专利名称：卫星闭环测试系统数据自主判读处理装置及其处理方法
技术领域：
本发明涉及数据自主判读处理装置及其处理方法。
背景技术：
卫星系统在进行地面闭环测试时，星载计算机和执行机构需要与敏感器模拟器，空间环境模型，以及卫星动力学和运动学模型构成闭环系统对星载计算机和执行机构的性能以及星载机上的控制算法进行验证。卫星进行闭环测试时往往需要运行很长的时间，使系统中存在的问题能够充分地暴露出来。为了发现在测试中存在的问题需要对测试的数据进行判读。传统对测试数据进行判读的方法包括把测试结果和独立运行的系统数学模型仿真结果进行比较，这种方法只能对测试结果的趋势进行判断；另一种方法是根据一定的数据判读原则对测试数据进行判读，但是上述方法可能存在由于系统中误差积累导致测试数据超出制定的判读准则设定的阈值，导致不正确的判读的问题。
发明内容
本发明为了解决传统对测试数据进行判读方法中存在的由于系统中误差积累导致测试数据超出制定的判读准则设定的阈值、进而导致判读错误的问题，而提出的卫星闭环测试系统数据自主判读处理装置及其处理方法。卫星闭环测试系统数据自主判读处理装置，所述数据自主判读处理装置包括卫星闭环测试单元、测试数据模拟单元和阈值判读器；所述卫星闭环测试单元的控制电压数据输出端与测试数据模拟单元的控制电压数据输入端相连；所述卫星闭环测试单元的飞轮转速数据输出端与测试数据模拟单元的飞轮转速数据输入端相连；所述卫星闭环测试单元的姿态四元数和姿态角速度数据输出端与测试数据模拟单元的姿态四元数和姿态角速度数据输入端相连；所述卫星闭环测试单元的星敏感器输出姿态四元数和陀螺输出姿态角速度数据输出端与测试数据模拟单元的星敏感器输出姿态四元数和陀螺输出姿态角速度数据输入端相连；阈值判读器的测试端阈值判读数据输入端与卫星闭环测试单元的测试端阈值判读数据输出端相连；阈值判读器的模拟端阈值判读数据输入端与测试数据模拟单元的模拟端阈值判读数据输出端相连；阈值判读器输出阈值判读数据。采用上述卫星闭环测试系统数据自主判读处理装置进行卫星闭环测试系统数据自主判读处理的方法；所述方法由如下几个步骤实现步骤一、根据卫星闭环测试单元建立与其具有相同功能的测试数据模拟单元，然后在测试数据模拟单元中设定采样周期Ttl，对卫星闭环测试单元中的星载机、飞轮和测试端卫星动力学模型的输出值以及测试端星敏感器和陀螺模拟器的输出值进行采样，并用采集的数据作为测试数据模拟单元中对应变量的当前值，进行下一步处理；步骤二、根据实际测量要求，设定阈值判读器中的测试数据阈值卫星闭环测试单元的测试数据与测试数据模拟单元的数据之差的绝对值的上确值向量U和下确值向量L，同时设定标志向量K，K取值为O或者I ;
在相同初始条件的情况下，同时运行卫星闭环测试单元和测试数据模拟单元，实时读取卫星闭环测试单元中的姿态四元数qK、姿态角速度^和测试数据模拟单元中的姿态四元数qp、姿态角速度Wp ;令XK=[qK;wK], XP=[qp;wp],参数Xe和Xp分别表示当前时刻卫星闭环测试单元的状态值和测试数据模拟单元的状态值；根据阈值判读器中测试数据阈值对测试数据进行实时判读；若IXe-XpI < U，则数据正常，阈值判读器输出标志向量K = 0，返回执行步骤一；否，则数据错误，阈值判读器输出标志向量K = I。本发明的优点在于只需要制定简单的数据判读的阈值准则，并通过建立一个与卫星闭环测试单元相对应的测试数据模拟单元，并对数据进行周期性更新，能够简单、方便地实现卫星闭环测试数据的自主判读。
图1为本申请所述卫星闭环测试系统数据自主判读处理装置的模块结构示意图；图2为本申请所述卫星闭环测试系统数据自主判读处理方法的流程图。
具体实施例方式具体实施方式
一 下面结合图1说明本实施方式，本实施方式所述的卫星闭环测试系统数据自主判读处理装置包括卫星闭环测试单元1、测试数据模拟单元2和阈值判读器3 ;所述卫星闭环测试单元I的控制电压数据输出端与测试数据模拟单元2的控制电压数据输入端相连；所述卫星闭环测试单元I的飞轮转速数据输出端与测试数据模拟单元2的飞轮转速数据输入端相连 ；所述卫星闭环测试单元I的姿态四元数和姿态角速度数据输出端与测试数据模拟单元2的姿态四元数和姿态角速度数据输入端相连；所述卫星闭环测试单元I的星敏感器输出姿态四元数和陀螺输出姿态角速度数据输出端同时与测试数据模拟单元2的星敏感器输出姿态四元数和陀螺输出姿态角速度数据输入端和阈值判读器3的测试端阈值判读数据输入端相连；阈值判读器3的模拟端阈值判读数据输入端与测试数据模拟单元2的模拟端阈值判读数据输出端相连；阈值判读器3输出阈值判读数据。
具体实施方式
二 下面结合图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式
一不同点在于，所述卫星闭环测试单元I包括测试端星敏感器及陀螺模拟器1-1、星载机1-2、飞轮1-3和测试端卫星动力学模型1-4 ;所述测试端星敏感器及陀螺模拟器1-1的星敏感器输出姿态四元数和陀螺输出姿态角速度数据输出端与星载机1-2的星敏感器输出姿态四元数和陀螺输出姿态角速度数据输入端相连、并作为卫星闭环测试单元I的星敏感器输出姿态四元数和陀螺输出姿态角速度数据输出端；星载机1-2的控制电压数据输出端与飞轮1-3的控制电压数据输入端相连、并作为卫星闭环测试单元I的控制电压数据输出端；飞轮1-3的飞轮转速数据输出端与测试端卫星动力学模型1-4的飞轮转速数据输入端相连、并作为卫星闭环测试单元I的飞轮转速数据输出端；测试端卫星动力学模型1-4的姿态四元数和姿态角速度数据输出端与测试端星敏感器及陀螺模拟器1-1的姿态四元数和姿态角速度数据输入端相连、并且作为卫星闭环测试单元I的测试端阈值判读数据输出端。其它组成和连接方式与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三下面结合图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式
二不同点在于，所述测试数据模拟单元2包括模拟端星敏感器及陀螺模拟器2-1、星载机数学模拟器2-2、飞轮数学模拟器2-3和模拟端卫星动力学模型2-4 ；模拟端星敏感器及陀螺模拟器2-1的星敏感器输出姿态四元数和陀螺输出姿态角速度数据输出端与星载机数学模拟器2-2的第一星敏感器输出姿态四元数和陀螺输出姿态角速度数据输入端相连；星载机数学模拟器2-2的第二星敏感器输出姿态四元数和陀螺输出姿态角速度数据输入端即为测试数据模拟单元2的星敏感器输出姿态四元数和陀螺输出姿态角速度数据输入端；星载机数学模拟器2-2的控制电压数据输出端与飞轮数学模拟器2-3的第一控制电压数据输入端相连；飞轮数学模拟器2-3的第二控制电压数据输入端即为测试数据模拟单元2的控制电压数据输入端；飞轮数学模拟器2-3的第三飞轮转速数据输入端即为测试数据模拟单元2的飞轮转速数据输入端；飞轮数学模拟器2-3的第四飞轮转速数据输出端与模拟端卫星动力学模型2-4的第一飞轮转速数据输入端相连；模拟端卫星动力学模型2-4的第二姿态四元数和姿态角速度数据输入端即为测试数据模拟单元2的姿态四元数和姿态角速度数据输入端；模拟端卫星动力学模型2-4的星敏感器输出姿态四元数和陀螺输出姿态角速度数据输出端与模拟端星敏感器及陀螺模拟器2-1的星敏感器输出姿态四元数和陀螺输出姿态角速度数据输入端相连、并作为测试数据模拟单元2的模拟端阈值判读数据输出端。其它组成和连接方式与具体实施方式
二相同。
具体实施方式
四本实施方式采用具体实施方式
三所述的卫星闭环测试系统数据自主判读处理装置进行卫星闭环测试系统数据自主判读处理的方法；所述方法由如下几个步骤实现步骤一、根据卫星闭环测试单元I建立与其具有相同功能的测试数据模拟单元2，然后在测试数据模拟单元2中设定采样周期Ttl，对卫星闭环测试单元I中的星载机1-2、飞轮1-3和测试端卫星动力学模型1-4的输出值以及测试端星敏感器和陀螺模拟器1-1的输出值进行采样，并用采集的数据作为测试数据模拟单元2中对应变量的当前值，进行下一步处理；步骤二、根据实际测量要求，设定阈值判读器3中的测试数据阈值卫星闭环测试单元I的测试数据与测试数据模拟单元2的数据之差的绝对值的上确值向量U和下确值向量L，同时设定标志向量K，K取值为O或者I ;在相同初始条件的情况下，同时运行卫星闭环测试单元I和测试数据模拟单元2，实时读取卫星闭环测试单元I中的姿态四元数qK、姿态角速度Wk和测试数据模拟单元2中的姿态四元数qp、姿态角速度Wp ;令XK=[qK;wK], XP=[qp;wp],参数Xe和Xp分别表示当前时刻卫星闭环测试单元I的状态值和测试数据模拟单元2的状态值；根据阈值判读器3中测试数据阈值对测试数据进行实时判读；若L < IXe-XpI < U，则数据正常，阈值判读器3输出标志向量K = 0，返回执行步骤一；否，则数据错误，阈值判读器3输出标志向量K = I。以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明所提交的权利要求书确 定的专利保护范围。
权利要求
1.卫星闭环测试系统数据自主判读处理装置，其特征在于所述数据自主判读处理装置包括卫星闭环测试单元(I)、测试数据模拟单元(2)和阈值判读器(3);所述卫星闭环测试单元(I)的控制电压数据输出端与测试数据模拟单元(2)的控制电压数据输入端相连；所述卫星闭环测试单元(I)的飞轮转速数据输出端与测试数据模拟单元(2)的飞轮转速数据输入端相连；所述卫星闭环测试单元(I)的姿态四元数和姿态角速度数据输出端与测试数据模拟单元(2)的姿态四元数和姿态角速度数据输入端相连；所述卫星闭环测试单元(O的星敏感器输出姿态四元数和陀螺输出姿态角速度数据输出端与测试数据模拟单元(2)的星敏感器输出姿态四元数和陀螺输出姿态角速度数据输入端相连；阈值判读器(3)的测试端阈值判读数据输入端与卫星闭环测试单元(I)的测试端阈值判读数据输出端相连；阈值判读器(3)的模拟端阈值判读数据输入端与测试数据模拟单元(2)的模拟端阈值判读数据输出端相连；阈值判读器(3)输出阈值判读数据。
2.根据权利要求1所述的卫星闭环测试系统数据自主判读处理装置，其特征在于所述卫星闭环测试单元(I)包括测试端星敏感器及陀螺模拟器(1-1)、星载机(1-2)、飞轮(1-3)和测试端卫星动力学模型(1-4);所述测试端星敏感器及陀螺模拟器(1-1)的星敏感器输出姿态四元数和陀螺输出姿态角速度数据输出端与星载机(1-2)的星敏感器输出姿态四元数和陀螺输出姿态角速度数据输入端相连、并作为卫星闭环测试单元(I)的星敏感器输出姿态四元数和陀螺输出姿态角速度数据输出端；星载机(1-2)的控制电压数据输出端与飞轮(1-3)的控制电压数据输入端相连、并作为卫星闭环测试单元(I)的控制电压数据输出端；飞轮(1-3)的飞轮转速数据输出端与测试端卫星动力学模型(1-4)的飞轮转速数据输入端相连、并作为卫星闭环测试单元(I)的飞轮转速数据输出端；测试端卫星动力学模型(1-4)的姿态四元数和姿态角速度数据输出端与测试端星敏感器及陀螺模拟器(1-1)的姿态四元数和姿态角速度数据输入端相连、并且作为卫星闭环测试单元(I)的测试端阈值判读数据输出端。
3.根据权利要求2所述的卫星闭环测试系统数据自主判读处理装置，其特征在于所述测试数据模拟单元(2)包括模拟端星敏感器及陀螺模拟器(2-1)、星载机数学模拟器(2-2),飞轮数学模拟器(2-3)和模拟端卫星动力学模型(2-4);模拟端星敏感器及陀螺模拟器(2-1)的星敏感器输出姿态四元数和陀螺输出姿态角速度数据输出端与星载机数学模拟器(2-2)的第一星敏感器输出姿态四元数和陀螺输出姿态角速度数据输入端相连；星载机数学模拟器(2-2 )的第二星敏感器输出姿态四元数和陀螺输出姿态角速度数据输入端即为测试数据模拟单元(2)的星敏感器输出姿态四元数和陀螺输出姿态角速度数据输入端；星载机数学模拟器(2-2)的控制电压数据输出端与飞轮数学模拟器(2-3)的第一控制电压数据输入端相连；飞轮数学模拟器(2-3)的第二控制电压数据输入端即为测试数据模拟单元(2)的控制电压数据输入端；飞轮数学模拟器(2-3)的第三飞轮转速数据输入端即为测试数据模拟单元(2)的飞轮转速数据输入端；飞轮数学模拟器(2-3)的第四飞轮转速数据输出端与模拟端卫星动力学模型(2-4)的第一飞轮转速数据输入端相连；模拟端卫星动力学模型(2-4)的第二姿态四元数和姿态角速度数据输入端即为测试数据模拟单元(2)的姿态四元数和姿态角速度数据输入端；模拟端卫星动力学模型(2-4)的星敏感器输出姿态四元数和陀螺输出姿态角速度数据输出端与模拟端星敏感器及陀螺模拟器(2-1)的星敏感器输出姿态四元数和陀螺输出姿态角速度数据输入端相连、并作为测试数据模拟单元(2)的模拟端阈值判读数据输出端。
4.采用权利要求3所述的卫星闭环测试系统数据自主判读处理装置进行卫星闭环测试系统数据自主判读处理的方法；其特征在于所述方法由如下几个步骤实现步骤一、根据卫星闭环测试单元(I)建立与其具有相同功能的测试数据模拟单元(2)，然后在测试数据模拟单元(2)设定采样周期Ttl，对卫星闭环测试单元(I)中的星载机(1-2)、飞轮(1-3)和测试端卫星动力学模型(1-4)的输出值以及测试端星敏感器及陀螺模拟器(1-1)的输出值进行采样，并用采集的数据作为测试数据模拟单元(2)中对应变量的当前值，进行下一步计算；步骤二、根据实际测量要求，设定阈值判读器(3)中的测试数据阈值卫星闭环测试单元(I)的测试数据与测试数据模拟单元(2)的数据之差的绝对值的上确值向量U和下确值向量L，同时设定标志向量K，K取值为O或者I ;在相同初始条件的情况下，同时运行卫星闭环测试单元(I)和测试数据模拟单元(2)，实时读取卫星闭环测试单元(I)中的姿态四元数％、姿态角速度wK和测试数据模拟单元(2)中的姿态四元数qp、姿态角速度Wp ;令XK=[qK;wK], XP=[qp;wp],参数Xe和Xp分别表示当前时刻卫星闭环测试单元(I)的状态值和测试数据模拟单元(2)的状态值；根据步骤二设定的阈值判读器(3)中测试数据阈值对测试数据进行实时判读；若L < IXe-XpI ( U，则数据正常，阈值判读器(3)输出标志向量K = 0，返回执行步骤一；否，则数据错误，阈值判读器(3)输出标志向量K = Iο
全文摘要
卫星闭环测试系统数据自主判读处理装置及其处理方法，涉及数据自主判读处理装置及其处理方法。它为解决传统对测试数据进行判读方法可能存在由于系统中误差积累导致测试数据超出制定的判读准则设定的阈值，导致不正确的判读的问题。卫星闭环测试单元的控制电压数据输出端与测试数据模拟单元的控制电压数据输入端相连；卫星闭环测试单元的飞轮转速数据输出端与测试数据模拟单元的飞轮转速数据输入端相连；阈值判读器的测试端阈值判读数据输入端与卫星闭环测试单元的测试端阈值判读数据输出端相连；阈值判读器的模拟端阈值判读数据输入端与测试数据模拟单元的模拟端阈值判读数据输出端相连。它可用于实现卫星闭环测试数据的自主判读。
文档编号G05B17/02GK103064300SQ201310033920
公开日2013年4月24日 申请日期2013年1月29日 优先权日2013年1月29日
发明者孙兆伟, 张健, 李化义, 王峰, 李冬柏, 曹喜斌, 徐国栋, 潘小彤, 郭金生 申请人:哈尔滨工业大学