月球軌道器交會對接九自由度半物理仿真系統設計及驗證

唐 寧

北京控制工程研究所，北京100190

0 引言

月球軌道器的空間交會對接是一個非常復雜的過程，涉及控制方案復雜、新研設備多、精度指標要求高等技術難點[1]。為了驗證交會對接的可行性，需在地面進行大量的試驗驗證，九自由度半物理仿真試驗就是其中最為有效的一種方式。美國、日本和歐空局等國家組建了多種半物理仿真系統，其中較為典型的有美國蘭利研究中心負責設計和研制的雙子星座飛船光學對接仿真系統，日本筑波空間中心建立的交會對接GNC系統靠攏段半物理仿真系統，歐空局和德國宇航院在德國航空航天試驗院空間運行中心組建的九自由度接近操作仿真器[1]。為了確保交會對接任務的順利實施，我國自行研制了一套月球軌道的九自由度半物理仿真試驗系統，用于RVD敏感器部件級的性能驗證和自控交會對接技術的仿真驗證。

1 半物理仿真系統的總體設計

GNC分系統九自由度半物理仿真試驗系統應用運動模擬器模擬兩飛行器的相對運動(包括相對位置和相對姿態)，將飛行器上與GNC系統有關的真實部件接入試驗回路，由實時仿真計算機完成交會對接過程中兩個飛行器共9個自由度的動力學和運動學計算，并實時控制運動模擬器等設備，半物理仿真系統由試驗控制系統對試驗過程進行管理和監控，完成試驗所需要的遙控模擬、遙測模擬、推進系統的模擬等，同時對試驗數據進行采集、處理、存儲和仿真結果的可視化，完成仿真試驗。……