星辐射来测定卫星相对于惯性坐标系的三轴姿态，是卫星姿态控制系统的重要组成部分，它为系统提供卫星姿态数据，并可以修正陀螺漂移。恒星敏感器一般包括星敏线路盒和星敏光学探头。

以往整星级的控制分系统中关于恒星敏感器的测试，或是通过模拟星敏线路盒电信号，将对应的星敏四元数通过电缆直接发送给星上计算机，或是模拟经星敏光学探头的星图数据输出格式，将星图数字信号传送给星敏线路盒，进而引入控制分系统姿态控制，测试范围都没有覆盖到星敏光学探头。另外还有采用静态星模的测试方法，将其安装于恒星敏感器光学探头上，模拟真正的星图光信号，然而静态星模与控制推进地面测试系统分离，通过专业人员手动转动星模探头，仅能查看星敏在当前时刻固定指向的静态响应是否正确。

可以看出，不论采用以上哪种方法，都无法覆盖到从星敏光学探头到线路盒再到星上控制计算机的整个通路的实时动态响应要求。虽然可以通过静态星模专项测试覆盖到星敏探测全通路，但无法进行精确的数值比对，而且无法验证星敏在闭路测试中的动态响应性能。

发明内容

本发明的目的就在于：提供了一种基于光信号的整星级恒星敏感器测试系统及方法，通过开路测试与闭路测试，可以精确地进行对恒星敏感器的输入与输出的比对，并查看在星敏控制模式中的恒星敏感器运行情况，解决了以往整星测试中无法全面的验证恒星敏感器从光学探头到控制计算机传输通路的动态响应问题。

本发明的技术方案为：一种基于光信号的整星级恒星敏感器测试系统，包括地面测试系统、动态星模；动态星模，包括：光学探头、电子星图计算机；

测试对象为恒星敏感器；整星级测试时，将动态星模的光学探头安装在恒星敏感器光学探头遮光罩上，动态星模的电子星图计算机接入地面测试系统，地面测试系统中预存的动力学软件根据卫星姿态，计算动力学星敏四元数，将动力学星敏四元数传输给动态星模的电子星图计算机；动态星模计算机将动力学星敏四元数实时转化为星空图像；动态星模光学探头将星空图像放映于恒星敏感器遮光罩内，模拟真实星空；

使用动态星模对恒星敏感器测试时，包括开路测试与闭路测试。其中，开路测试为：地面测试系统通过动力学指令设置动力学星敏四元数，与星上恒星敏感器反馈的四元数遥测进行计算，得到安装校准矩阵；将安装校准矩阵送至动态星模的电子星图计算机；动态星模的电子星图计算机矫正动态星模的光学探头安装所带来的偏差，对偏差矫正后的动力学星敏四元数与星上恒星敏感器反馈的四元数遥测的差值的绝对值进行判断，若差值的绝对值小于等于设定的阈值(阈值优选0.001)，则判定星敏的开路测试正常，否则判定星敏的开路测试不正常；

闭路测试为：地面测试系统通过动力学指令设置卫星的动力学轨道与时间，将动力学轨道递推一段时间得到星上轨道，然后通过卫星的数管指令配合遥控指令向卫星的控制计算机注入星上轨道与时间，注入后，星上转为采用星敏控姿的模式，查看恒星敏感器的动态响应，根据动态响应进行判断，若卫星的姿态收敛且满足控制精度要求，则判定闭路测试工作正常，否则，判定闭路测试工作不正常。

恒星敏感器测试的闭路测试中，将动力学轨道递推一段时间得到星上轨道，具体方法为：