[发明专利]一种小型便携式人控交会对接在轨训练系统

权利要求书

1.一种小型便携式人控交会对接在轨训练系统，其特征在于，包括姿态控制手柄、平移控制手柄、手柄安装支架、计算机、手柄采集盒、交会对接在轨训练软件模块；

姿态控制手柄、平移控制手柄为真实产品，通过手柄安装支架固定；

手柄采集盒为姿态控制手柄、平移控制手柄提供电源，并采集两个手柄的输出电压，输出给计算机；

交会对接在轨训练软件模块存储在计算机内，用以完成训练场景配置、训练过程控制、手柄指令发送、遥操作摄像机图像模拟、仪表参数显示、动力学模拟、姿态轨道模拟、数据传输与交换、训练过程数据视频记录及视频回放。

2.根据权利要求1所述的在轨训练系统，其特征在于，手柄安装支架包括手柄支架和止转板；手柄支架为整体片状造型，外露边导圆，上端设有固定手柄的安装螺钉，下端设有安装到工作台面的外露螺钉和蝶形螺母；手柄支架底部设凸台并压铆螺钉，顶部预留手柄安装螺纹孔；止转板预留凹槽，与手柄支架配合；止转板为整体长方体造型，外露边导圆。

3.根据权利要求1所述的在轨训练系统，其特征在于，该在轨训练系统允许参训人员自行设置在轨训练初始条件，并可正常初始条件范围内随机设定；初始条件一般包含初始相对位置、相对速度、相对姿态。

4.根据权利要求3所述的在轨训练系统，其特征在于，为了适应方便训练的初始条件设置，对设置的初始条件进行解析和转换，处理为动力学模型和控制模型能够直接处理的输入条件。

5.根据权利要求1所述的在轨训练系统，其特征在于，交会对接在轨训练软件模块包括用户注册登录模块、训练场景配置模块、训练过程控制模块、手柄指令采集模块、动力学模块、仪表显示模块、数据记录及回放模块；

用户注册登录模块用于区分不同参训人员的训练记录，供其创建训练任务、训练专项科目、管理自己训练数据、回放自己训练数据、修改密码；

训练场景配置模块用于创建训练场景；

训练过程控制模块用于控制当前训练任务的运行状态、暂停状态和停止状态；

手柄指令采集模块用于将手柄采集盒反馈的手柄电压信号传输给动力学模块；

动力学模块，用于进行控制器仿真和动力学仿真，真实反应追踪器对手柄的响应、追踪器姿轨控分系统控制策略，以及真实反应航天器的运动学和动力学模型；

仪表显示模块，用于手控指令发送管理、姿态矢量图显示、遥操作摄像机图像显示；

数据记录及回放模块用于管理训练数据，训练数据可导出用于回放，训练软件也可直接进行回放。

6.根据权利要求5所述的在轨训练系统，其特征在于，训练场景配置模块根据难易程度设置不同的初始条件，包含相对位置、相对速度、相对姿态、延迟时间、光照条件，能够根据训练目的挑选和填加。

7.根据权利要求5所述的在轨训练系统，其特征在于，为了适应方便训练的初始条件设置，交会对接在轨训练软件模块能够对参训人员的初始条件设置进行解析和转换，处理为动力学模型和控制模型能够直接处理的输入条件；包括：

根据相对姿态，计算追踪器本体相对目标器本体的相对姿态转换阵；

根据目标器轨道六要素、目标器轨道系姿态，计算目标器的惯性系姿态和姿态矩阵；

将目标器轨道要素转化为惯性系位置和速度；

依据相对姿态、目标器的惯性系姿态和姿态矩阵，求得追踪器惯性系姿态；

依据相对姿态、对接口系相对距离、对接口系相对速度求解惯性系下的相对距离和相对速度；

依据目标器惯性位置、惯性系下的相对距离和相对速度，求解得出追踪器的惯性系位置速度；

依据追踪器的惯性系位置速度求解得出追踪器的轨道六要素；

依据追踪器的惯性系姿态矩阵，求解得出追踪器的轨道系姿态。

8.根据权利要求5所述的在轨训练系统，其特征在于，训练场景配置模块中，预设典型目标器构型，即后向、径向、四象限、二象限对接口按照目标器构型规律组合配置好了不同构型，供参训人员选取；参训人员还按照预定规则，为目标器每一个对接口设置停靠的航天器。