月球软着陆制导、导航与控制半物理仿真试验系统

摘要

月球软着陆制导、导航与控制半物理仿真试验系统由三维平动模拟模块、三维转动模拟模块、控制计算机、仿真计算机以及地面测试和总控计算机系统组成。三维平动模拟模块和三维转动模拟模块采用实物模型，其中，三维平动模拟模块用来模拟着陆器相对于月面的轨道运动，其上的月面沙盘屏用来模拟月球的地表特征；三维转动模拟模块则用来模拟着陆器的姿态运动。而其他成熟的常规敏感器和执行机构以及着陆器动力学和运动学等则通过计算机建立精确的数学模型来代替。同数学仿真相比，该系统可使GNC方案和算法得到更真实有效地验证，而与全实物仿真系统相比又具有研制费用低、简单易行等优点。

主权项

1.月球软着陆制导、导航与控制半物理仿真试验系统，其特征在于包括：三维平动模拟模块、三维转动模拟模块、控制计算机(4)、仿真计算机(11)及地面测试和总控计算机系统(5)，其中：三维平动模拟模块，用于模拟月球的地表特征，并根据地面测试和总控计算机系统(5)发出的控制指令模拟着陆器相对月面的三维平动；三维转动模拟模块，用于模拟着陆器的飞行姿态，根据控制计算机(4)传来的上断电指令进行工作，对着陆器的六自由度运动进行测量，获取着陆器相对月面的视线距离和速度信息，着陆器自身的姿态角和姿态角速度信息以及月面的三维图像信息；将所述距离、速度和图像信息传给控制计算机(4)，同时将所述姿态角和姿态角速度信息传给仿真计算机(11)；根据地面测试和总控计算机系统(5)发出的控制指令进行三维转动；控制计算机(4)，接收地面测试和总控计算机系统(5)发出的遥控指令，控制三维转动模拟模块工作并获取距离、速度和图像测量信息，从仿真计算机(11)获取比力和陀螺角速度测量信息，根据所述测量信息进行GNC计算，得到推进系统控制指令并传给仿真计算机(11)；将获取的测量信息和计算得出的控制信息作为遥测数据传给地面测试和总控计算机系统(5)；仿真计算机(11)，接收地面测试和总控计算机系统(5)发出的遥控指令，从三维转动模拟模块获取姿态角和姿态角速度信息，经陀螺测量模型计算得出陀螺角速度测量信息，从控制计算机(4)接收推进系统控制指令，经仿真计算得出比力信息、推进系统参数和位置姿态信息，将所述比力和陀螺角速度测量信息传给控制计算机(4)，将所述推进系统参数和位置姿态信息传给地面测试和总控计算机系统(5)；地面测试和总控计算机系统(5)，向控制计算机(4)和仿真计算机(11)发出遥控指令，从控制计算机(4)接收遥测数据并进行数据的存储、共享和实时显示，从仿真计算机(11)接收推进系统参数和位置姿态信息，并根据其中的位置姿态信息给出平动和转动控制指令，控制三维平动模拟模块和三维转动模拟模块按要求进行运动。