专利名称：一种星敏感器故障模拟系统的制作方法
技术领域：
本发明属于卫星故障物理仿真领域，涉及一种星敏感器故障的模拟系统，适用于卫星控制系统故障诊断与处理的验证。
背景技术：
星敏感器通过观察恒星的方位以及亮度，查询星历表后确定卫星的姿态信息，精度可达到角秒级。星敏感器是确定卫星姿态信息的重要部件，当星敏感器出现故障时必须能准确的定位故障发生点和给出故障处理方案，避免影响卫星的正常工作。因此星敏感器各种故障工况必须在地面进行充分的仿真和验证，为卫星控制系统地面故障诊断和处理方法验证提供充分的支持。 现有的卫星控制系统中敏感器、执行机构和卫星动力学关系全部采用数学模型，星敏感器的故障模拟仅采用敏感器的故障数学模型，首先故障的复杂性使得很难建立准确的数学模型，也不能反映不同故障点的物理表征，并且缺乏星敏感器的实际遥测数据、故障模拟的有效性难以保证，其次星敏感器的故障主要由外部环境造成的，比如空间杂光的影响，卫星抖动等因素，不能用数学仿真来实现，因此现有的故障模拟方法不能适应卫星控制系统地面故障诊断和处理方法验证的需要。
发明内容
本发明的技术解决问题是克服现有技术的不足，提供了一种星敏感器故障模拟系统，实现了星敏感器的故障模拟功能，增强了在轨卫星控制系统地面故障诊断和处理技术验证的真实性和可靠性。本发明的技术解决方案是一种星敏感器故障模拟系统，包括恒星模拟器、三轴转台、星敏感器、图像采集和姿态计算�？椤⑵∑教�、转台控制模块、恒星模拟器控制�？楹凸收夏Ｄ饪刂颇？椋敲舾衅靼沧霸谌嶙ㄉ希阈悄Ｄ馄靼沧霸谄∑教ㄉ希还收夏Ｄ饪刂颇？榉⑺椭噶罡阈悄Ｄ馄骺刂颇？椋阈悄Ｄ馄骺刂颇？榻邮盏街噶詈笄阈悄Ｄ馄鹘刑招峭寄Ｄ猓⑶壹尤朐庸飧扇牛纱肷男峭迹还收夏Ｄ饪刂颇？榉⑺椭噶罡ǹ刂颇？椋ǹ刂颇？榻邮盏街噶钪笄嶙ǘ抖⒔嶙ǘ抖慕嵌群投抖慕撬俣忍峁└收夏Ｄ饪刂颇？椋还收夏Ｄ饪刂颇？榉⑺椭噶罡枷癫杉妥颂扑隳？椋枷癫杉妥颂扑隳？榻邮盏街噶钪蟾敲舾衅鞣⑺筒杉噶睿敲舾衅鞫院阈悄Ｄ馄魃傻拇肷男峭汲上瘢⒔鲂峭汲上窠峁托敲舾衅髯陨淼囊２馐莘⑺透枷癫杉妥颂扑隳？椋枷癫杉妥颂扑隳？榻邮招峭汲上窠峁蠹扑隳Ｄ獾奈佬亲颂缓蠼媚Ｄ獾奈佬亲颂莺托敲舾衅髯陨淼囊２馐莘⑺透收夏Ｄ饪刂颇？�。所述三轴转台实现卫星姿态抖动模拟，气浮平台用于隔离外部震动对恒星模拟器的影响。
本发明与现有技术相比的有益效果是(I)本发明提出星敏感器故障模拟系统具有模拟效果真实、故障注入手段全面、实时性好、精度高、试验可操作性强，能够同时模拟杂光干扰、背景噪声、长时间飘移的特点；(2)本发明把星敏感器的故障原因划分为外部环境造成的星敏感器测量结果不准确(故障)和卫星本体姿态抖动造成的星敏感器测量结果不准确(故障)，便于对故障原因的分析和故障点的精确定位。并且本系统具有星敏感器故障实时、多次复现的能力，对星敏感器的状态信息实时监控。
图I为本发明系统架构示意具体实施例方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式
进行进一步的详细描述。本发明提供了一种星敏感器故障模拟系统，用于卫星故障诊断与处理方法地面仿真验证，给卫星上星敏感器输出信号人为加噪声、长期飘移，使得在地面上模拟在轨卫星上的星敏感器真实故障特性，克服了传统的故障模拟试验系统通用性差、非实时、逼真度低的特点。因此，可以应用于在轨航天器地面故障诊断和容错控制系统的地面物理仿真试验，确保在轨航天器故障诊断系统的有效性，提高地面仿真试验的可信度。如图I所示，本发明提供了一种星敏感器故障模拟系统，包括恒星模拟器、三轴转台、星敏感器、图像采集和姿态计算�？�、气浮平台、转台控制�？�、恒星模拟器控制�？楹凸收夏Ｄ饪刂颇？椋敲舾衅靼沧霸谌嶙ㄉ希阈悄Ｄ馄靼沧霸谄∑教ㄉ希恍敲舾衅魇迪止庋С上瘢阈悄Ｄ馄魇迪痔招峭寄Ｄ�、三轴转台实现卫星姿态抖动模拟，气浮平台用于隔离外部震动对恒星模拟器的影响，故障模拟控制�？槭迪终鱿低掣鞲瞿？榈呐渲�、故障模式配置和故障模拟流程控制。故障模拟控制�？榉⑺椭噶罡阈悄Ｄ馄骺刂颇？椋阈悄Ｄ馄骺刂颇？榻邮盏街噶詈笄阈悄Ｄ馄鹘刑招峭寄Ｄ猓⑶壹尤朐庸飧扇牛纱肷男峭迹还收夏Ｄ饪刂颇？榉⑺椭噶罡ǹ刂颇？椋ǹ刂颇？榻邮盏街噶钪笄嶙ǘ抖糜谀Ｄ馕佬亲颂抖⒔嶙ǘ抖慕嵌群投抖慕撬俣忍峁└收夏Ｄ饪刂颇？椋还收夏Ｄ饪刂颇？榉⑺椭噶罡枷癫杉妥颂扑隳？椋枷癫杉妥颂扑隳？榻邮盏街噶钪蟾敲舾衅鞣⑺筒杉噶睿敲舾衅鞫院阈悄Ｄ馄魃傻拇肷男峭汲上瘢⒔鲂峭汲上窠峁托敲舾衅髯陨淼囊２馐莘⑺透枷癫杉妥颂扑隳？椋枷癫杉妥颂扑隳？榻邮招峭汲上窠峁蠹扑隳Ｄ獾奈佬亲颂缓蠼媚Ｄ獾奈佬亲颂莺托敲舾衅髯陨淼囊２馐莘⑺透收夏Ｄ饪刂颇？椋庋簿褪鞘迪至诵敲舾衅鞴收系哪Ｄ猓痉⒚髦兴叫敲舾衅鞯墓收希⒉皇侵感敲舾衅饔布缏坊蛘吖庋低称骷墓收希侵感敲舾衅鞑饬拷峁蛔既罚靡阅Ｄ庑敲舾衅髟诠焓钡氖导是榭�。同时，当卫星在轨运行时，卫星上的星敏感器对恒星成像生成星图时，必然会受到空间杂光的影响，因此，本系统中的恒星模拟器也加入了杂光。气浮平台用于隔离外部震动对恒星模拟器的影响，使得恒星模拟器的噪声来源仅仅为杂光，便于分析。
本发明中恒星模拟器采用高精度大口径静态可变目标标准源。主要由可变星相分布甚高精密靶标和可变星等弱目标模拟照明系统两部分组成。靶标由基底遮光膜上按一定坐标位置分布的121个圆形通孔构成；通过单点可控星图模拟矩阵式LED照明系统，在靶标上可形成不同的星图；星的等级依据光亮度由恒星模拟器控制�？樯瓒�。本发明中的三轴转台主要是根据转台控制模块的指令下实现卫星姿态抖动。三轴转台的台体由基座、外环、中环、内环轴组成，三轴均可进行360度连续全回转，星敏感器安装在转台的内环平台上。本发明中的气浮台用于安装和支撑恒星模拟器，保证恒星模拟器光路不受外部震动影响，选用了 ZDT型自动平衡精密隔振光学平台。隔振支撑采用超薄复合材料气囊、自定心准无摩擦球头摆杆和带附加扩散口的多小孔准层流阻尼技术，隔振性能良好。自动水平、白动充气，静音空气压缩机气源，噪声低。本发明中的星敏感器实现光学成像，由光学系统�？楹偷缏反硐低衬？樽槌桑庋低衬？椴捎昧椒瓷渚导涌拙缎Ｕ鞯墓庋Ь低方峁剐褪剑低烦辛Σ捎靡恢帜？榧� 成一体化的结构布局方案。电路处理系统�？椋ü鼵CD敏感元件采集视频信号，进行去直流、放大、增益变换、采样保持、AD转换处理后转换成数字信号，传送给图像采集和姿态计算�？椤１痉⒚魉得魇橹形醋飨晗该枋龅哪谌菔舯玖煊蚣际跞嗽钡墓际�。
权利要求
1.一种星敏感器故障模拟系统，其特征在于包括恒星模拟器、三轴转台、星敏感器、图像采集和姿态计算�？椤⑵∑教ā⒆ǹ刂颇？�、恒星模拟器控制�？楹凸收夏Ｄ饪刂颇？椋敲舾衅靼沧霸谌嶙ㄉ希阈悄Ｄ馄靼沧霸谄∑教ㄉ希� 故障模拟控制�？榉⑺椭噶罡阈悄Ｄ馄骺刂颇？椋阈悄Ｄ馄骺刂颇？榻邮盏街噶詈笄阈悄Ｄ馄鹘刑招峭寄Ｄ猓⑶壹尤朐庸飧扇牛纱肷男峭迹还收夏Ｄ饪刂颇？榉⑺椭噶罡ǹ刂颇？椋ǹ刂颇？榻邮盏街噶钪笄嶙ǘ抖⒔嶙ǘ抖慕嵌群投抖慕撬俣忍峁└收夏Ｄ饪刂颇？椋� 故障模拟控制�？榉⑺椭噶罡枷癫杉妥颂扑隳？椋枷癫杉妥颂扑隳？榻邮盏街噶钪蟾敲舾衅鞣⑺筒杉噶睿敲舾衅鞫院阈悄Ｄ馄魃傻拇肷男峭汲� 像，并将所述星图成像结果和星敏感器自身的遥测数据发送给图像采集和姿态计算模块，图像采集和姿态计算�？榻邮招峭汲上窠峁蠹扑隳Ｄ獾奈佬亲颂缓蠼媚Ｄ獾奈佬亲颂莺托敲舾衅髯陨淼囊２馐莘⑺透收夏Ｄ饪刂颇？�。
2.根据权利要求I所述的一种星敏感器故障模拟系统，其特征在于所述三轴转台实现卫星姿态抖动模拟，气浮平台用于隔离外部震动对恒星模拟器的影响。
全文摘要
一种星敏感器故障模拟系统，包括恒星模拟器、三轴转台、星敏感器、气浮平台、转台控制模块、恒星模拟器控制�？�、图像采集和姿态计算�？�、故障模拟控制�？椋恍敲舾衅魇迪止庋С上瘢阈悄Ｄ馄魇迪痔招峭寄Ｄ�、三轴转台实现卫星姿态抖动模拟，气浮平台隔离外部震动对恒星模拟器的影响，图像采集和姿态计算�？槭迪滞枷癫杉痛聿⒓扑愠鑫佬亲颂收夏Ｄ饪刂颇？槭迪终鱿低掣鞲瞿？榈呐渲�、故障模式配置和故障模拟流程控制。本发明可实现星敏感器的故障模拟，通过恒星模拟器模拟星空的外部环境实现杂光干扰产生星敏感器故障，通过控制转台的运动实现卫星姿态抖动对星敏感器的故障模拟。
文档编号G01C25/00GK102735264SQ20121021137
公开日2012年10月17日 申请日期2012年6月18日 优先权日2012年6月18日
发明者唐强, 张军, 朱志斌, 王南华, 邢琰 申请人:北京控制工程研究所
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