專利名稱：一種驗(yàn)證衛(wèi)星編隊(duì)的三軸氣浮臺(tái)導(dǎo)引方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及航天測(cè)控領(lǐng)域，具體涉及一種驗(yàn)證衛(wèi)星編隊(duì)的三軸氣浮臺(tái)導(dǎo)引方法。
背景技術(shù)：
衛(wèi)星控制系統(tǒng)全物理仿真是研制衛(wèi)星控制過程中特有的一種仿真方法，它利用三 軸氣浮轉(zhuǎn)臺(tái)作為運(yùn)動(dòng)模擬器，又稱氣浮臺(tái)仿真。衛(wèi)星控制系統(tǒng)全物理仿真采用三軸氣浮臺(tái) 模擬衛(wèi)星本體作為控制對(duì)象，控制系統(tǒng)采用衛(wèi)星控制系統(tǒng)實(shí)物進(jìn)行仿真。空間飛行器進(jìn)行 全物理仿真時(shí)，需要在地面上模擬失重或無阻力等重要的空間環(huán)境，采用氣浮臺(tái)仿真是較 為理想的一種手段，能很好地模擬這種空間環(huán)境且易于在地面實(shí)現(xiàn)，所以得到了廣泛應(yīng)用。三軸氣浮轉(zhuǎn)臺(tái)通過壓縮空氣在氣浮軸承與軸承座之間形成氣膜，使臺(tái)體浮于空 中，實(shí)現(xiàn)近似無摩擦的相對(duì)運(yùn)動(dòng)條件，從而實(shí)現(xiàn)模擬衛(wèi)星在外層空間所受干擾力矩很小的 力學(xué)環(huán)境。利用三軸氣浮臺(tái)仿真能夠在地面上模擬剛體衛(wèi)星的姿態(tài)和軌道運(yùn)動(dòng)。衛(wèi)星編隊(duì)飛行是目前國際航天動(dòng)力學(xué)與控制領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，最初是由美國空軍 和美國國家航空航天局提出的。所述的衛(wèi)星編隊(duì)是指由若干顆衛(wèi)星在飛行中組成特定的隊(duì) 形，并保持較近的距離，其功能上相當(dāng)于一顆巨大的虛擬衛(wèi)星。與單顆衛(wèi)星相比，衛(wèi)星編隊(duì) 可使每顆衛(wèi)星的功能簡(jiǎn)化，成本降低。利用多顆衛(wèi)星協(xié)作，可獲得單星無法具有的優(yōu)勢(shì)。衛(wèi)星編隊(duì)飛行的全物理仿真是衛(wèi)星控制系統(tǒng)全物理仿真中較為復(fù)雜的情況，對(duì)于 所述的衛(wèi)星編隊(duì)飛行，要求多顆模擬衛(wèi)星間要有姿態(tài)和軌道的協(xié)調(diào)，多顆模擬衛(wèi)星協(xié)調(diào)起 來比較較復(fù)雜，不易實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星編隊(duì)飛行的導(dǎo)引，目前，關(guān)于衛(wèi)星編隊(duì)的三軸氣浮臺(tái)引導(dǎo)方法 沒有相關(guān)的研究。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為解決多顆模擬衛(wèi)星之間協(xié)調(diào)復(fù)雜的問題，提供了一種驗(yàn)證衛(wèi)星 編隊(duì)的三軸氣浮臺(tái)導(dǎo)引方法。本發(fā)明是通過下述方案予以實(shí)現(xiàn)的一種驗(yàn)證衛(wèi)星編隊(duì)的三軸氣浮臺(tái)導(dǎo)引方法， 所述方法基于一個(gè)包括有三個(gè)三軸氣浮臺(tái)的仿真平臺(tái)實(shí)現(xiàn)，分別采用三個(gè)三軸氣浮臺(tái)作為 三顆模擬衛(wèi)星，仿真平臺(tái)的控制臺(tái)控制三軸氣浮臺(tái)運(yùn)動(dòng)，
應(yīng)用所述仿真平臺(tái)驗(yàn)證衛(wèi)星編隊(duì)的三軸氣浮臺(tái)導(dǎo)引方法為
步驟一、將三顆模擬衛(wèi)星分別設(shè)定為主星、第一從星及第二從星，并確定各模擬衛(wèi)星的 運(yùn)動(dòng)模式；
步驟二、根據(jù)每個(gè)模擬衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)模式，控制臺(tái)預(yù)先設(shè)定各個(gè)模擬衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)軌跡參 數(shù)，規(guī)劃第一從星及第二從星的運(yùn)動(dòng)軌跡；
步驟三、實(shí)時(shí)測(cè)量各顆模擬衛(wèi)星在所述的仿真平臺(tái)上的實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)，所述的實(shí)時(shí)測(cè) 量數(shù)據(jù)是指每顆模擬星的位置數(shù)據(jù)、角度數(shù)據(jù)和角速度數(shù)據(jù)；并將實(shí)時(shí)測(cè)量獲得的實(shí)時(shí)測(cè) 量數(shù)據(jù)在各顆模擬衛(wèi)星之間以及各顆模擬衛(wèi)星與控制臺(tái)之間進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸；
控制臺(tái)根據(jù)獲得的實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)分別對(duì)第一從星及第二從星進(jìn)行導(dǎo)引，控制臺(tái)對(duì)第一從星及第二從星的導(dǎo)引方法相同，具體導(dǎo)引方法為
步驟三一、控制臺(tái)根據(jù)待導(dǎo)引的從星的運(yùn)動(dòng)軌跡以及當(dāng)前時(shí)刻待導(dǎo)引的從星的位置數(shù) 據(jù)，確定待導(dǎo)引的從星的當(dāng)前運(yùn)動(dòng)目標(biāo)點(diǎn)；
步驟三二、控制臺(tái)計(jì)算并獲得待導(dǎo)引的從星的當(dāng)前時(shí)刻的位置與該從星的當(dāng)前運(yùn)動(dòng)目 標(biāo)點(diǎn)間的距離；
步驟三三、控制臺(tái)判斷步驟三二中確定的待導(dǎo)引的從星的當(dāng)前位置與該從星的當(dāng)前運(yùn) 動(dòng)目標(biāo)點(diǎn)間的距離是否小于預(yù)先設(shè)定的系統(tǒng)允許偏差值，判斷結(jié)果為是，執(zhí)行步驟三四，判 斷結(jié)果為否，執(zhí)行步驟三五；
步驟三四、根據(jù)帶引導(dǎo)從星的運(yùn)動(dòng)軌跡，控制臺(tái)判斷該從星的飛行任務(wù)是否完成，判斷 結(jié)果為是，執(zhí)行結(jié)束指令，判斷結(jié)果為否，執(zhí)行步驟三六；
步驟三五、調(diào)整待導(dǎo)引的從星的運(yùn)動(dòng)方向，使該從星向當(dāng)前運(yùn)動(dòng)目標(biāo)點(diǎn)飛行，返回步驟 -----；
步驟三六、確定待導(dǎo)引的從星的下一運(yùn)動(dòng)目標(biāo)點(diǎn)，并將所述的下一運(yùn)動(dòng)目標(biāo)點(diǎn)定義為 該從星的當(dāng)前運(yùn)動(dòng)目標(biāo)點(diǎn)，返回步驟三二。本發(fā)明基于一個(gè)包括有三個(gè)三軸氣浮臺(tái)的仿真平臺(tái)實(shí)現(xiàn)，所述的仿真平臺(tái)分別采 用三個(gè)三軸氣浮臺(tái)模擬三顆衛(wèi)星，仿真平臺(tái)的控制臺(tái)控制三軸氣浮臺(tái)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星 編隊(duì)飛行的全物理仿真。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星編隊(duì)飛行全物理仿真過程中對(duì)三顆模擬衛(wèi)星即 三軸氣浮臺(tái)的導(dǎo)引，使得模擬衛(wèi)星分別按照預(yù)定的仿真方案所規(guī)劃的軌跡運(yùn)動(dòng)。首先，確定 各顆模擬衛(wèi)星的功能，結(jié)合編隊(duì)飛行任務(wù)確定模擬衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)模式；之后，根據(jù)測(cè)量得到的 各顆模擬衛(wèi)星的實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)和確定的模擬衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)模式，規(guī)劃的各顆模擬衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng) 軌跡；結(jié)合實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)確定當(dāng)前運(yùn)動(dòng)目標(biāo)點(diǎn)的位置；根據(jù)實(shí)際仿真平臺(tái)條件和控制系統(tǒng) 性能確定系統(tǒng)允許偏差值；實(shí)時(shí)計(jì)算模擬衛(wèi)星到當(dāng)前運(yùn)動(dòng)目標(biāo)點(diǎn)的距離，當(dāng)所述距離小于 系統(tǒng)允許偏差值時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)所規(guī)劃的運(yùn)動(dòng)軌跡給出下一目標(biāo)點(diǎn)。通過這樣依次給出當(dāng)前 運(yùn)動(dòng)目標(biāo)點(diǎn)的方法導(dǎo)引各模擬衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)直到系統(tǒng)要求結(jié)束。本發(fā)明所述的導(dǎo)引方法通過對(duì)每顆模擬衛(wèi)星進(jìn)行規(guī)劃和導(dǎo)引來一步步實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng) 全過程使得整個(gè)仿真過程易實(shí)現(xiàn)、計(jì)算量小且簡(jiǎn)化了控制方案，所述的導(dǎo)引方法適用范圍


圖1是應(yīng)用所述仿真平臺(tái)驗(yàn)證衛(wèi)星編隊(duì)的三軸氣浮臺(tái)導(dǎo)引方法；圖2是控制臺(tái)對(duì) 待引導(dǎo)從星的導(dǎo)引方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一下面結(jié)合圖1及圖2具體說明本實(shí)施方式。一種驗(yàn)證衛(wèi)星編隊(duì) 的三軸氣浮臺(tái)導(dǎo)引方法，所述方法基于一個(gè)包括有三個(gè)三軸氣浮臺(tái)的仿真平臺(tái)實(shí)現(xiàn)，分別 采用三個(gè)三軸氣浮臺(tái)作為三顆模擬衛(wèi)星，仿真平臺(tái)的控制臺(tái)控制三軸氣浮臺(tái)運(yùn)動(dòng)，
應(yīng)用所述仿真平臺(tái)驗(yàn)證衛(wèi)星編隊(duì)的三軸氣浮臺(tái)導(dǎo)引方法為
步驟一、將三顆模擬衛(wèi)星分別設(shè)定為主星、第一從星及第二從星，并確定各模擬衛(wèi)星的 運(yùn)動(dòng)模式；步驟二、根據(jù)每個(gè)模擬衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)模式，控制臺(tái)預(yù)先設(shè)定各個(gè)模擬衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)軌跡參 數(shù)，規(guī)劃第一從星及第二從星的運(yùn)動(dòng)軌跡；
步驟三、實(shí)時(shí)測(cè)量各顆模擬衛(wèi)星在所述的仿真平臺(tái)上的實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)，所述的實(shí)時(shí)測(cè) 量數(shù)據(jù)是指每顆模擬星的位置數(shù)據(jù)、角度數(shù)據(jù)和角速度數(shù)據(jù)；并將實(shí)時(shí)測(cè)量獲得的實(shí)時(shí)測(cè) 量數(shù)據(jù)在各顆模擬衛(wèi)星之間以及各顆模擬衛(wèi)星與控制臺(tái)之間進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸；
控制臺(tái)根據(jù)獲得的實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)分別對(duì)第一從星及第二從星進(jìn)行導(dǎo)引，控制臺(tái)對(duì)第一 從星及第二從星的導(dǎo)引方法相同，具體導(dǎo)引方法為
步驟三一、控制臺(tái)根據(jù)待導(dǎo)引的從星的運(yùn)動(dòng)軌跡以及當(dāng)前時(shí)刻待導(dǎo)引的從星的位置數(shù) 據(jù)，確定待導(dǎo)引的從星的當(dāng)前運(yùn)動(dòng)目標(biāo)點(diǎn)；
步驟三二、控制臺(tái)計(jì)算并獲得待導(dǎo)引的從星的當(dāng)前時(shí)刻的位置與該從星的當(dāng)前運(yùn)動(dòng)目 標(biāo)點(diǎn)間的距離；
步驟三三、控制臺(tái)判斷步驟三二中確定的待導(dǎo)引的從星的當(dāng)前位置與該從星的當(dāng)前運(yùn) 動(dòng)目標(biāo)點(diǎn)間的距離是否小于預(yù)先設(shè)定的系統(tǒng)允許偏差值，判斷結(jié)果為是，執(zhí)行步驟三四，判 斷結(jié)果為否，執(zhí)行步驟三五；
步驟三四、根據(jù)帶引導(dǎo)從星的運(yùn)動(dòng)軌跡，控制臺(tái)判斷該從星的飛行任務(wù)是否完成，判斷 結(jié)果為是，執(zhí)行結(jié)束指令，判斷結(jié)果為否，執(zhí)行步驟三六；
步驟三五、調(diào)整待導(dǎo)引的從星的運(yùn)動(dòng)方向，使該從星向當(dāng)前運(yùn)動(dòng)目標(biāo)點(diǎn)飛行，返回步驟 -----；
步驟三六、確定待導(dǎo)引的從星的下一運(yùn)動(dòng)目標(biāo)點(diǎn)，并將所述的下一運(yùn)動(dòng)目標(biāo)點(diǎn)定義為 該從星的當(dāng)前運(yùn)動(dòng)目標(biāo)點(diǎn)，返回步驟三二。本實(shí)施方式基于一個(gè)包括有三個(gè)三軸氣浮臺(tái)的仿真平臺(tái)實(shí)現(xiàn)，所述的仿真平臺(tái)分 別采用三個(gè)三軸氣浮臺(tái)模擬三顆衛(wèi)星，仿真平臺(tái)的控制臺(tái)控制三軸氣浮臺(tái)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn) 衛(wèi)星編隊(duì)飛行的全物理仿真。本實(shí)施方式實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星編隊(duì)飛行全物理仿真過程中對(duì)三顆模 擬衛(wèi)星即三軸氣浮臺(tái)的導(dǎo)引，使得模擬衛(wèi)星分別按照預(yù)定的仿真方案所規(guī)劃的軌跡運(yùn)動(dòng)。 首先，確定各顆模擬衛(wèi)星的功能，結(jié)合編隊(duì)飛行任務(wù)確定模擬衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)模式；之后，根據(jù) 測(cè)量得到的各顆模擬衛(wèi)星的實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)和確定的模擬衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)模式，規(guī)劃的各顆模擬 衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)軌跡；結(jié)合實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)確定當(dāng)前運(yùn)動(dòng)目標(biāo)點(diǎn)的位置；根據(jù)實(shí)際仿真平臺(tái)條件 和控制系統(tǒng)性能確定系統(tǒng)允許偏差值；實(shí)時(shí)計(jì)算模擬衛(wèi)星到當(dāng)前運(yùn)動(dòng)目標(biāo)點(diǎn)的距離，當(dāng)所 述距離小于系統(tǒng)允許偏差值時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)所規(guī)劃的運(yùn)動(dòng)軌跡給出下一目標(biāo)點(diǎn)。通過這樣依 次給出當(dāng)前運(yùn)動(dòng)目標(biāo)點(diǎn)的方法導(dǎo)引各模擬衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)直到系統(tǒng)要求結(jié)束。本實(shí)施方式中仿真平臺(tái)可提供的范圍為6mX6m，模擬衛(wèi)星在限定的范圍內(nèi)模擬飛 行。本實(shí)施方式所述的導(dǎo)引方法通過對(duì)每顆模擬衛(wèi)星進(jìn)行規(guī)劃和導(dǎo)引來一步步實(shí)現(xiàn) 運(yùn)動(dòng)全過程使得整個(gè)仿真過程易實(shí)現(xiàn)、計(jì)算量小且簡(jiǎn)化了控制方案，所述的導(dǎo)引方法適用 范圍廣。
具體實(shí)施方式
二 本實(shí)施方式是對(duì)具體實(shí)施方式
一所述的一種驗(yàn)證衛(wèi)星編隊(duì)的三 軸氣浮臺(tái)導(dǎo)引方法的進(jìn)一步限定，在步驟一中，所述的各模擬衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)模式具體是指主 星在設(shè)定的位置上旋轉(zhuǎn)，第一從星及第二從星以主星所在位置為圓心，逆時(shí)針環(huán)繞的運(yùn)動(dòng) 模式飛行。
根據(jù)編隊(duì)飛行的任務(wù)要求和實(shí)現(xiàn)方式，衛(wèi)星編隊(duì)的模型有很多種，本實(shí)施方式中 采用的是主從星(Leader-Follower)模型。在編隊(duì)飛行任務(wù)中，確立一顆模擬衛(wèi)星為主星， 其余模擬衛(wèi)星被設(shè)定為從星。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式是對(duì)具體實(shí)施方式
一所述的一種驗(yàn)證衛(wèi)星編隊(duì)的三 軸氣浮臺(tái)導(dǎo)引方法的進(jìn)一步限定，步驟二中所述的各個(gè)模擬衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)軌跡參數(shù)是指，主 星所在位置、第一從星的運(yùn)動(dòng)軌跡的圓心和半徑、第二從星的運(yùn)動(dòng)軌跡的圓心和半徑。本實(shí)施方式中所述的從星相對(duì)于主星的運(yùn)動(dòng)軌跡稱為從星運(yùn)動(dòng)軌跡，從星運(yùn)動(dòng)軌 跡的不同形態(tài)形成了各種編隊(duì)的構(gòu)形。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式是對(duì)具體實(shí)施方式
三所述的一種驗(yàn)證衛(wèi)星編隊(duì)的三 軸氣浮臺(tái)導(dǎo)引方法的進(jìn)一步限定，步驟三一中所述的確定待導(dǎo)引的從星的當(dāng)前運(yùn)動(dòng)目標(biāo)點(diǎn) 的方法為
當(dāng)待導(dǎo)引的從星位于該從星的運(yùn)動(dòng)軌跡圓外時(shí)，從該從星所在當(dāng)前時(shí)刻的位置沿逆時(shí) 針方向向該從星的運(yùn)動(dòng)軌跡圓做切線，該切線在所述運(yùn)動(dòng)軌跡圓上的切點(diǎn)即確定為該從星 的當(dāng)前運(yùn)動(dòng)目標(biāo)點(diǎn)；
當(dāng)待導(dǎo)引的從星位于該從星的運(yùn)動(dòng)軌跡圓內(nèi)時(shí)，與該從星所在當(dāng)前時(shí)刻的位置距離最 近、且位于該從星的運(yùn)動(dòng)軌跡圓上的點(diǎn)即確定為該從星的當(dāng)前運(yùn)動(dòng)目標(biāo)點(diǎn)；
當(dāng)待導(dǎo)引的從星位于該從星的運(yùn)動(dòng)軌跡圓上時(shí)，該從星所在當(dāng)前時(shí)刻的位置即為當(dāng)前 運(yùn)動(dòng)目標(biāo)點(diǎn)。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式是對(duì)具體實(shí)施方式
二所述的一種驗(yàn)證衛(wèi)星編隊(duì)的三 軸氣浮臺(tái)導(dǎo)引方法的進(jìn)一步限定，在步驟三中，所述的每顆模擬星的位置數(shù)據(jù)和角度數(shù)據(jù) 采用位于仿真平臺(tái)上空的室內(nèi)相機(jī)及圖像分析計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)測(cè)量，所述的每顆模擬衛(wèi)星的角 速度數(shù)采用固定安裝在所述模擬衛(wèi)星上的陀螺儀傳感器進(jìn)行測(cè)量。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式是對(duì)具體實(shí)施方式
五所述的一種驗(yàn)證衛(wèi)星編隊(duì)的三 軸氣浮臺(tái)導(dǎo)引方法的進(jìn)一步限定，在步驟三中，實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)在各顆模擬衛(wèi)星之間以及各 顆模擬衛(wèi)星與控制臺(tái)之間進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸?shù)姆绞綖槟M衛(wèi)星之間采用藍(lán)牙無線數(shù)據(jù)傳輸方 式實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸，三顆模擬衛(wèi)星與控制臺(tái)之間采用仿真平臺(tái)上的無線路由器實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí) 數(shù)據(jù)傳輸。
具體實(shí)施方式
七本實(shí)施方式是對(duì)具體實(shí)施方式
一所述的一種驗(yàn)證衛(wèi)星編隊(duì)的三 軸氣浮臺(tái)導(dǎo)引方法的進(jìn)一步限定，步驟三三所述的系統(tǒng)允許偏差值的取值范圍為0.01 0. lm0本實(shí)施方式中所述的系統(tǒng)允許偏差值受仿真平臺(tái)條件、執(zhí)行機(jī)構(gòu)條件及設(shè)計(jì)的控 制系統(tǒng)性能等因素影響。
具體實(shí)施方式
八本實(shí)施方式是對(duì)具體實(shí)施方式
一所述的一種驗(yàn)證衛(wèi)星編隊(duì)的三 軸氣浮臺(tái)導(dǎo)引方法的進(jìn)一步限定，步驟三六中，所述的確定待導(dǎo)引的從星的下一目標(biāo)點(diǎn)的 方法為在待導(dǎo)引的從星的運(yùn)動(dòng)軌跡上選取下一運(yùn)動(dòng)目標(biāo)點(diǎn)，使得下一運(yùn)動(dòng)目標(biāo)點(diǎn)與當(dāng)前 運(yùn)動(dòng)目標(biāo)點(diǎn)間的圓弧所對(duì)應(yīng)的該從星運(yùn)動(dòng)軌跡的圓心角為15°。本實(shí)施方式中根據(jù)仿真平臺(tái)條件，第一從星與第二從星的導(dǎo)引方法相同，所述的 第一從星與第二從星之間存在一定距離，取模擬衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)軌跡上相鄰兩目標(biāo)點(diǎn)，相鄰兩目 標(biāo)點(diǎn)間的圓弧所對(duì)應(yīng)的圓心角為15°，而圓心角的取值受仿真平臺(tái)條件、執(zhí)行機(jī)構(gòu)條件及設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)性能等因素影響。 另外，本實(shí)施方式中，根據(jù)編隊(duì)飛行任務(wù)要求，主星也可做有規(guī)律的運(yùn)動(dòng)，根據(jù)主 星運(yùn)動(dòng)軌跡，進(jìn)而確定第一從星及第二從星的從星運(yùn)動(dòng)軌跡，導(dǎo)引第一從星及第二從星按 軌跡運(yùn)動(dòng)。
權(quán)利要求
一種驗(yàn)證衛(wèi)星編隊(duì)的三軸氣浮臺(tái)導(dǎo)引方法，所述方法基于一個(gè)包括有三個(gè)三軸氣浮臺(tái)的仿真平臺(tái)實(shí)現(xiàn)，分別采用三個(gè)三軸氣浮臺(tái)作為三顆模擬衛(wèi)星，仿真平臺(tái)的控制臺(tái)控制三軸氣浮臺(tái)運(yùn)動(dòng)，其特征是應(yīng)用所述仿真平臺(tái)驗(yàn)證衛(wèi)星編隊(duì)的三軸氣浮臺(tái)導(dǎo)引方法為步驟一、將三顆模擬衛(wèi)星分別設(shè)定為主星、第一從星及第二從星，并確定各模擬衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)模式；步驟二、根據(jù)每個(gè)模擬衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)模式，控制臺(tái)預(yù)先設(shè)定各個(gè)模擬衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)軌跡參數(shù)，規(guī)劃第一從星及第二從星的運(yùn)動(dòng)軌跡；步驟三、實(shí)時(shí)測(cè)量各顆模擬衛(wèi)星在所述的仿真平臺(tái)上的實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)，所述的實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)是指每顆模擬星的位置數(shù)據(jù)、角度數(shù)據(jù)和角速度數(shù)據(jù)；并將實(shí)時(shí)測(cè)量獲得的實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)在各顆模擬衛(wèi)星之間以及各顆模擬衛(wèi)星與控制臺(tái)之間進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸；控制臺(tái)根據(jù)獲得的實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)分別對(duì)第一從星及第二從星進(jìn)行導(dǎo)引，控制臺(tái)對(duì)第一從星及第二從星的導(dǎo)引方法相同，具體導(dǎo)引方法為步驟三一、控制臺(tái)根據(jù)待導(dǎo)引的從星的運(yùn)動(dòng)軌跡以及當(dāng)前時(shí)刻待導(dǎo)引的從星的位置數(shù)據(jù)，確定待導(dǎo)引的從星的當(dāng)前運(yùn)動(dòng)目標(biāo)點(diǎn)；步驟三二、控制臺(tái)計(jì)算并獲得待導(dǎo)引的從星的當(dāng)前時(shí)刻的位置與該從星的當(dāng)前運(yùn)動(dòng)目標(biāo)點(diǎn)間的距離；步驟三三、控制臺(tái)判斷步驟三二中確定的待導(dǎo)引的從星的當(dāng)前位置與該從星的當(dāng)前運(yùn)動(dòng)目標(biāo)點(diǎn)間的距離是否小于預(yù)先設(shè)定的系統(tǒng)允許偏差值，判斷結(jié)果為是，執(zhí)行步驟三四，判斷結(jié)果為否，執(zhí)行步驟三五；步驟三四、根據(jù)帶引導(dǎo)從星的運(yùn)動(dòng)軌跡，控制臺(tái)判斷該從星的飛行任務(wù)是否完成，判斷結(jié)果為是，執(zhí)行結(jié)束指令，判斷結(jié)果為否，執(zhí)行步驟三六； 步驟三五、調(diào)整待導(dǎo)引的從星的運(yùn)動(dòng)方向，使該從星向當(dāng)前運(yùn)動(dòng)目標(biāo)點(diǎn)飛行，返回步驟三二；步驟三六、確定待導(dǎo)引的從星的下一運(yùn)動(dòng)目標(biāo)點(diǎn)，并將所述的下一運(yùn)動(dòng)目標(biāo)點(diǎn)定義為該從星的當(dāng)前運(yùn)動(dòng)目標(biāo)點(diǎn)，返回步驟三二。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種驗(yàn)證衛(wèi)星編隊(duì)的三軸氣浮臺(tái)導(dǎo)引方法，其特征在于在 步驟一中，所述的各模擬衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)模式具體是指主星在設(shè)定的位置上旋轉(zhuǎn)，第一從星及 第二從星以主星所在位置為圓心，逆時(shí)針環(huán)繞的運(yùn)動(dòng)模式飛行。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種驗(yàn)證衛(wèi)星編隊(duì)的三軸氣浮臺(tái)導(dǎo)引方法，其特征在于步 驟二中所述的各個(gè)模擬衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)軌跡參數(shù)是指，主星所在位置、第一從星的運(yùn)動(dòng)軌跡的 圓心和半徑、第二從星的運(yùn)動(dòng)軌跡的圓心和半徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種驗(yàn)證衛(wèi)星編隊(duì)的三軸氣浮臺(tái)導(dǎo)引方法，其特征在于步 驟三一中所述的確定待導(dǎo)引的從星的當(dāng)前運(yùn)動(dòng)目標(biāo)點(diǎn)的方法為當(dāng)待導(dǎo)引的從星位于該從星的運(yùn)動(dòng)軌跡圓外時(shí)，從該從星所在當(dāng)前時(shí)刻的位置沿逆時(shí) 針方向向該從星的運(yùn)動(dòng)軌跡圓做切線，該切線在所述運(yùn)動(dòng)軌跡圓上的切點(diǎn)即確定為該從星 的當(dāng)前運(yùn)動(dòng)目標(biāo)點(diǎn)；當(dāng)待導(dǎo)引的從星位于該從星的運(yùn)動(dòng)軌跡圓內(nèi)時(shí)，與該從星所在當(dāng)前時(shí)刻的位置距離最 近、且位于該從星的運(yùn)動(dòng)軌跡圓上的點(diǎn)即確定為該從星的當(dāng)前運(yùn)動(dòng)目標(biāo)點(diǎn)；當(dāng)待導(dǎo)引的從星位于該從星的運(yùn)動(dòng)軌跡圓上時(shí)，該從星所在當(dāng)前時(shí)刻的位置即為當(dāng)前 運(yùn)動(dòng)目標(biāo)點(diǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種驗(yàn)證衛(wèi)星編隊(duì)的三軸氣浮臺(tái)導(dǎo)引方法，其特征在于在 步驟三中，所述的每顆模擬星的位置數(shù)據(jù)和角度數(shù)據(jù)采用位于仿真平臺(tái)上空的室內(nèi)相機(jī)及 圖像分析計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)測(cè)量，所述的每顆模擬衛(wèi)星的角速度數(shù)采用固定安裝在所述模擬衛(wèi)星 上的陀螺儀傳感器進(jìn)行測(cè)量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種驗(yàn)證衛(wèi)星編隊(duì)的三軸氣浮臺(tái)導(dǎo)引方法，其特征在于在 步驟三中，實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)在各顆模擬衛(wèi)星之間以及各顆模擬衛(wèi)星與控制臺(tái)之間進(jìn)行實(shí)時(shí)傳 輸?shù)姆绞綖槟M衛(wèi)星之間采用藍(lán)牙無線數(shù)據(jù)傳輸方式實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸，三顆模擬衛(wèi)星 與控制臺(tái)之間采用仿真平臺(tái)上的無線路由器實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種驗(yàn)證衛(wèi)星編隊(duì)的三軸氣浮臺(tái)導(dǎo)引方法，其特征在于步 驟三三所述的系統(tǒng)允許偏差值的取值范圍為0. 01 0. lm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種驗(yàn)證衛(wèi)星編隊(duì)的三軸氣浮臺(tái)導(dǎo)引方法，其特征在于步 驟三六中，所述的確定待導(dǎo)引的從星的下一目標(biāo)點(diǎn)的方法為在待導(dǎo)引的從星的運(yùn)動(dòng)軌跡 上選取下一運(yùn)動(dòng)目標(biāo)點(diǎn)，使得下一運(yùn)動(dòng)目標(biāo)點(diǎn)與當(dāng)前運(yùn)動(dòng)目標(biāo)點(diǎn)間的圓弧所對(duì)應(yīng)的該從星 運(yùn)動(dòng)軌跡的圓心角為15°。
全文摘要
一種驗(yàn)證衛(wèi)星編隊(duì)的三軸氣浮臺(tái)導(dǎo)引方法，涉及一種驗(yàn)證衛(wèi)星編隊(duì)的三軸氣浮臺(tái)導(dǎo)引方法，解決了多顆模擬衛(wèi)星之間協(xié)調(diào)復(fù)雜的問題。本發(fā)明基于一個(gè)包括有三個(gè)三軸氣浮臺(tái)的仿真平臺(tái)實(shí)現(xiàn)，所述的導(dǎo)引方法為一、確定各模擬衛(wèi)星的功能及運(yùn)動(dòng)模式；二、規(guī)劃模擬衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)軌跡；三、實(shí)時(shí)測(cè)量模擬衛(wèi)星的數(shù)據(jù)，分別對(duì)第一從星及第二從星進(jìn)行導(dǎo)引；三一、確定待引導(dǎo)從星運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)點(diǎn)；三二、實(shí)時(shí)計(jì)算帶引導(dǎo)從星與當(dāng)前運(yùn)動(dòng)目標(biāo)點(diǎn)間的距離；三三、判斷所述距離是否小于系統(tǒng)允許偏差值；三四、判斷飛行任務(wù)是否結(jié)束；三五、調(diào)整待導(dǎo)引的從星的運(yùn)動(dòng)方向；三六、確定待導(dǎo)引的從星的下一運(yùn)動(dòng)目標(biāo)點(diǎn)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星編隊(duì)的三軸氣浮臺(tái)的導(dǎo)引，適用于衛(wèi)星編隊(duì)控制。
文檔編號(hào)G05D1/02GK101853028SQ20101019943
公開日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2010年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月12日
發(fā)明者葉東, 張錦繡, 楊明, 林曉輝, 董曉光 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)