[发明专利]姿轨控通用综合测试的控制力矩陀螺信号采集方法及系统

说明书

本发明提供了一种姿轨控通用综合测试的控制力矩陀螺信号采集方法及系统，包括：角动量计算步骤：根据控制力矩陀螺的真实的外框角度δ、外框转速和内转子转速ω_CMG，计算得到控制力矩陀螺基座坐标系下陀螺单机的角动量及变化率；卫星本体坐标系下角动量计算步骤：根据陀螺单机的角动量、变化率以及在卫星的布局关系得到对应的安装矩阵M，得出控制力矩陀螺在卫星本体坐标系ox_by_bz_b中的角动量H；地面动力学姿态仿真步骤：根据角动量H得到卫星姿态与卫星受到的内、外力矩之间的关系。本发明以模块化的方式设计了控制力矩陀螺信号的采集和传递方法，组成简单，各个模块可根据具体需求修改参数，以适应多类型卫星任务和多型号的控制力矩陀螺。

技术领域

本发明卫星姿轨控系统测试领域，涉及了一种卫星姿轨控通用综合测试的控制力矩陀螺信号采集方法及系统。

背景技术

卫星姿轨控分系统的测试工作是确保系统功能和性能符合整星任务要求的主要手段，是卫星研制中的重要环节。控制力矩陀螺作为高精度的卫星姿态控制执行机构，是卫星姿轨控分系统的重要组成部分。

而在地面姿轨控分系统测试过程中，控制力矩陀螺的状态变化多，不同型号的卫星对控制力矩陀螺的需求不同，这就导致测试中控制力矩陀螺的信号采集及引入动力学的设计状态复杂，占用了大量的人力及设备资源，严重影响了卫星的研制效率及成本。因此，需要形成通用型的控制力矩陀螺信号采集方法，以适用多型号的卫星姿轨控分系统的测试。

对卫星姿轨控测试的控制力矩陀螺信号采集方法进行了调研。王玉峰、谢军、王浩在“基于ATML标准的卫星控制系统通用化测试平台”(见《空间控制技术与应用》，2013年，06期，页码29-33)论文中提出一种标准的测试平台实现方案，文中提到将通用测试平台分为通用测试站、测试适配器、综合开发及运行环境三部分。通过ATML标准及面向信号的系统描述方式，使得测试需求和测试能力解耦。该文并未介绍通用化的控制力矩陀螺信号采集方法。

中国专利文献“小卫星姿态控制可靠性验证的仿真测试设备及其测试方法”(CN101344788A)中，介绍了卫星姿态控制可靠性验证的仿真测试设备及测试方法。文献中提出姿态控制系统的地面测试需对执行机构的信息进行采集，但未涉及具体的控制力矩陀螺信号采集方法。

中国专利文献“基于星上网的卫星姿态控制地面仿真测试系统及其测试方法”(CN101093387A)中，提出了一种测量传感器信号模拟方法。文献中提到，执行部件将实际的执行信息传递给地面动力学用于卫星姿态信息计算。但该方法中并未涉及到真实的控制力矩陀螺的位置、转速等信号采集后传递到动力学的具体步骤。

中国专利文献“一种卫星的姿态控制地面仿真测试系统”(105974907A)中，提供一种卫星的姿态控制地面仿真测试系统，包括了控制设备、仿真设备和采集模拟设备的硬件功能及实现的描述，但未涉及具体的控制力矩陀螺信号采集方法。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种姿轨控通用综合测试的控制力矩陀螺信号采集方法及系统。

根据本发明提供的一种姿轨控通用综合测试的控制力矩陀螺信号采集方法，包括：

角动量计算步骤：根据控制力矩陀螺的真实的外框角度δ、外框转速和内转子转速ω_CMG，计算得到控制力矩陀螺基座坐标系下陀螺单机的角动量及变化率；

卫星本体坐标系下角动量计算步骤：根据陀螺单机的角动量、变化率以及在卫星的布局关系得到对应的安装矩阵M，得出控制力矩陀螺在卫星本体坐标系ox_by_bz_b中的角动量H；

地面动力学姿态仿真步骤：根据角动量H得到卫星姿态与卫星受到的内、外力矩之间的关系。

优选地，所述角动量计算步骤包括：