深空撞擊探測(cè)是深空探測(cè)任務(wù)的一個(gè)重要分支,也是近些年來(lái)深空探測(cè)的熱點(diǎn)。深空撞擊探測(cè)一般是相對(duì)于小行星而言的。小行星的規(guī)模比大天體的體積要小幾十甚至幾百倍,這就對(duì)深空撞擊探測(cè)器的精度、準(zhǔn)確性和自主導(dǎo)航能力提出了較高要求。深空撞擊探測(cè)器研制和發(fā)射的經(jīng)濟(jì)成本和人力成本都是異常昂貴的,所以提高每次深空撞擊探測(cè)任務(wù)的精度,減少故障率是必然要求。然而,通過(guò)實(shí)際深空實(shí)驗(yàn)的方式對(duì)深空撞擊探測(cè)器進(jìn)行測(cè)試是不現(xiàn)實(shí)而且成本昂貴的,地面實(shí)驗(yàn)成為唯一低成本且效果合適的測(cè)試方式。針對(duì)深空撞擊探測(cè)器的地面模擬仿真測(cè)試,本文設(shè)計(jì)了一套深空撞擊探測(cè)器運(yùn)動(dòng)仿真系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對(duì)深空撞擊探測(cè)器的地面仿真測(cè)試。本文首先對(duì)深空撞擊探測(cè)中的基本理論進(jìn)行了介紹,然后對(duì)系統(tǒng)的方案進(jìn)行了設(shè)計(jì),同時(shí)針對(duì)方案設(shè)計(jì)對(duì)硬件的選型進(jìn)行了闡述,最后完成了對(duì)深空撞擊探測(cè)器運(yùn)動(dòng)仿真系統(tǒng)硬件平臺(tái)的搭建。本文分析了深空撞擊探測(cè)仿真測(cè)試?yán)щy的原因,結(jié)合深空撞擊探測(cè)過(guò)程中需要重點(diǎn)驗(yàn)證的項(xiàng)目,設(shè)計(jì)出了四套軟件系統(tǒng)。它們分別是主控系統(tǒng)、行星目標(biāo)動(dòng)態(tài)模擬系統(tǒng)、探測(cè)器軌跡仿真系統(tǒng)、行星目標(biāo)圖像處理系統(tǒng)。其中主控系統(tǒng)與深空撞擊探測(cè)器內(nèi)部高度集成化的電子設(shè)備通信,對(duì)內(nèi)部電子設(shè)... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

火星96實(shí)物圖

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-4-擊器[20]。撞擊器的結(jié)構(gòu)如圖1-2所示，可以看到撞擊器中電子設(shè)備較密集且精度要求比較高。為了保證撞擊器的撞擊精度以及獲取數(shù)據(jù)的效率，英國(guó)針對(duì)這些做了很多模擬實(shí)驗(yàn)，為實(shí)際的深空探測(cè)提供工程上的支持。圖1-2“撞月探針撞擊器”內(nèi)部結(jié)構(gòu)模擬圖中國(guó)的航天工程起步較歐美國(guó)家晚，其中載人航天一直是重點(diǎn)，所以在深空探測(cè)這一塊內(nèi)容還比較少，探索也是在初步階段。2011年，中國(guó)曾與俄羅斯合作，發(fā)射過(guò)“螢火一號(hào)”探測(cè)器，但是由于技術(shù)力的限制，沒(méi)有離開(kāi)地球就在大氣層被焚毀。其中“嫦娥”系列是中國(guó)研究最成功的深空探測(cè)器系列，它們承載著多項(xiàng)探測(cè)任務(wù)，也都圓滿完成。針對(duì)撞擊探測(cè)這種探測(cè)模式，中國(guó)的研究還在理論階段，其中上海衛(wèi)星研究所的月球穿透器[21]和中國(guó)空間技術(shù)研究院的火星穿透器[22]是最具代表性的兩個(gè)研究成果。綜上所述，國(guó)外對(duì)深空撞擊探測(cè)領(lǐng)域的研究比較早，研究成果也比較豐富。特別是美國(guó)和俄國(guó)，他們對(duì)深空撞擊探測(cè)的研究已有幾十年的歷史，技術(shù)力比較雄厚。但是在他們研究的過(guò)程中也不是一帆風(fēng)順的，發(fā)射的失敗和登陸之后失聯(lián)是常有的事。由于深空環(huán)境的未知性和深空撞擊探測(cè)的高精密性，保證深空撞擊探測(cè)能夠正確實(shí)施的地面實(shí)驗(yàn)和測(cè)試驗(yàn)證就成了深空撞擊探測(cè)重要的一環(huán)。1.2.2星背景模擬研究現(xiàn)狀在進(jìn)行深空探測(cè)時(shí)，需要根據(jù)恒星、行星等信息來(lái)確定探測(cè)器的姿態(tài)信息和位置信息，根據(jù)這些信息來(lái)對(duì)探測(cè)過(guò)程進(jìn)行指導(dǎo)，這些信息的精度極大地影響了探測(cè)器的導(dǎo)航精度[23]。在提供這些信息的設(shè)備中，以通過(guò)恒星確定姿態(tài)位置的星敏感器擁有最高精度。星敏感器也稱導(dǎo)航敏感器。在深空探測(cè)的不斷發(fā)展中，對(duì)星敏感器的精度要求越來(lái)越高，這就使得星敏感器的地面測(cè)試要求越來(lái)越高[24]。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-21-2.4.2.3交換機(jī)選型本文中，交換機(jī)采用華為的千兆口交換機(jī)。具體參數(shù)如下：下行端口為24個(gè)10/1000Base-TX以太網(wǎng)端口，上行端口與下行口共用，MAC地址表為8KMAC，額定電壓為100V~240VAC，功耗小于14.2W。圖2-12交換機(jī)實(shí)物圖2.4.3硬件平臺(tái)搭建通過(guò)對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的闡述，完成了對(duì)主要硬件平臺(tái)的搭建。這些硬件平臺(tái)包括深空撞擊探測(cè)器運(yùn)動(dòng)仿真系統(tǒng)和外部的數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)，是實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)平臺(tái)。圖2-13六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)圖2-14深空撞擊探測(cè)器運(yùn)動(dòng)仿真系統(tǒng)硬件平臺(tái)圖2-13是六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，撞擊探測(cè)器在仿真時(shí)會(huì)被放置在六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的白色云臺(tái)上，通過(guò)六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)帶動(dòng)撞擊探測(cè)器進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)可以通過(guò)導(dǎo)軌進(jìn)行前后左右的運(yùn)動(dòng)，也可以通過(guò)機(jī)架進(jìn)行上下的運(yùn)動(dòng)，同時(shí)白色的云臺(tái)也可單獨(dú)旋轉(zhuǎn)。圖2-14是深空撞擊探測(cè)器運(yùn)動(dòng)仿真系統(tǒng)的硬件平臺(tái)。系統(tǒng)的內(nèi)部通信通過(guò)

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