空間飛行器交會對接多自由度半物理仿真方法及其裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種空間飛行器交會對接多自由度半物理仿真方法及其裝置，包括床身、橫梁、豎梁、三軸轉臺、運動模擬裝置控制器、GNC系統(tǒng)和測量系統(tǒng)，床身安裝于地基上，橫梁置于床身的導軌上，豎梁安裝在橫梁的導軌上，三軸轉臺安裝于豎梁導軌上，運動模擬裝置控制器、GNC系統(tǒng)與測量系統(tǒng)置于系統(tǒng)旁邊?；谙嗨贫ɡ砗涂s比準則，根據(jù)飛行器實際飛行范圍確定仿真裝置的有效行程，假定縮比參數(shù)為k，根據(jù)飛行器實際飛行情況，假設飛行器真實最大速度、加速度、角速度與角加速度分別為vmax，amax，ωmax，αmax，則確定仿真裝置的最大速度、加速度、角速度與角加速度為k·vmax，k·amax，ωmax，αmax。本發(fā)明應用范圍廣、結構簡單、多自由度。
【專利說明】空間飛行器交會對接多自由度半物理仿真方法及其裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及仿真技術，具體說就是對空間交會對接中遠段追蹤飛行器和目標飛行器相對運動及控制方法的半物理仿真方法及其裝置。
【背景技術】
[0002]空間飛行器交會對接技術復雜，由于所處環(huán)境特殊，需要保證其可靠性和精度，因此必須在地面進行仿真。盡管自上世紀60年代以來，各國紛紛建立各自的空間交會對接仿真系統(tǒng)，但目前針對中遠段的仿真方法的研究不多見。但中遠段的結果直接關系最終交會對接結果，因此針對中遠段的仿真方法的研究具有重要的實際意義和應用價值。
[0003]經(jīng)檢索文獻發(fā)現(xiàn)，中國發(fā)明專利申請?zhí)?200910243276.1，專利名稱人控交會對接半物理仿真試驗系統(tǒng)，該發(fā)明采用三自由度轉臺模擬目標飛行器的運動，而本發(fā)明采用一個三自由度轉臺和一個三自由度平動運動模擬器共同模擬目標飛行器的運動。兩個飛行器在真實空間中有十二自由度，而原發(fā)明還在采用九自由度的設計進行模擬仿真，所以原發(fā)明對空間交會對接的模擬程度不高，精度受限。并且該發(fā)明采用激光交會雷達適合的測量距離最小在50米，因此應用場合受到很大限制。本發(fā)明采用視覺導航相機和激光測距儀的傳感器替代激光交會雷達，提高了測量仿真的精度和應用范圍。
[0004]中國發(fā)明專利申請?zhí)?200910243277.6，專利名稱為一種人控交會對接操作方法，該專利主要設計了一種交會對接試驗中，實驗人員的操作方法，主要是針對人員訓練使用，不是本發(fā)明所涉及的仿真測試方法，二者不是同一類發(fā)明。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種多自由度空間飛行器交會對接半物理仿真方法及其
>J-U裝直。
[0006]本發(fā)明的裝置是這樣實現(xiàn)的:一種空間飛行器交會對接多自由度半物理仿真裝置，包括床身、橫梁、豎梁、三軸轉臺、運動模擬裝置控制器、GNC系統(tǒng)和測量系統(tǒng)，床身安裝于地基上，橫梁置于床身的導軌上，豎梁安裝在橫梁的導軌上，三軸轉臺安裝于豎梁導軌上，運動模擬裝置控制器、GNC系統(tǒng)與測量系統(tǒng)置于系統(tǒng)旁邊。
[0007]本發(fā)明的方法為:基于相似定理和縮比準則，根據(jù)飛行器實際飛行范圍確定仿真裝置的有效行程，假定縮比參數(shù)為k，根據(jù)飛行器實際飛行情況，假設飛行器真實最大速度、加速度、角速度與角加速度分別為v_，a_，wmax, a _，則確定仿真裝置的最大速度、加速度、角速度與角加速度為k ? vmax, k ? amax, wmax, a _。
[0008]本發(fā)明的有益效果是:應用范圍廣、結構簡單、多自由度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為在坐標系中對相應角度的說明圖；
[0010]圖2為地面實驗系統(tǒng)原理框圖；[0011]圖3為采用橫梁架于地面結構的示意圖。
【具體實施方式】
[0012]下面結合說明書附圖對本發(fā)明作進一步說明:
[0013]實施例1
[0014]結合圖1，本例主要為了說明系統(tǒng)建立動力學模型的過程，對系統(tǒng)建模后，可以明確飛行模擬器運動時的受力，并且人為施加該力，對飛行器在空間中的真實情況進行模擬。另外，在對仿真系統(tǒng)的執(zhí)行機構指標的計算過程中，也需要應用到系統(tǒng)的動力學模型。
[0015]根據(jù)空間動力學原理對交會對接系統(tǒng)進行建模，得到空間交會對接動力學模型:
[0016]
【權利要求】
1.一種空間飛行器交會對接多自由度半物理仿真裝置，包括床身(I)、橫梁(2)、豎梁(3)、三軸轉臺(4)、運動模擬裝置控制器(5)、GNC系統(tǒng)(6)和測量系統(tǒng)(7)，其特征在于:床身(I)安裝于地基上，橫梁(2)置于床身(I)的導軌上，豎梁(3)安裝在橫梁(2)的導軌上，三軸轉臺(4)安裝于豎梁(3)導軌上，運動模擬裝置控制器(5)、GNC系統(tǒng)(6)與測量系統(tǒng)(7)置于系統(tǒng)旁邊。
2.一種空間飛行器交會對接多自由度半物理仿真方法，其特征在于:基于相似定理和縮比準則，根據(jù)飛行器實際飛行范圍確定仿真裝置的有效行程，假定縮比參數(shù)為k，根據(jù)飛行器實際飛行情況，假設飛行器真實最大速度、加速度、角速度與角加速度分別為v_，afflSX,wmM，a max，則確定仿真裝置的最大速度、加速度、角速度與角加速度為k *vmax,k *amax, Wmax,a 0 max °
【文檔編號】G09B25/00GK103606332SQ201310547320
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年10月30日 優(yōu)先權日:2013年10月30日
【發(fā)明者】馬廣程, 夏紅偉, 張劍峰, 王常虹, 溫奇詠, 解偉男 申請人:哈爾濱工業(yè)大學