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原文传递基于六自由度平台的遥感视场下目标飞行特性模拟系统

专利名称：	基于六自由度平台的遥感视场下目标飞行特性模拟系统
摘要：	本发明涉及一种目标飞行特性探测的技术领域的基于六自由度平台的遥感视场下目标飞行特性模拟系统，所述模拟系统包括五个模块：空间坐标标定模块、飞行轨迹生成模块、指向控制模块、六自由度平台模块及视线矢量指示模块；本发明还涉及前述模拟系统的模拟方法。本发明公开的基于六自由度平台的遥感视场下空间目标飞行特性模拟方法，可用于改善常规模拟器成像视场小的缺点，提高遥感系统的跟踪接收能力。本发明的模拟方法，通过引入六自由度平台，实现目标飞行特性在平台视场下的模拟，并通过视线矢量指示模块对模拟的正确性进行验证，实现空间目标在大视场范围内运动的仿真。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	上海;31
申请人：	上海卫星工程研究所
发明人：	徐晴;杨立峰;张凌燕;陈祥;梁奕瑾;钊守国
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-11T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-16T00:00:00+0800
申请号：	CN201910290433.8
公开号：	CN110127079A
代理机构：	上海段和段律师事务所
代理人：	李佳俊;郭国中
分类号：	B64F5/60(2017.01);B;B64;B64F;B64F5
申请人地址：	200240 上海市闵行区华宁路251号
主权项：	1.一种基于六自由度平台的遥感视场下目标飞行特性模拟系统，其特征在于，所述模拟系统包括五个模块：空间坐标标定模块、飞行轨迹生成模块、指向控制模块、六自由度平台模块及视线矢量指示模块；所述空间坐标标定模块用于实现遥感平台与六自由度平台位置关系的标定；所述飞行轨迹生成模块用于目标相对遥感平台的视线矢量生成，包含三个子模块：目标轨迹生成模块、遥感平台轨迹生成模块、视线矢量生成模块；所述指向控制模块用于六自由度平台控制指令生成，将目标相对遥感平台的视线矢量转换至六自由度平台坐标系下，进而反演生成六自由度平台指向控制指令，实现视线矢量的指向控制；所述六自由度平台模块包含两部分：运动控制单元和六自由度平台机构；运动控制单元接收六自由度控制指令，转化为每个运动控制杆的运动控制指令并驱动，六自由度平台机构通过运动杆的复合运动实现安装平台的六自由度运动模拟；所述视线矢量指示模块安装于六自由度平台，实现遥感视场下空间目标视线的指示，用于整个模拟系统的验证。 2.如权利要求1所述的基于六自由度平台的遥感视场下目标飞行特性模拟系统，其特征是，所述空间坐标标定模块表征六自由度平台相对于遥感平台的坐标转换。 3.如权利要求2所述的基于六自由度平台的遥感视场下目标飞行特性模拟系统，其特征是，所述六自由度平台坐标系包含两个坐标系：静态坐标系Os-XsYsZs和动态坐标系Od-XdYdZd；静态坐标系与地面固连，动态坐标系随上平台一起运动；静态坐标系以下平台几何中心Os为原点，Ys垂直于下平台面，Xs位于下平台面内沿水平方向，Zs满足右手螺旋定则；动态坐标系与静态坐标系类似；遥感平台以平台本体坐标系为参考，平台本体坐标系的原点为平台质心Op，坐标轴Xp，Yp，Zp分别与平台对应的三个惯性轴平行；遥感平台与六自由度平台坐标标定包括：遥感平台的本体坐标系与静态坐标系的转换取决于遥感平台的运动特性及姿态变化；静态坐标系与动态坐标系的转换取决于六自由度平台运动机构的角度关系。 4.如权利要求1所述的基于六自由度平台的遥感视场下目标飞行特性模拟系统，其特征是，所述的飞行轨迹生成模块包含目标轨迹生成模块、遥感平台轨迹生成模块、视线矢量生成模块；目标轨迹生成模块以地球固连坐标系来定义目标飞行特性；遥感平台轨迹生成模块以地球惯性系考虑遥感平台的运动特性；视线矢量生成模块考虑目标与遥感平台的相对位置关系。 5.如权利要求4所述的基于六自由度平台的遥感视场下目标飞行特性模拟系统，其特征是，所述的地球固连坐标系的定义为：以地心O为原点，Z轴为地球的自转轴指向北极，X轴指向本初子午线，Y轴按照右手螺旋定则确定；地球惯性坐标系的定义为：以地心OI为原点，XI轴指向春分点，ZI轴为地球的自转轴指向北极，YI轴按照右手螺旋定则确定。 6.如权利要求1所述的基于六自由度平台的遥感视场下目标飞行特性模拟系统，其特征是，基于视线矢量生成模块和空间坐标标定模块的基础上，将目标相对遥感平台的视线矢量转换至六自由度平台坐标系下，该矢量作为指向控制模块的输入；指向控制模块比较遥感平台的初始指向位置和输入视线矢量两者间的偏差，将该偏差反演生成六自由度平台指向控制指令。 7.如权利要求1所述的基于六自由度平台的遥感视场下目标飞行特性模拟系统，其特征是，所述的六自由度平台模块包括运动控制单元和六自由度平台机构；运动控制单元接收六自由度控制指令，采用自适应控制方式，转化为每个运动控制杆的运动控制指令并驱动；六自由度平台机构通过运动杆的复合运动实现安装平台的六自由度运动模拟；平台驱动机构由六根运动杆、上下两个平台以及上下各六只虎克铰组成；下平台固定在基础设施上，通过六根运动杆的伸缩运动，控制上平台在空间六个自由度运动，从而可以模拟出各种空间运动姿态。 8.如权利要求1所述的基于六自由度平台的遥感视场下目标飞行特性模拟系统，其特征是，所述的视线矢量指示模块安装于六自由度平台，实现遥感视场下空间目标视线的指示，用于整个模拟系统的验证。 9.一种如权利要求1所述的基于六自由度平台的遥感视场下目标飞行特性模拟系统的模拟方法，其特征是，包括如下步骤：步骤1：确定空间目标与遥感平台的相对位置关系；假定地球固连坐标系下空间目标坐标为PT(XT,YT,ZT)，则空间目标在地球惯性坐标系下的PTI(XTI,YTI,ZTI)表示为：PTI＝ΓCI(ωe)PT；其中ΓCI为从地球固连坐标系到地球惯性系的转换，ωe为地球自转角速度；假定地球惯性系下遥感平台的位置为PYI(XYI,YYI,ZYI)，则在地球惯性系下空间目标相对于遥感平台的视线矢量为：步骤2：确定空间坐标的标定；在得到空间目标相对于遥感平台视线矢量的基础上，考虑遥感平台与六自由度平台间的坐标转换；先将惯性坐标系下描述的视线矢量转换到遥感平台本体坐标系下描述，假定遥感平台下视线矢量的表示为：其中，表示从惯性系到平台本体系下的转换，ψ为偏航角，为滚动角，θ为俯仰角；六自由度平台静态坐标系到动态坐标系的转换取决于六自由度平台运动机构的角度关系，遥感平台到静态坐标系的转换取决于遥感平台的运动特性，因此视线矢量在六自由度平台动态坐标系下的表示为其中，为静态坐标系下遥感平台的位置矢量；为静态坐标系到动态坐标系的转换，ψd，θd取决于机构的运动角度；步骤3：六自由度平台坐标系下视线矢量作为指向控制模块的输入，假定遥感平台的初始指向位置和输入视线矢量两者间的偏差为将该反演生成六自由度平台指向控制指令；则由得到六自由度平台的转角变化：步骤4：运动控制单元接收六自由度控制指令，采用自适应控制方式，转化为每个运动控制杆的运动控制指令并驱动；六自由度平台机构通过运动杆的复合运动实现安装平台的六自由度运动模拟；将转角变化转变为平台运动杆的行程变化： (α,β,γ)T＝f(l1,l2,l3,l4,l5,l6)，其中l1...l6为运动杆的行程长度；步骤5：视线矢量指示模块安装于六自由度平台，实现遥感视场下空间目标视线的指示，用于整个模拟系统的验证。
所属类别：	发明专利