衛(wèi)星的物理仿真系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及物理仿真技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種衛(wèi)星的物理仿真系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]衛(wèi)星的仿真系統(tǒng)是開展航天器姿態(tài)與軌道控制研究的重要工具，能夠為研究現(xiàn)代高性能衛(wèi)星的關(guān)鍵理論與技術(shù)問題提供實驗條件。同時，衛(wèi)星的仿真系統(tǒng)能夠供學(xué)習(xí)者進行算法驗證，還能夠幫助人們了解衛(wèi)星的運行方式和運行狀態(tài)，以提高人們對衛(wèi)星系統(tǒng)的認識。
[0003]目前，衛(wèi)星的仿真大多為數(shù)學(xué)仿真，例如，通過Simulink(—種可視化仿真工具)等進行仿真。但數(shù)學(xué)仿真模型與實物差異較大，難以為人們提供直觀的衛(wèi)星模型。相關(guān)技術(shù)中建立了衛(wèi)星的物理模型，通過衛(wèi)星模擬器實現(xiàn)衛(wèi)星的仿真，但物理模型要么設(shè)計復(fù)雜，難以實現(xiàn)；要么所模擬的衛(wèi)星的功能較少，仿真度較低；要么采用嵌入式控制系統(tǒng)，不方便用戶使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的目的在于提出一種衛(wèi)星的物理仿真系統(tǒng)，能夠方便地實現(xiàn)衛(wèi)星的物理仿真，并且仿真度較尚O
[0005]根據(jù)本發(fā)明實施例的衛(wèi)星的物理仿真系統(tǒng)，包括:衛(wèi)星模擬器，所述衛(wèi)星模擬器包括氣浮艙、服務(wù)艙和載荷艙，所述載荷艙包括攝像裝置，所述攝像裝置將拍攝的模擬星板的影像信息發(fā)送至所述服務(wù)艙，所述服務(wù)艙用于獲取所述衛(wèi)星模擬器的運動狀態(tài)信息，并根據(jù)所述影像信息獲取所述衛(wèi)星模擬器的姿態(tài)信息和位置信息，并向用戶發(fā)送所述衛(wèi)星模擬器的運動狀態(tài)信息、姿態(tài)信息和位置信息，并接收用戶的控制信息，以根據(jù)所述用戶的控制信息對所述衛(wèi)星模擬器的運動狀態(tài)進行控制，所述氣浮艙用于維持所述衛(wèi)星模擬器的懸浮，并驅(qū)動所述衛(wèi)星模擬器；放置臺，位于所述衛(wèi)星模擬器的下方；所述模擬星板，位于所述衛(wèi)星模擬器的上方，包括模擬星安裝板和模擬星，其中，所述模擬星為紅外燈。
[0006]根據(jù)本發(fā)明實施例的衛(wèi)星的物理仿真系統(tǒng)，通過衛(wèi)星模擬器的氣浮艙使衛(wèi)星模擬器處于懸浮狀態(tài)，并驅(qū)動衛(wèi)星模擬器，通過衛(wèi)星模擬器的載荷艙、服務(wù)艙以及模擬星板獲取衛(wèi)星模擬器的相關(guān)信息以發(fā)送給用戶，并通過服務(wù)艙接收用戶的控制信息，以對衛(wèi)星模擬器進行控制，該系統(tǒng)設(shè)計簡單，易于實現(xiàn)，開放性較高，而且成本較低，能夠方便地實現(xiàn)衛(wèi)星的物理仿真，并且仿真度較高。
[0007]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的物理仿真系統(tǒng)還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述氣浮艙包括:高壓氣瓶，用于儲存和提供高壓氣體；氣瓶卡箍，用于固定所述高壓氣瓶；截止閥，與所述高壓氣瓶相連，作為所述高壓氣瓶的進出氣口 ；高壓減壓閥，用于控制所述高壓氣瓶輸出氣體的氣壓；氣腳二級減壓閥，用于調(diào)節(jié)氣腳噴出氣體的氣壓；冷氣推進二級減壓閥，用于調(diào)節(jié)冷氣噴嘴噴出氣體的氣壓；氣腳電磁閥，用于控制所述氣腳的打開和關(guān)閉；所述氣腳，所述氣腳為多個，所述氣腳在打開時通過噴出氣體維持所述衛(wèi)星模擬器的懸浮。
[0009]進一步地，所述服務(wù)艙包括:氣容，所述氣容為多個，與所述冷氣推進二級減壓閥相連，同時與多個冷氣噴嘴相連，用于穩(wěn)定所述多個冷氣噴嘴噴出氣體的氣壓，同時提供服務(wù)艙的結(jié)構(gòu)支撐。
[0010]進一步地，所述服務(wù)艙還包括:所述多個冷氣噴嘴，用于噴出氣體以驅(qū)動所述衛(wèi)星模擬器；動力電池，用于為所述衛(wèi)星模擬器提供電能；MEMS (Micro-Electro-MechanicalSystem,微機電系統(tǒng))加速度計和光纖速率陀螺，用于獲取所述衛(wèi)星模擬器的運動狀態(tài)信息；綜合管理電路板，用于電壓轉(zhuǎn)換和端口適配；數(shù)據(jù)采集卡，用于采集所述衛(wèi)星模擬器的運動狀態(tài)信息，并為所述多個冷氣噴嘴發(fā)送控制信號；動量輪，用于為所述衛(wèi)星模擬器提供控制力矩。
[0011 ] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述載荷艙還包括:無風(fēng)扇工控機，所述無風(fēng)扇工控機包括WLAN (Wireless Local Area Networks，無線局域網(wǎng))適配器，用于接收所述影像信息，并根據(jù)所述影像信息計算出所述衛(wèi)星模擬器的姿態(tài)信息和位置信息，并接收所述用戶的控制信息；安裝平臺，所述安裝平臺具有標準陣列孔。
[0012]進一步地，所述無風(fēng)扇工控機裝載WI NDOWS系統(tǒng)，所述系統(tǒng)中的控制程序由LabVIEff (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench，實驗室虛擬儀器工程工作臺)與Simulink混合編程。
【附圖說明】
[0013]圖1為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的衛(wèi)星的物理仿真系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的模擬星板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖3為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的衛(wèi)星模擬器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖4為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的氣浮艙的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖5為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的服務(wù)艙的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖6為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的載荷艙的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]附圖標記:
[0020]模擬星板1、放置臺2、衛(wèi)星模擬器3 ;
[0021]模擬星安裝板201、模擬星202 ；
[0022]氣浮艙301、服務(wù)艙302、載荷艙303 ；
[0023]高壓氣瓶401、氣瓶卡箍402、截止閥403、高壓減壓閥404、氣腳二級減壓閥405、冷氣推進二級減壓閥406、氣腳電磁閥407、氣腳408 ；
[0024]氣容501、冷氣噴嘴502、動力電池503、MEMS加速度計504、光纖速率陀螺505、綜合管理電路板506、數(shù)據(jù)采集卡507、動量輪508 ;
[0025]攝像裝置601、無風(fēng)扇工控機602、安裝平臺603。
【具體實施方式】
[0026]下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0027]下面結(jié)合附圖描述本發(fā)明實施例的衛(wèi)星的物理仿真系統(tǒng)。
[0028]需要說明的是，本發(fā)明實施例的衛(wèi)星的物理仿真系統(tǒng)，為三自由度的物理仿真系統(tǒng)。
[0029]圖1為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的衛(wèi)星的物理仿真系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]如圖1所示，本發(fā)明實施例的衛(wèi)星的物理仿真系統(tǒng)，包括:
[0031]模擬星板1、放置臺2和衛(wèi)星模擬器3。
[0032]其中，模擬星板i位于衛(wèi)星模擬器3的上方。如圖2所示，模擬星板I包括模擬星安裝板201和模擬星202，其中，所述模擬星202可為紅外燈。
[0033]放置臺2可為大理石平臺，位于衛(wèi)星模擬器3的下方，用于承載自然放置的衛(wèi)星模擬器3或支撐懸浮的衛(wèi)星模擬器3。
[0034]如圖3所示，衛(wèi)星模擬器3包括氣浮艙301、服務(wù)艙302和載荷艙303。本發(fā)明實施例以包括一個衛(wèi)星模擬器的系統(tǒng)進行說明，應(yīng)當理解，根據(jù)仿真的需要，在本發(fā)明的其他實施例中，衛(wèi)星模擬器3可為多個。
[0035]其中，載荷艙303包括攝像裝置，攝像裝置將拍攝的模擬星板I的影像信息發(fā)送至服務(wù)艙302，服務(wù)艙302用于獲取衛(wèi)星模擬器3的運動狀態(tài)信息，并根據(jù)影像信息獲取衛(wèi)星模擬器3的姿態(tài)信息和位置信息，并向用戶發(fā)送衛(wèi)星模擬器3的運動狀態(tài)信息、姿態(tài)信息和位置信息，并接收用戶的控制信息，以根據(jù)用戶的控制信息對衛(wèi)星模擬器3的運動狀態(tài)進行控制，氣浮艙301用于維持衛(wèi)星模擬器3的懸浮，并驅(qū)動衛(wèi)星模擬器3。
[0036]具體地，圖4為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的氣浮艙的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖4所示，氣浮艙301可包括:高壓氣瓶401、氣瓶卡箍402、截止閥403、高壓減壓閥404、氣腳二級減壓閥405、冷氣推進二級減壓閥406、氣腳電磁閥407以及氣腳408。
[0037]其中，高壓氣瓶401用于儲存和提供高壓氣體。在本發(fā)明的一個實施例中，可使用兩個容量為2L的碳纖維復(fù)合材料氣瓶作為高壓氣瓶，并可分別通過兩個厚度為0.8mm的氣瓶卡箍402固定高壓氣瓶401，以防止高壓氣瓶產(chǎn)生移動。兩個高壓氣瓶之間可通過金屬氣管進行連通。截止閥403與高壓氣瓶401相連，作為高壓氣瓶401的進出氣口，可打開截止閥403以對高壓氣瓶401進行充氣或釋放殘余氣體。在金屬氣管的后端彎折處安裝有高壓減壓閥404，可用于控制高壓氣瓶401輸出氣體的氣壓。經(jīng)高壓減壓閥404的氣體可流向氣腳二級減壓閥405和冷氣推進二級減壓閥406，用于分別調(diào)節(jié)氣腳408和服務(wù)艙中的多個冷氣噴嘴噴出氣體的氣壓。經(jīng)過氣腳二級減壓閥405的氣體流向氣腳電磁閥407，在氣腳電磁閥407可控制氣腳408的打開和關(guān)閉，氣腳408在打開時可通過噴出氣體維持衛(wèi)星模擬器3的懸浮。
[0038]圖5為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的服務(wù)艙的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖5所示，服務(wù)艙302可包括:氣容501、冷氣噴嘴502、動力電池503、MEMS加速度計504、光纖速率陀螺505、綜合管理電路板506、數(shù)據(jù)采集卡507以及動量輪508。
[0039]其中，氣容501可為多個，與冷氣推進二級減壓閥406相連，同時與多個冷氣噴嘴502相連，用于穩(wěn)定多個冷氣噴嘴502噴出氣體的氣壓，同時提供服務(wù)艙的結(jié)構(gòu)支撐。
[0040]在本發(fā)明的一個實施例中，可在服務(wù)艙四個側(cè)面分別安裝了兩個噴氣方向相反的冷氣噴嘴，每個氣容50