天文导航系统半物理仿真研究
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博士学位论文空间望远镜精细导星解算及光闭环半物理仿真验证作者姓名:陈怀宇指导教师: 尹达一研究员中国科学院上海技术物理研究所学位类别: 工学博士学科专业: 物理电子学培养单位: 中国科学院上海技术物理研究所2019年3月中国科学院大学研究生学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立进行研究工作所取得的成果。
尽我所知,除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。
对论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体,均已在文中以明确方式标明或致谢。
作者签名:日期:中国科学院大学学位论文授权使用声明本人完全了解并同意遵守中国科学院有关保存和使用学位论文的规定,即中国科学院有权保留送交学位论文的副本,允许该论文被查阅,可以按照学术研究公开原则和保护知识产权的原则公布该论文的全部或部分内容,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存、汇编本学位论文。
涉密及延迟公开的学位论文在解密或延迟期后适用本声明。
作者签名:导师签名:日期:日期:Fine Guidance Sensor Processing and Optical Closed-loop Semi-physical Simulation in Space TelescopeA dissertation submitted toUniversity of Chinese Academy of Sciencesin partial fulfillment of the requirementfor the degree ofDoctor of Engineeringin Physical electronicsByChen HuaiyuSupervisor:Professor Yin DayiShanghai Institute of Technical PhysicsOf the Chinese Academy of SciencesMarch 2019摘要摘要空间天文望远镜作为研究宇宙起源、恒星演化和暗物质等前沿物理学问题的重要实验观测设备,需要对目标保持长时间凝视来获得高质量的天文观测结果。
哈尔滨工业大学T学硕士学位论文摘要仿真技术综合了当代科学技术中多种现代化尖端手段,在科学技术领域起到及其重要的作用。
半物理仿真作为仿真技术的一个分支,涉及的领域极广,包括机电技术、液压技术、控制技术、接口技术等。
从某种角度上讲,一个国家的半物理仿真技术的发展水平也代表其整体的科技实力。
航天器地面仿真的必要性和重要性是不言而喻的,因此在地面试验阶段就要通过各种类型的仿真试验。
半物理仿真试验能比较真实的模拟空间飞行状态,验证控制系统方案设计与技术设计的诈确性和合理性,检验控制系统性能。
结合国家863计划“小型智能飞行机器人系统研究项目”,本文研究了了一种半物理实时仿真方法。
主要包括以下内容:首先,讨论了VxWorks和MATLAB实时工作IN(Real-TimeWorkshop)的实现机制,并进行了详细分析。
分别对VxWorks和MATLAB进行了相关配置,建立了联合实时仿真环境。
其次,以卫星对地定向姿态轨道控制系统为目标,在上述仿真环境的支持F,Jr发了无转台的半物理仿真试验系统。
验证了控制算法的正确性,并为今后整个控制系统的半物理仿真奠定了基础。
最后,研究了如何通过网络编程实现实时仿真数据的传送。
通过该实时仿真数据驱动SatelliteToolKit动画演示,直观显示卫星当前情况下的运行状态。
关键词半物理仿真;实时工作州(RTW);VxWorks设备驱动程序;网络通信竺苎鎏:!些尘兰三兰丝::兰竺生兰AbstractByintegratingmanykindsofadvancedtechnology,simulationisnowplayingaveryimportantroleinthefieldofscienceandtechnology.Asabranchofsimulationtechnology,semi-physicalsimulationconsistsofvariousparts,suchaselectromechanicaltechnology,hydraulicpressuretechnology,control,interfacetechnologyandsoon.Insomeway,thelevelofsemi·physicalsimulationrepresentsthelevelofscienceandtechnologyofacountry.Itisself-evidencethatthegroundsimulationisimportantandessentialforaspacecraftproject.Duringthegroundtestperiod,thespacecrafthastoaccomplisha11kindsofsimulationtest.Thesemi,physicalsimulationcansimulatetheon-orbitflightsituationaccurately,whichcanverifywhethertheschemedesignandtechnologydesignofcontrolsystemareproperandreasonableornot.Itcanalsotestthesystemperformance.Myprojectcomesfromtheoneofthe“863plant”intheperiodofthetenth“five—yearplan’’:”theChineseRoboticFree-flyingSpaceSystem(ChiRoSS)”.Inthispaper,asemi-physicalreal—timesimulationmethodisproposed.Firstly,themethodofVxWorksandMATLABReal—TimeWorkshopisdiscussedandanalyzed.BysettingconfigurationsofVxWorksandMATLABrespectively,thecombinedreal.timesimulationenvironmentisintroduced.Secondly,underthecombinedreal-timesimulationenvironment.asemi—physicalsimulationsystemwithoutrotarytableisdeveloped,whichisusedtotesttheattitudeandorbitcontrolsystemofthesatellite.Theresultindicatesthatthecontrolarithmeticisefficientandfeasible.Lastly,thepaperadoptsnetworkprogramtoimplementthetransmissionofreal-timesimulationdata.Thereal—timedataareusedtodisplaycomputeranimationthroughSatelliteToolKit,whichcanshowthesatellitestatusvisualizedKeywordssemi-physicalsimulation,real-timeworkshop,VxWorks,devicedriverprogram,networkservice坠竺堡三些叁兰』兰丝尘兰竺丝兰第1章绪论1.1课题背景及意义空间技术又称航天技术,是研究和解决如何使空|、RJ飞行器(又称航天器)进入外层空间并有效工作、探索、丌发和利用外层空间以及地球以外天体的综合性工程技术。
船用天文导航设备的仿真模拟与效果对比研究引言:船舶导航是航海中至关重要的一环,准确的导航设备和技术能够确保船只的安全航行。
在航海导航中,天文导航作为一种基于天体观测的传统导航方法,一直扮演着重要的角色。
然而,随着现代科技的进步,一些新兴的技术对天文导航设备提出了挑战,如卫星导航系统和惯性导航系统。
因此,研究船用天文导航设备的仿真模拟和效果对比,对于了解其实际应用价值并与其他导航技术进行比较具有重要意义。
本文将从以下几个方面展开讨论:首先,介绍船用天文导航设备的原理和使用方法;其次,探讨船用天文导航设备的仿真模拟方法和技术;最后,通过与其他导航技术的对比研究,评估船用天文导航设备在航海导航中的效果和优势。
一、船用天文导航设备的原理和使用方法船用天文导航设备是通过观测天体的位置和运动,利用航海天文学和天文测量学的原理,来确定船只的位置和航向。
其主要原理是利用天体在天空中的位置和角度来计算船只的纬度、经度和航向。
使用船用天文导航设备的方法可以分为两种:天体仰角和星等方位法。
在天体仰角法中,船只观测天体的仰角,并结合时间和天体的赤纬和赤经,利用天体仰角计算出船只的纬度和经度。
在星等方位法中,船只通过观测某一恒星的高度和方位角,结合已知的恒星坐标和赤经,计算出船只的纬度和经度。
然而,船用天文导航设备的使用也存在一些局限性,如依赖于天气和天体的可见性。
在阴天或天气不好的情况下,天体的观测可能会受到限制,从而影响导航的准确性。
此外,观测天体位置时需要准确的天文数据和计算方法,对于船员来说,需要具备一定的天文学知识和技能。
二、船用天文导航设备的仿真模拟方法和技术为了评估和优化船用天文导航设备在实际航海中的应用效果,船用天文导航设备的仿真模拟成为一种常用的研究方法。
利用计算机模拟和仿真技术,可以模拟出各种天文导航场景,并对导航设备的性能进行测试和验证。
船用天文导航设备的仿真模拟需要准确的天文数据和船只的参数信息作为输入。