衛星閉環測試系統數據自主判讀處理裝置及其處理方法
2023-05-09 00:22:26 2
專利名稱：衛星閉環測試系統數據自主判讀處理裝置及其處理方法
技術領域：
本發明涉及數據自主判讀處理裝置及其處理方法。
背景技術：
衛星系統在進行地面閉環測試時，星載計算機和執行機構需要與敏感器模擬器，空間環境模型，以及衛星動力學和運動學模型構成閉環系統對星載計算機和執行機構的性能以及星載機上的控制算法進行驗證。衛星進行閉環測試時往往需要運行很長的時間，使系統中存在的問題能夠充分地暴露出來。為了發現在測試中存在的問題需要對測試的數據進行判讀。傳統對測試數據進行判讀的方法包括把測試結果和獨立運行的系統數學模型仿真結果進行比較，這種方法只能對測試結果的趨勢進行判斷；另一種方法是根據一定的數據判讀原則對測試數據進行判讀，但是上述方法可能存在由於系統中誤差積累導致測試數據超出制定的判讀準則設定的閾值，導致不正確的判讀的問題。
發明內容
本發明為了解決傳統對測試數據進行判讀方法中存在的由於系統中誤差積累導致測試數據超出制定的判讀準則設定的閾值、進而導致判讀錯誤的問題，而提出的衛星閉環測試系統數據自主判讀處理裝置及其處理方法。衛星閉環測試系統數據自主判讀處理裝置，所述數據自主判讀處理裝置包括衛星閉環測試單元、測試數據模擬單元和閾值判讀器；所述衛星閉環測試單元的控制電壓數據輸出端與測試數據模擬單元的控制電壓數據輸入端相連；所述衛星閉環測試單元的飛輪轉速數據輸出端與測試數據模擬單元的飛輪轉速數據輸入端相連；所述衛星閉環測試單元的姿態四元數和姿態角速度數據輸出端與測試數據模擬單元的姿態四元數和姿態角速度數據輸入端相連；所述衛星閉環測試單元的星敏感器輸出姿態四元數和陀螺輸出姿態角速度數據輸出端與測試數據模擬單元的星敏感器輸出姿態四元數和陀螺輸出姿態角速度數據輸入端相連；閾值判讀器的測試端閾值判讀數據輸入端與衛星閉環測試單元的測試端閾值判讀數據輸出端相連；閾值判讀器的模擬端閾值判讀數據輸入端與測試數據模擬單元的模擬端閾值判讀數據輸出端相連；閾值判讀器輸出閾值判讀數據。採用上述衛星閉環測試系統數據自主判讀處理裝置進行衛星閉環測試系統數據自主判讀處理的方法；所述方法由如下幾個步驟實現步驟一、根據衛星閉環測試單元建立與其具有相同功能的測試數據模擬單元，然後在測試數據模擬單元中設定採樣周期Ttl，對衛星閉環測試單元中的星載機、飛輪和測試端衛星動力學模型的輸出值以及測試端星敏感器和陀螺模擬器的輸出值進行採樣，並用採集的數據作為測試數據模擬單元中對應變量的當前值，進行下一步處理；步驟二、根據實際測量要求，設定閾值判讀器中的測試數據閾值衛星閉環測試單元的測試數據與測試數據模擬單元的數據之差的絕對值的上確值向量U和下確值向量L，同時設定標誌向量K，K取值為O或者I ;
在相同初始條件的情況下，同時運行衛星閉環測試單元和測試數據模擬單元，實時讀取衛星閉環測試單元中的姿態四元數qK、姿態角速度^和測試數據模擬單元中的姿態四元數qp、姿態角速度Wp ;令XK=[qK;wK], XP=[qp;wp],參數Xe和Xp分別表示當前時刻衛星閉環測試單元的狀態值和測試數據模擬單元的狀態值；根據閾值判讀器中測試數據閾值對測試數據進行實時判讀；若IXe-XpI < U，則數據正常，閾值判讀器輸出標誌向量K = 0，返回執行步驟一；否，則數據錯誤，閾值判讀器輸出標誌向量K = I。本發明的優點在於只需要制定簡單的數據判讀的閾值準則，並通過建立一個與衛星閉環測試單元相對應的測試數據模擬單元，並對數據進行周期性更新，能夠簡單、方便地實現衛星閉環測試數據的自主判讀。
圖1為本申請所述衛星閉環測試系統數據自主判讀處理裝置的模塊結構示意圖；圖2為本申請所述衛星閉環測試系統數據自主判讀處理方法的流程圖。
具體實施例方式具體實施方式
一 下面結合圖1說明本實施方式，本實施方式所述的衛星閉環測試系統數據自主判讀處理裝置包括衛星閉環測試單元1、測試數據模擬單元2和閾值判讀器3 ;所述衛星閉環測試單元I的控制電壓數據輸出端與測試數據模擬單元2的控制電壓數據輸入端相連；所述衛星閉環測試單元I的飛輪轉速數據輸出端與測試數據模擬單元2的飛輪轉速數據輸入端相連 ；所述衛星閉環測試單元I的姿態四元數和姿態角速度數據輸出端與測試數據模擬單元2的姿態四元數和姿態角速度數據輸入端相連；所述衛星閉環測試單元I的星敏感器輸出姿態四元數和陀螺輸出姿態角速度數據輸出端同時與測試數據模擬單元2的星敏感器輸出姿態四元數和陀螺輸出姿態角速度數據輸入端和閾值判讀器3的測試端閾值判讀數據輸入端相連；閾值判讀器3的模擬端閾值判讀數據輸入端與測試數據模擬單元2的模擬端閾值判讀數據輸出端相連；閾值判讀器3輸出閾值判讀數據。
具體實施方式
二 下面結合圖1說明本實施方式，本實施方式與具體實施方式
一不同點在於，所述衛星閉環測試單元I包括測試端星敏感器及陀螺模擬器1-1、星載機1-2、飛輪1-3和測試端衛星動力學模型1-4 ;所述測試端星敏感器及陀螺模擬器1-1的星敏感器輸出姿態四元數和陀螺輸出姿態角速度數據輸出端與星載機1-2的星敏感器輸出姿態四元數和陀螺輸出姿態角速度數據輸入端相連、並作為衛星閉環測試單元I的星敏感器輸出姿態四元數和陀螺輸出姿態角速度數據輸出端；星載機1-2的控制電壓數據輸出端與飛輪1-3的控制電壓數據輸入端相連、並作為衛星閉環測試單元I的控制電壓數據輸出端；飛輪1-3的飛輪轉速數據輸出端與測試端衛星動力學模型1-4的飛輪轉速數據輸入端相連、並作為衛星閉環測試單元I的飛輪轉速數據輸出端；測試端衛星動力學模型1-4的姿態四元數和姿態角速度數據輸出端與測試端星敏感器及陀螺模擬器1-1的姿態四元數和姿態角速度數據輸入端相連、並且作為衛星閉環測試單元I的測試端閾值判讀數據輸出端。其它組成和連接方式與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三下面結合圖1說明本實施方式，本實施方式與具體實施方式
二不同點在於，所述測試數據模擬單元2包括模擬端星敏感器及陀螺模擬器2-1、星載機數學模擬器2-2、飛輪數學模擬器2-3和模擬端衛星動力學模型2-4 ；模擬端星敏感器及陀螺模擬器2-1的星敏感器輸出姿態四元數和陀螺輸出姿態角速度數據輸出端與星載機數學模擬器2-2的第一星敏感器輸出姿態四元數和陀螺輸出姿態角速度數據輸入端相連；星載機數學模擬器2-2的第二星敏感器輸出姿態四元數和陀螺輸出姿態角速度數據輸入端即為測試數據模擬單元2的星敏感器輸出姿態四元數和陀螺輸出姿態角速度數據輸入端；星載機數學模擬器2-2的控制電壓數據輸出端與飛輪數學模擬器2-3的第一控制電壓數據輸入端相連；飛輪數學模擬器2-3的第二控制電壓數據輸入端即為測試數據模擬單元2的控制電壓數據輸入端；飛輪數學模擬器2-3的第三飛輪轉速數據輸入端即為測試數據模擬單元2的飛輪轉速數據輸入端；飛輪數學模擬器2-3的第四飛輪轉速數據輸出端與模擬端衛星動力學模型2-4的第一飛輪轉速數據輸入端相連；模擬端衛星動力學模型2-4的第二姿態四元數和姿態角速度數據輸入端即為測試數據模擬單元2的姿態四元數和姿態角速度數據輸入端；模擬端衛星動力學模型2-4的星敏感器輸出姿態四元數和陀螺輸出姿態角速度數據輸出端與模擬端星敏感器及陀螺模擬器2-1的星敏感器輸出姿態四元數和陀螺輸出姿態角速度數據輸入端相連、並作為測試數據模擬單元2的模擬端閾值判讀數據輸出端。其它組成和連接方式與具體實施方式
二相同。
具體實施方式
四本實施方式採用具體實施方式
三所述的衛星閉環測試系統數據自主判讀處理裝置進行衛星閉環測試系統數據自主判讀處理的方法；所述方法由如下幾個步驟實現步驟一、根據衛星閉環測試單元I建立與其具有相同功能的測試數據模擬單元2，然後在測試數據模擬單元2中設定採樣周期Ttl，對衛星閉環測試單元I中的星載機1-2、飛輪1-3和測試端衛星動力學模型1-4的輸出值以及測試端星敏感器和陀螺模擬器1-1的輸出值進行採樣，並用採集的數據作為測試數據模擬單元2中對應變量的當前值，進行下一步處理；步驟二、根據實際測量要求，設定閾值判讀器3中的測試數據閾值衛星閉環測試單元I的測試數據與測試數據模擬單元2的數據之差的絕對值的上確值向量U和下確值向量L，同時設定標誌向量K，K取值為O或者I ;在相同初始條件的情況下，同時運行衛星閉環測試單元I和測試數據模擬單元2，實時讀取衛星閉環測試單元I中的姿態四元數qK、姿態角速度Wk和測試數據模擬單元2中的姿態四元數qp、姿態角速度Wp ;令XK=[qK;wK], XP=[qp;wp],參數Xe和Xp分別表示當前時刻衛星閉環測試單元I的狀態值和測試數據模擬單元2的狀態值；根據閾值判讀器3中測試數據閾值對測試數據進行實時判讀；若L < IXe-XpI < U，則數據正常，閾值判讀器3輸出標誌向量K = 0，返回執行步驟一；否，則數據錯誤，閾值判讀器3輸出標誌向量K = I。以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限於這些說明。對於本所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬於本發明所提交的權利要求書確 定的專利保護範圍。
權利要求
1.衛星閉環測試系統數據自主判讀處理裝置，其特徵在於所述數據自主判讀處理裝置包括衛星閉環測試單元(I)、測試數據模擬單元(2)和閾值判讀器(3);所述衛星閉環測試單元(I)的控制電壓數據輸出端與測試數據模擬單元(2)的控制電壓數據輸入端相連；所述衛星閉環測試單元(I)的飛輪轉速數據輸出端與測試數據模擬單元(2)的飛輪轉速數據輸入端相連；所述衛星閉環測試單元(I)的姿態四元數和姿態角速度數據輸出端與測試數據模擬單元(2)的姿態四元數和姿態角速度數據輸入端相連；所述衛星閉環測試單元(O的星敏感器輸出姿態四元數和陀螺輸出姿態角速度數據輸出端與測試數據模擬單元(2)的星敏感器輸出姿態四元數和陀螺輸出姿態角速度數據輸入端相連；閾值判讀器(3)的測試端閾值判讀數據輸入端與衛星閉環測試單元(I)的測試端閾值判讀數據輸出端相連；閾值判讀器(3)的模擬端閾值判讀數據輸入端與測試數據模擬單元(2)的模擬端閾值判讀數據輸出端相連；閾值判讀器(3)輸出閾值判讀數據。
2.根據權利要求1所述的衛星閉環測試系統數據自主判讀處理裝置，其特徵在於所述衛星閉環測試單元(I)包括測試端星敏感器及陀螺模擬器(1-1)、星載機(1-2)、飛輪(1-3)和測試端衛星動力學模型(1-4);所述測試端星敏感器及陀螺模擬器(1-1)的星敏感器輸出姿態四元數和陀螺輸出姿態角速度數據輸出端與星載機(1-2)的星敏感器輸出姿態四元數和陀螺輸出姿態角速度數據輸入端相連、並作為衛星閉環測試單元(I)的星敏感器輸出姿態四元數和陀螺輸出姿態角速度數據輸出端；星載機(1-2)的控制電壓數據輸出端與飛輪(1-3)的控制電壓數據輸入端相連、並作為衛星閉環測試單元(I)的控制電壓數據輸出端；飛輪(1-3)的飛輪轉速數據輸出端與測試端衛星動力學模型(1-4)的飛輪轉速數據輸入端相連、並作為衛星閉環測試單元(I)的飛輪轉速數據輸出端；測試端衛星動力學模型(1-4)的姿態四元數和姿態角速度數據輸出端與測試端星敏感器及陀螺模擬器(1-1)的姿態四元數和姿態角速度數據輸入端相連、並且作為衛星閉環測試單元(I)的測試端閾值判讀數據輸出端。
3.根據權利要求2所述的衛星閉環測試系統數據自主判讀處理裝置，其特徵在於所述測試數據模擬單元(2)包括模擬端星敏感器及陀螺模擬器(2-1)、星載機數學模擬器(2-2),飛輪數學模擬器(2-3)和模擬端衛星動力學模型(2-4);模擬端星敏感器及陀螺模擬器(2-1)的星敏感器輸出姿態四元數和陀螺輸出姿態角速度數據輸出端與星載機數學模擬器(2-2)的第一星敏感器輸出姿態四元數和陀螺輸出姿態角速度數據輸入端相連；星載機數學模擬器(2-2 )的第二星敏感器輸出姿態四元數和陀螺輸出姿態角速度數據輸入端即為測試數據模擬單元(2)的星敏感器輸出姿態四元數和陀螺輸出姿態角速度數據輸入端；星載機數學模擬器(2-2)的控制電壓數據輸出端與飛輪數學模擬器(2-3)的第一控制電壓數據輸入端相連；飛輪數學模擬器(2-3)的第二控制電壓數據輸入端即為測試數據模擬單元(2)的控制電壓數據輸入端；飛輪數學模擬器(2-3)的第三飛輪轉速數據輸入端即為測試數據模擬單元(2)的飛輪轉速數據輸入端；飛輪數學模擬器(2-3)的第四飛輪轉速數據輸出端與模擬端衛星動力學模型(2-4)的第一飛輪轉速數據輸入端相連；模擬端衛星動力學模型(2-4)的第二姿態四元數和姿態角速度數據輸入端即為測試數據模擬單元(2)的姿態四元數和姿態角速度數據輸入端；模擬端衛星動力學模型(2-4)的星敏感器輸出姿態四元數和陀螺輸出姿態角速度數據輸出端與模擬端星敏感器及陀螺模擬器(2-1)的星敏感器輸出姿態四元數和陀螺輸出姿態角速度數據輸入端相連、並作為測試數據模擬單元(2)的模擬端閾值判讀數據輸出端。
4.採用權利要求3所述的衛星閉環測試系統數據自主判讀處理裝置進行衛星閉環測試系統數據自主判讀處理的方法；其特徵在於所述方法由如下幾個步驟實現步驟一、根據衛星閉環測試單元(I)建立與其具有相同功能的測試數據模擬單元(2)，然後在測試數據模擬單元(2)設定採樣周期Ttl，對衛星閉環測試單元(I)中的星載機(1-2)、飛輪(1-3)和測試端衛星動力學模型(1-4)的輸出值以及測試端星敏感器及陀螺模擬器(1-1)的輸出值進行採樣，並用採集的數據作為測試數據模擬單元(2)中對應變量的當前值，進行下一步計算；步驟二、根據實際測量要求，設定閾值判讀器(3)中的測試數據閾值衛星閉環測試單元(I)的測試數據與測試數據模擬單元(2)的數據之差的絕對值的上確值向量U和下確值向量L，同時設定標誌向量K，K取值為O或者I ;在相同初始條件的情況下，同時運行衛星閉環測試單元(I)和測試數據模擬單元(2)，實時讀取衛星閉環測試單元(I)中的姿態四元數％、姿態角速度wK和測試數據模擬單元(2)中的姿態四元數qp、姿態角速度Wp ;令XK=[qK;wK], XP=[qp;wp],參數Xe和Xp分別表示當前時刻衛星閉環測試單元(I)的狀態值和測試數據模擬單元(2)的狀態值；根據步驟二設定的閾值判讀器(3)中測試數據閾值對測試數據進行實時判讀；若L < IXe-XpI ( U，則數據正常，閾值判讀器(3)輸出標誌向量K = 0，返回執行步驟一；否，則數據錯誤，閾值判讀器(3)輸出標誌向量K = Iο
全文摘要
衛星閉環測試系統數據自主判讀處理裝置及其處理方法，涉及數據自主判讀處理裝置及其處理方法。它為解決傳統對測試數據進行判讀方法可能存在由於系統中誤差積累導致測試數據超出制定的判讀準則設定的閾值，導致不正確的判讀的問題。衛星閉環測試單元的控制電壓數據輸出端與測試數據模擬單元的控制電壓數據輸入端相連；衛星閉環測試單元的飛輪轉速數據輸出端與測試數據模擬單元的飛輪轉速數據輸入端相連；閾值判讀器的測試端閾值判讀數據輸入端與衛星閉環測試單元的測試端閾值判讀數據輸出端相連；閾值判讀器的模擬端閾值判讀數據輸入端與測試數據模擬單元的模擬端閾值判讀數據輸出端相連。它可用於實現衛星閉環測試數據的自主判讀。
文檔編號G05B17/02GK103064300SQ201310033920
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月29日 優先權日2013年1月29日
發明者孫兆偉, 張健, 李化義, 王峰, 李冬柏, 曹喜斌, 徐國棟, 潘小彤, 郭金生 申請人:哈爾濱工業大學