闭环极性测试方法及测试系统与流程

本发明涉及卫星控制技术领域，尤其涉及一种闭环极性测试方法及测试系统。

背景技术：

陀螺是卫星姿轨控分系统重要的角速度测量单机，可用于姿态计算，而卫星入轨后首先使用推进分系统进行控制，因此陀螺的安装极性、姿轨控分系统的喷气控制算法、推进分系统对应通道的极性是保证卫星正常运行的基础。

目前的卫星陀螺极性测试方法仅利用转台单独进行陀螺单机的极性测试，只能考核陀螺在整星的安装，而推进系统的喷气极性则利用地面陀螺加矩模拟进行测试，两个测试过程分离，仅能单独进行考核。

而如何实现陀螺极性、喷气算法极性与推进分系统的极性在全链路上的测试就成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种闭环极性测试方法及测试系统，以从全链路上测试陀螺、喷气算法与推进系统的极性，避免各个部分单独极性测试时会出现的整个链路问题，保证卫星入轨后安全运行。

为实现上述目的，本发明提供一种闭环极性测试方法，所述闭环极性测试方法包括：在对陀螺的极性进行分析的同时，通过控制推进分系统的电磁阀喷气，以对喷气算法的极性进行分析，并且对推进分系统的极性进行分析。

在某些实施例中，通过二维转台对陀螺的极性进行分析。

在某些实施例中，所述通过二维转台对陀螺的极性进行分析的步骤包括：

通过二维转台绕卫星x轴进行转动，以进行x轴的极性分析；

通过二维转台绕卫星y轴进行转动，以进行y轴的极性分析；

将二维转台方位轴转动90°后，绕俯仰轴进行z轴的极性测试。

在某些实施例中，在分别进行x轴、y轴及z轴的极性分析时，同时分别进行喷气算法的极性分析以及推进分系统的极性分析。

在某些实施例中，所述通过控制推进分系统的电磁阀喷气，以对喷气算法的极性进行分析的步骤包括：

通过喷气控制算法控制推进分系统电磁阀喷气；

通过判断喷气算法输出的喷气指令是否与陀螺极性相一致以进行喷气算法的极性分析。

在某些实施例中，，所述对推进分系统的极性进行分析的步骤包括：

在电磁阀喷嘴处设置检测装置，并根据所述检测装置的检测结果以进行推进分系统的极性分析；或者，

检测推进分系统喷气脉宽信号，以进行推进分系统的极性分析。

本发明还提供一种闭环极性测试系统，所述闭环极性测试系统包括：

陀螺极性分析设备，用于对陀螺的极性进行分析；

喷气算法极性分析设备，用对喷气算法的极性进行分析；

推进分系统极性分析设备，用于对推进分系统的极性进行分析。

在某些实施例中，所述推进分系统极性分析设备包括：

喷气控制模块，用于根据喷气控制算法控制推进分系统电磁阀喷气；

第一极性分析模块，用于通过判断喷气算法输出的喷气指令是否与陀螺极性相一致以进行喷气算法的极性分析。

在某些实施例中，所述喷气算法极性分析设备包括：

检测装置，用于检测通过电磁阀喷嘴输出的喷气状态；

第二极性分析模块，用于根据所述检测装置的检测结果以进行推进分系统的极性分析。

在某些实施例中，所述喷气算法极性分析设备包括：

信号检测模块，用于检测推进分系统喷气脉宽信号；

第三极性分析模块，用于根据信号检测模块的检测结果对推进分系统的极性进行分析。

综上所述，本发明的闭环极性测试方法及测试系统，与现有技术相比，具有以下优点：

本发明的闭环极性测试方法及测试系统，实现了陀螺推进系统的闭环极性测试，即从全链路上测试陀螺、喷气算法与推进系统的极性，从而避免了各个部分单独极性测试时会出现的整个链路问题，进而大大提高了卫星入轨后安全运行。

进一步地，基于转台的陀螺推进系统闭环极性测试方法能够测试陀螺所有表头的性能和推进分系统所有单机的功能，检测单机硬件与软件的正常，确保产品的正常。

附图说明

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进行简单介绍，显而易见的，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的闭环极性测试方法的一实现方式的流程示意图；

图2为本发明的对陀螺极性进行分析的一实现方式的流程示意图；

图3为本发明的对喷气算法极性进行分析的一实现方式的流程示意图；

图4为本发明的对推进分系统极性进行分析的一实现方式的流程示意图；

图5为本发明的闭环极性测试系统的一实现方式的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”、“第二”、“第三”等关系术语(如果存在)仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例，例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”、“包含”、“具有”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。

在下述描述中，参考附图，附图描述了本发明的若干实施例。应当理解，还可使用其他实施例，并且可以在不背离本公开的精神和范围的情况下进行机械组成、结构、电气以及操作上的改变。下面的详细描述不应该被认为是限制性的，并且本发明的实施例的范围仅由公布的专利的权利要求书所限定。这里使用的术语仅是为了描述特定实施例，而并非旨在限制本发明.空间相关的术语，例如“上”、“下”、“左”、“右”、“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等，可在文中使用以便于说明图中所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。

以下结合图1～图5，以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

图1示出了本发明的闭环极性测试方法的一实现方式的流程示意图，如图1所示，所述闭环极性测试方法包括：

步骤s10，在对陀螺的极性进行分析；在本实施例中，通过二维转台对陀螺的极性进行分析。

步骤s20，通过控制推进分系统的电磁阀喷气，以对喷气算法的极性进行分析；

步骤s30，对推进分系统的极性进行分析。

所述步骤s10～s30在全链路上同时进行，具体地，本实施例的闭环极性测试方法可利用二维转台、地面陀螺环模设备以及动力学仿真计算机，对卫星在整星的陀螺极性、喷气算法极性与推进分系统的极性实现全链路上测试的方法。

本实施例中，需将卫星安装到二维转台上并进行固定，然后先分别进行卫星两个轴的陀螺极性测试，然后将二维转台的方位轴旋转90°再旋转俯仰轴即可进行卫星第三个轴的陀螺极性测试。

在具体应用中，在陀螺装星后利用二维转台转动星体，同时使用地面陀螺环模设备通过陀螺地测通道增加俯仰轴的卫星轨道角速度，模拟入轨后卫星的惯性角速度；将推进分系统的储罐加压加入惰性气体，并在电磁阀喷嘴处套上小气球，并将推进分系统喷气地检信号连接到地测设备动力学仿真计算机上。然后转动二维转台给陀螺施加惯性角速度，陀螺测量出角速度后输出，可测试陀螺极性，而在卫星入轨后初态使用陀螺积分做为姿态角，通过姿轨控分系统的喷气控制算法控制推进分系统电磁阀喷气，地面可通过观察喷嘴处小气球的变化以及动力学仿真计算机采集到的喷气地检信号判断喷气算法和推进分系统的极性。

参考图2，图2示出了本发明中对陀螺极性进行分析的一实现方式的流程示意图；具体地，如图2所示，所述通过二维转台对陀螺的极性进行分析的步骤包括：

步骤s11，通过二维转台绕卫星x轴进行转动，以进行x轴的极性分析；

步骤s12，通过二维转台绕卫星y轴进行转动，以进行y轴的极性分析；

步骤s13，将二维转台方位轴转动90°后，绕俯仰轴进行z轴的极性测试。

同样的，在分别进行x轴、y轴及z轴的极性分析时，同时分别进行喷气算法的极性分析以及推进分系统的极性分析。

具体地，所述步骤s20：通过控制推进分系统的电磁阀喷气，以对喷气算法的极性进行分析的步骤包括：

步骤s21，通过喷气控制算法控制推进分系统电磁阀喷气；

步骤s22，通过判断喷气算法输出的喷气指令是否与陀螺极性相一致以进行喷气算法的极性分析。

所述步骤s30：对推进分系统的极性进行分析的步骤包括：

步骤s31，在电磁阀喷嘴处设置检测装置，

步骤s32，根据所述检测装置的检测结果以进行推进分系统的极性分析；

需要说明的是，在其他实施例中，所述步骤s30：对推进分系统的极性进行分析的步骤还可以包括：检测推进分系统喷气脉宽信号，以进行推进分系统的极性分析。

下面结合图1～图4对本发明的闭环极性测试方法的工作原理做进一步详细说明。

首先，执行步骤一、各地面设备上电；

即二维转台上电，完成转动前准备；地面陀螺环模设备上电，输出俯仰轴轨道角速度加矩到陀螺本体；动力学仿真计算机加电，采集推进分系统喷气地检信号；

接着执行步骤二、卫星上电准备；即整星上电，姿轨控分系统各单机加电，包括姿轨控计算机、陀螺、推进线路盒；

然后执行步骤三、卫星x轴极性测试；

姿轨控计算机注数进入卫星入轨的初态模式，然后选择姿态基准为陀螺积分，再注数清除之前累积的陀螺积分值，二维转台绕卫星x轴进行转动；地面遥测观察陀螺输出角速度极性是否与转台转动相对应，观察喷气算法输出的喷气指令是否与陀螺极性相一致，观察动力学仿真计算机采集喷气脉宽信号以及电磁阀喷嘴的小气球是否与喷气指令相一致；

接着执行步骤四、卫星y轴极性测试；

二维转台恢复到方位轴零位初始位置；姿轨控计算机注数进入卫星入轨的初态模式，然后选择姿态基准为陀螺积分，再注数清除之前累积的陀螺积分值，二维转台绕卫星y轴进行转动；地面遥测观察陀螺输出角速度极性是否与转台转动相对应，观察喷气算法输出的喷气指令是否与陀螺极性相一致，观察动力学仿真计算机采集喷气脉宽信号以及电磁阀喷嘴的小气球是否与喷气指令相一致；

然后执行步骤五、卫星z轴极性测试；

二维转台恢复到俯仰轴零位初始位置，然后转动到方位轴90°位置，让卫星的z轴与二维转台的俯仰轴相平行；姿轨控计算机注数进入卫星入轨的初态模式，然后选择姿态基准为陀螺积分，再注数清除之前累积的陀螺积分值，二维转台绕卫星z轴进行转动；地面遥测观察陀螺输出角速度极性是否与转台转动相对应，观察喷气算法输出的喷气指令是否与陀螺极性相一致，观察动力学仿真计算机采集喷气脉宽信号以及电磁阀喷嘴的小气球是否与喷气指令相一致；

最后执行步骤六、极性测试数据分析；

在具体应用中，通过分析步骤三～步骤五的数据，判断卫星的陀螺安装极性、喷气算法控制极性、推进分系统的极性是否正确。

本实施例的测试方法利用二维转台、地面陀螺环模设备以及动力学仿真计算机，对卫星在整星的陀螺极性、喷气算法极性与推进分系统的极性实现全链路上测试，从而极大的提高了测试结果的可靠性，进而极大提高了卫星的运行安全性。

本发明还提供一种闭环极性测试系统，如图5所示，所述闭环极性测试系统可以包括：

陀螺极性分析设备10，用于对陀螺的极性进行分析；

喷气算法极性分析设备20，用对喷气算法的极性进行分析；

推进分系统极性分析设备30，用于对推进分系统的极性进行分析。

如图5所示，本实施例的测试系统利用二维转台、地面陀螺环模设备以及动力学仿真计算机完成极性测试。首先，将卫星安装在二维转台上并固定,将卫星的x和y轴与二维转台的方位和俯仰轴相平行，然后连接地面陀螺环模设备到陀螺地测通道，再将推进分系统喷气地检信号连接到地测设备动力学仿真计算机上，最后将推进分系统的储罐加压加入惰性气体，并在电磁阀喷嘴处套上小气球，完成测试准备工作。

在本实施例中，所述推进分系统极性分析设备可以包括：

喷气控制模块，用于根据喷气控制算法控制推进分系统电磁阀喷气；

第一极性分析模块，用于通过判断喷气算法输出的喷气指令是否与陀螺极性相一致以进行喷气算法的极性分析。

所述喷气控制模块可以设置于姿轨控分系统中，利用喷气算法对推进分系统的电磁阀喷气进行控制。

进一步地，本实施例中，所述喷气算法极性分析设备可以包括：

检测装置，用于检测通过电磁阀喷嘴输出的喷气状态；

第二极性分析模块，用于根据所述检测装置的检测结果以进行推进分系统的极性分析。

在本实施例中，所述检测装置可以为小气球，所述第二极性分析模块可以设置于动力学仿真计算机上，所述动力学仿真计算机为地测设备，也就是说，可以在电磁阀喷嘴处套上小气球，并将推进分系统喷气地检信号连接到地测设备动力学仿真计算机上，通过观察喷嘴处小气球的变化以进行推进分系统的极性分析。

在本实施例中，所述喷气算法极性分析设备包括：

信号检测模块，用于检测推进分系统喷气脉宽信号；

第三极性分析模块，用于根据信号检测模块的检测结果对推进分系统的极性进行分析。

在本实施例中，所述信号检测模块和第三极性分析模块均可以设置于动力学仿真计算机中，通过所述动力学仿真计算机采集推进分系统的喷气脉宽信号，并根据信号检测模块的检测结果对推进分系统的极性进行分析。

下面对本实施例的闭环极性测试系统的工作原理做详细说明：

首先，执行步骤一、各地面设备上电；

即二维转台上电，完成转动前准备；地面陀螺环模设备上电，输出俯仰轴轨道角速度加矩到陀螺本体；动力学仿真计算机加电，采集推进分系统喷气地检信号；

接着执行步骤二、卫星上电准备；即整星上电，姿轨控分系统各单机加电，包括姿轨控计算机、陀螺、推进线路盒；

然后执行步骤三、卫星x轴极性测试；

姿轨控计算机注数进入卫星入轨的初态模式，然后选择姿态基准为陀螺积分，再注数清除之前累积的陀螺积分值，二维转台绕卫星x轴进行转动；地面遥测观察陀螺输出角速度极性是否与转台转动相对应，观察喷气算法输出的喷气指令是否与陀螺极性相一致，观察动力学仿真计算机采集喷气脉宽信号以及电磁阀喷嘴的小气球是否与喷气指令相一致；

接着执行步骤四、卫星y轴极性测试；

二维转台恢复到方位轴零位初始位置；姿轨控计算机注数进入卫星入轨的初态模式，然后选择姿态基准为陀螺积分，再注数清除之前累积的陀螺积分值，二维转台绕卫星y轴进行转动；地面遥测观察陀螺输出角速度极性是否与转台转动相对应，观察喷气算法输出的喷气指令是否与陀螺极性相一致，观察动力学仿真计算机采集喷气脉宽信号以及电磁阀喷嘴的小气球是否与喷气指令相一致；

然后执行步骤五、卫星z轴极性测试；

二维转台恢复到俯仰轴零位初始位置，然后转动到方位轴90°位置，让卫星的z轴与二维转台的俯仰轴相平行；姿轨控计算机注数进入卫星入轨的初态模式，然后选择姿态基准为陀螺积分，再注数清除之前累积的陀螺积分值，二维转台绕卫星z轴进行转动；地面遥测观察陀螺输出角速度极性是否与转台转动相对应，观察喷气算法输出的喷气指令是否与陀螺极性相一致，观察动力学仿真计算机采集喷气脉宽信号以及电磁阀喷嘴的小气球是否与喷气指令相一致；

最后执行步骤六、极性测试数据分析；

在具体应用中，通过分析步骤三～步骤五的数据，判断卫星的陀螺安装极性、喷气算法控制极性、推进分系统的极性是否正确。

综上所述，本发明提出一种基于转台的卫星姿轨控分系统在整星进行陀螺极性与推进分系统的闭环极性测试方法，能够在整星测试时实现陀螺极性的测试，并验证姿轨控软件在初态喷气模式下闭环控制的算法极性以及推进系统响应的通道正确性，从全链路上测试陀螺、喷气算法与推进系统的极性。

本发明的闭环极性测试方法及测试系统，与现有技术相比，具有以下优点：

本发明基于转台的陀螺推进系统闭环极性测试方法能从全链路上测试陀螺、喷气算法与推进系统的极性，避免各个部分单独极性测试时会出现的整个链路问题，保证卫星入轨后安全运行。进一步地，基于转台的陀螺推进系统闭环极性测试方法能够测试陀螺所有表头的性能和推进分系统所有单机的功能，检测单机硬件与软件的正常，确保产品的正常。

本领域内的技术人员应明白，上述各实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。这些实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。上述各实施例涉及的方法中的全部或部分步骤可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于计算机设备可读取的存储介质中，用于执行上述各实施例方法所述的全部或部分步骤。

如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“a、b或c”或者“a、b和/或c”意味着“以下任一个：a；b；c；a和b；a和c；b和c；a、b和c”。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。

上述各实施例是参照根据实施例所述的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到计算机设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。