發(fā)布時(shí)間：2017-10-13 18:12

  本文關(guān)鍵詞：小衛(wèi)星閉環(huán)模擬設(shè)備研制

  更多相關(guān)文章： 閉環(huán)仿真 衛(wèi)星模擬器 FPGA DSP 無線測(cè)試

【摘要】：衛(wèi)星在發(fā)射進(jìn)入太空后測(cè)試和維護(hù)就變得難以實(shí)現(xiàn),于是在研制衛(wèi)星的過程中,對(duì)衛(wèi)星的各個(gè)分系統(tǒng)進(jìn)行可靠性測(cè)試就成了衛(wèi)星測(cè)試系統(tǒng)的首要任務(wù)。衛(wèi)星的閉環(huán)測(cè)試相比于開環(huán)測(cè)試具有更好的穩(wěn)定性和實(shí)時(shí)性,能有效及時(shí)的對(duì)衛(wèi)星的姿態(tài)進(jìn)行半實(shí)物仿真測(cè)試。半實(shí)物仿真相比與實(shí)物仿真和數(shù)字仿真具有兩者皆有的優(yōu)點(diǎn),測(cè)試結(jié)果更接近與真實(shí)情況,也降低了測(cè)試的風(fēng)險(xiǎn)和成本。本文設(shè)計(jì)了一套通用化、小型化的衛(wèi)星閉環(huán)模擬設(shè)備,模擬了星上關(guān)鍵設(shè)備的電氣接口和工作時(shí)序。該設(shè)備可在衛(wèi)星研制初期對(duì)衛(wèi)星的姿控分系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試,也可模擬在軌運(yùn)行時(shí)的各種故障,以盡早在衛(wèi)星研制的前期發(fā)現(xiàn)問題,避免將來可能帶來的更大損失,對(duì)于保障衛(wèi)星的安全可靠運(yùn)行有著重要的意義。文章首先以衛(wèi)星姿控分系統(tǒng)為例對(duì)其工作原理和測(cè)試原理進(jìn)行了闡述。在精煉了分析小衛(wèi)星閉環(huán)模擬設(shè)備的設(shè)計(jì)要求和技術(shù)指標(biāo)后,對(duì)總體及各模塊的需求進(jìn)行詳細(xì)的分析,提出了模擬設(shè)備的總體方案。動(dòng)力學(xué)計(jì)算機(jī)模塊對(duì)敏感器模擬器進(jìn)行參數(shù)注入,敏感器模擬器在完成模型解算后將環(huán)境參數(shù)送給星上智能核心單元,智能核心單元發(fā)出控制信號(hào)改變執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作,執(zhí)行機(jī)構(gòu)采集單元采集執(zhí)行機(jī)構(gòu)的當(dāng)前狀態(tài)反饋給動(dòng)力學(xué)計(jì)算機(jī)進(jìn)行比對(duì)和控制,完成了一次閉環(huán)仿真。將敏感器模擬器設(shè)計(jì)為一個(gè)具有通用硬件接口的板卡,FPGA負(fù)責(zé)時(shí)序和邏輯控制,支持32位浮點(diǎn)運(yùn)算的DSP負(fù)責(zé)模型解算功能,通過FPGA邏輯重構(gòu)實(shí)現(xiàn)不同模擬器的需求。此外,設(shè)計(jì)了一個(gè)獨(dú)立的CAN轉(zhuǎn)無線的模塊來代替?zhèn)鹘y(tǒng)CAN有線電纜連接的方式,適應(yīng)了未來發(fā)展的需求。詳細(xì)的描述了各部分的硬件設(shè)計(jì)方案和電路設(shè)計(jì),對(duì)各部分的固件及程序設(shè)計(jì)也做了闡釋,包括數(shù)據(jù)注入接口模塊的固件設(shè)計(jì)和CAN轉(zhuǎn)無線模塊的程序設(shè)計(jì)等。所研制的小衛(wèi)星閉環(huán)模擬設(shè)備可實(shí)現(xiàn)對(duì)敏感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的模擬,具有通用化、小型化的特點(diǎn)。經(jīng)測(cè)試,在一個(gè)閉環(huán)仿真周期內(nèi),模擬設(shè)備完成了動(dòng)力學(xué)參數(shù)的注入和敏感器模型解算,滿足閉環(huán)仿真周期為10ms的設(shè)計(jì)要求。CAN轉(zhuǎn)無線模塊正常的實(shí)現(xiàn)了雙向通信,并且滿足了對(duì)通信距離,續(xù)航時(shí)間的要求。衛(wèi)星模擬設(shè)備正�？煽窟\(yùn)行,滿足了設(shè)計(jì)和測(cè)試的要求,減少了開發(fā)成本,縮短了測(cè)試周期,提高了測(cè)試的安全性和可靠性。
【關(guān)鍵詞】：閉環(huán)仿真 衛(wèi)星模擬器 FPGA DSP 無線測(cè)試
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：V416.8
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-18
• 1.1 課題來源及研究的目的和意義9-10
• 1.2 小衛(wèi)星閉環(huán)測(cè)試概述10-11
• 1.3 小衛(wèi)星閉環(huán)模擬設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)11-15
• 1.3.1 小衛(wèi)星閉環(huán)模擬設(shè)備國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀11-12
• 1.3.2 小衛(wèi)星閉環(huán)模擬設(shè)備國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀12-13
• 1.3.3 小衛(wèi)星閉環(huán)模擬設(shè)備發(fā)展趨勢(shì)13-15
• 1.4 無線技術(shù)在衛(wèi)星測(cè)試領(lǐng)域中的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)15-16
• 1.5 主要研究?jī)?nèi)容及論文結(jié)構(gòu)16-18
• 第2章 模擬設(shè)備總體方案設(shè)計(jì)18-36
• 2.1 小衛(wèi)星姿控分系統(tǒng)工作原理18-19
• 2.2 設(shè)計(jì)要求和技術(shù)指標(biāo)19-27
• 2.2.1 總體設(shè)計(jì)要求19-22
• 2.2.2 動(dòng)力學(xué)計(jì)算機(jī)模塊設(shè)計(jì)要求22-23
• 2.2.3 敏感器模擬器設(shè)計(jì)要求23-27
• 2.2.4 無線傳輸模塊設(shè)計(jì)要求27
• 2.3 需求分析27-29
• 2.4 模擬設(shè)備方案設(shè)計(jì)29-35
• 2.4.1 方案設(shè)計(jì)原則29
• 2.4.2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)29-32
• 2.4.3 動(dòng)力學(xué)計(jì)算機(jī)模塊方案設(shè)計(jì)32-33
• 2.4.4 敏感器模擬器方案設(shè)計(jì)33-34
• 2.4.5 無線傳輸模塊方案設(shè)計(jì)34-35
• 2.5 本章小結(jié)35-36
• 第3章 模擬設(shè)備硬件設(shè)計(jì)36-51
• 3.1 動(dòng)力學(xué)計(jì)算機(jī)模塊硬件設(shè)計(jì)36-39
• 3.1.1 動(dòng)力學(xué)計(jì)算機(jī)選擇36-37
• 3.1.2 動(dòng)力學(xué)計(jì)算機(jī)載板設(shè)計(jì)37-39
• 3.2 敏感器模擬器硬件設(shè)計(jì)39-45
• 3.2.1 通用板卡主控制器選擇39-41
• 3.2.2 通用板卡硬件設(shè)計(jì)41-45
• 3.3 無線傳輸模塊硬件設(shè)計(jì)45-49
• 3.3.1 無線模塊選型46-47
• 3.3.2 供電電路設(shè)計(jì)47-48
• 3.3.3 MCU電路設(shè)計(jì)48-49
• 3.4 本章小結(jié)49-51
• 第4章 系統(tǒng)固件和程序設(shè)計(jì)51-61
• 4.1 敏感器模擬器接口固件設(shè)計(jì)51-54
• 4.1.1 CAN接口固件設(shè)計(jì)52-53
• 4.1.2 RS-485 接口固件設(shè)計(jì)53
• 4.1.3 RS-422 接口固件設(shè)計(jì)53-54
• 4.2 無線傳輸模塊程序設(shè)計(jì)54-59
• 4.2.1 無線模塊使用說明54-57
• 4.2.2 無線模塊工作實(shí)例57-58
• 4.2.3 MCU程序設(shè)計(jì)58-59
• 4.3 本章小結(jié)59-61
• 第5章 測(cè)試與分析61-70
• 5.1 測(cè)試方案及步驟61
• 5.2 功能模塊測(cè)試61-67
• 5.2.1 動(dòng)力學(xué)計(jì)算機(jī)載板測(cè)試61-63
• 5.2.2 敏感器模擬器測(cè)試63-66
• 5.2.3 無線傳輸模塊測(cè)試66-67
• 5.3 系統(tǒng)測(cè)試67-68
• 5.4 測(cè)試結(jié)果及分析68-69
• 5.5 本章小結(jié)69-70
• 結(jié)論70-71
• 參考文獻(xiàn)71-75
• 致謝75

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1026333