一种微小卫星设备通用模拟器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种微小卫星用地面测试设备，具体涉及一种微小卫星设备通用模拟器
【背景技术】
[0002]近年来，数字化设计技术在航天领域的应用越来越广泛。数字化设计技术与半实物仿真技术相结合快速完成卫星的设计、组装和测试，已经成为航天技术发展的重要方向，在这种背景下，虚拟卫星技术的研究越来越引起研究者的重视。所谓虚拟卫星是用精确逼真的数字仿真模型表示卫星的各子系统和各部件，各子系统模型可以快速便捷地组装成数字化的模拟星。真实地体现出卫星的组成特点、基本性能、信息流程和运行规律。数字化卫星技术可以建立卫星的几何样机，进行数字化模装分析，替代以前的实物模装。同时，数字化卫星技术通过建立光、机、电、热专业模型，对卫星进行仿真分析，监测设计结果，部分替代对应的实物试验。现实中，微小卫星地面测试是上天前最重要的一环，而星上各种设备部件繁多，往往测试时不能到齐，从而影响测试效率，急需能迅速替代的通用模拟器，不使测试担误。
[0003]在以往测试系统中，每个分系统模拟设备通用性不强，且模拟器要根据每个设备进行部分或全部重新设计，很不利于微小星周期短的研制特点。
【发明内容】
[0004]本发明提供一台能适应微小卫星不同设备的通用模拟设备，主要用于模拟星上设备部件，实现与真实星上设备对接调试验证。能覆盖微小卫星整个测试阶段的各种设备组件，如姿轨控分系统中的部组件，测控分系统的部组件，各种载荷组件。本发明能够任意部件模拟器可随意重构。通过模拟器的模型与硬件接口分离，统一通过上位机软件，来同时配置设备数学模型，配置设备真实电接口。可重构性强，仿真完全无需专门做部件模拟器，只需对上位机的软件进行配置即可。
[0005]本发明提供一种微小卫星设备通用模拟器，其特征在于，所述模拟器包括:
多个可编程接口板；
至少一个控制器板，所述控制器板内有多种数学模型；
根据输入配置信息动态配置控制器板和可编程接口板，
下载经编译的模型至控制器板，配置可编程接口板的接口及时序。
[0006]本发明还公开了一种所述模拟器的模拟方法，其特征在于，包括以下步骤:
1)确定要模拟的设备；
2)确定所需要的数学模型，各模型的数量及模型相关参数；
4)确定所需要的接口的种类，各接口的数量及接口相关参数；
5)对选定模型的代码进行交叉编译；
6)对选定接口进行配置； 7)根据交叉编译结果及配置数据来模拟对应的设备。
【附图说明】
[0007]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0008]图1是本发明所示一个通过模拟器的结构图；
图2是本发明所示单飞轮系统的结构图；
图3是本发明所示飞轮模型的转换关系图；
图4是本发明所示交叉编译流程图；
图5是本发明所示参数修改流程图；
图6是本发明所示4飞轮系统的结构图；
图7是本发明所示4飞轮系统的硬件配置图。
【具体实施方式】
[0009]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0010]本发明实施例提供一种微小卫星设备通用模拟器，以下分别进行详细说明。本发明软件与硬件完全的分离设计。只需在上位机进行配置即可实现对设备模型的快速实现，同时也能实现对设备真实的各种接口信号的模拟。
[0011]如图1所示，本发明所示微小卫星设备通用模拟器是一个多板卡系统，具有多个接口板及至少一个控制器板，板间采用标准总线进行通讯，并通过同步信号来同步信号时序。上位机可以通过控制器板对所述系统中的所有板卡进行统一配置。所述至少一个控制器板包括至少一个主控制面板，运行设备的数学模型。所述接口板为可编程智能接口板，接口板实现DA/AD、10、RS422等等各种接口。上位机与设备通过网线进行通讯与配置。所述接口板为可编程智能接口板，可以是标准的PC架构的板卡。
[0012]本系统作为模拟器时涉及到多种不同的部件和接口，并且根据模拟的内容不同，涉及到的部件和接口的数量也不相同。本系统是一个可扩展的系统，控制器板可通过上位机下载和配置所需要的数学模型；通过增减接口板的数量控制扩展接口的数量，同时通过上位机对系统内各接口进行选配设置。
[0013]因此，本系统能够灵活搭配，用一个模拟设备就能完成所有的工作。不必对每个分系统或每个部组件单独做I台机器。只要硬件接口数量够用，所有分系统及相关部组件完全可以集中在一台机器上实现，均通过通用控制器板与通用接口板的配合来实现。
[0014]本发明能模拟种数学模型及接口，并根据所需部件的数量来动态配置板卡。在操作过程中，实现模型与硬件完全的分离设计，所有操作均可能通过上位机配置来实现，包括将数学模型下载至控制器板，接口板接口时序配置等。接口板实现所有扩展接口及时序，控制器板中所有的数学模型，可以在上位机随意配置增删，同时部件对应的接口也可对应进行增删，从而实现各种模拟功能。
[0015]控制器板加载所有数学模型，所述模型包括部件模型。部件模型飞轮模型、磁力矩模型、太敏模型、陀螺模型、星敏模型、磁强计模型、GPS模型、测控组件模拟器模型、电源模型、热控模型等中的一个或多个。通用设备模拟器能模拟星上姿控/热控/电源/分系统及各种载荷的组件。既可以对部件的接口模拟对接电接口验证，也能模拟真实部件的产生输入输出数据响应，进行模拟仿真验证。
[0016]在本发明一实施例中，在首先在上位机中建立基于simulink的一体化数学模型库，库中包括各种可能用到的模型。这些模型由simulink图形化编程结合基于C函数的s-funct1n实现。Simulink是MATLAB最重要的组件之一,它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。Simulink具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点，并基于以上优点Simulink已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。同时有大量的第三方软件和硬件可应用于或被要求应用于Simulink。
[0017]其次，通用模拟器设置主要包括以下步骤:
1)确定要模拟的设备；
2)确定所需要的数学模型，各模型的数量及模型相关参数；
4)确定所需要的接口的种类，各接口的数量及接口相关参数；
5)对选定模型的代码进行交叉编译；
6)对选定接口进行配置；
7)根据交叉编译结果及配置数据来模拟对应的设备。
[0018]本发明采用实时操作系统，用于对simulink模型模块的代码交叉编译，生成可执行代码。在控制器板实时系统运行时，可动