申请/专利权人：北京控制工程研究所

申请日：2020-08-17

公开（公告）日：2024-02-09

公开（公告）号：CN112000026B

主分类号：G05B17/02

分类号：G05B17/02

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.02.09#授权;2020.12.15#实质审查的生效;2020.11.27#公开

摘要：一种基于信息物理融合的火星车GNC系统物理模型构建方法，根据火星车GNC系统通信协议及设计参数，建立各部分单机的物理模型，经过接口调试后通过测试数据对物理模型进行参数调试，实现物理模型参数调整，通过调整后的物理模型计算火星车下一时刻的运行状态，解决了传统的火星车GNC系统模型仅能模拟单机产品输入、输出量，忽略其他物理量影响导致的无法对火星车进行运行状态全面分析的问题。

主权项：1.一种基于信息物理融合的火星车GNC系统物理模型构建方法，其特征在于步骤如下：1根据火星车GNC系统内各部分单机的通信协议、设计参数，利用Modelica语言建立各部分单机的物理模型；所述物理模型种类包括车载相机物理模型、惯性测量单元物理模型、控制计算机物理模型、恒星敏感器物理模型；2将各物理模型进行联接，对步骤1所得物理模型进行接口调试；3利用测试数据对接口调试完成后的物理模型进行输出调试，根据测试数据对应的真实输出数据与物理模型输出数据的对比结果对各物理模型设计参数进行调整；4对步骤3所得调整后各物理模型进行固化，于固化后模型引入火星车GNC系统在轨数据，模拟下一时刻火星车GNC分系统运行状态；所述车载相机物理模型包括第一输入输出逻辑模型、第一供电电路模型、第一热耗散热模型，所述第一供电电路模型对车载相机于待机、曝光、成像过程中车载相机耗电量进行模拟，并于不同工作模式下更新车载相机功率参数；所述第一热耗散热模型对车载相机内部电路及光学系统热源进行模拟，并将车载相机内部热源与外部环境热源连接以形成闭环热流回路；所述第一输入输出逻辑模型接收火星车GNC系统的控制计算机模块发送的指令对车载相机设计参数进行修改，并于修改完成后向控制计算机模块返送修改完成标志；所述惯性测量单元物理模型包括第二输入输出逻辑模型、第二供电电路模型、第二热耗散热模型、输出噪声模型，所述第二输入输出逻辑模型根据外部采集数据进行约束分解，并将分解后数据发送至控制计算机模块，所述分解后数据包括重力测量值、姿态角、角速度测量值；所述第二供电电路模型根据惯性测量单元设计参数进行惯性测量单元的接口、供电电路搭建；所述第二热耗散热模型对惯性测量单元发热、散热热流进行模拟，并将惯性测量单元内部热源与外部热源联接形成热流回路；所述输出噪声模型根据惯性测量单元的陀螺零偏、零偏稳定性、随机游走系数、温度漂移特性将噪声参数进行叠加，并将所得数据发送至控制计算机模块；所述控制计算机物理模型包括第三输入输出逻辑模型、第三供电电路模型、第三热耗散热模型、控制算法逻辑模块、任务调度时序模块，所述第三输入输出逻辑模型对所有指令进行校验，若校验通过则对控制计算机物理模型接收的指令进行开关响应，对控制计算机物理模型发送至其他单机的指令由各单机对应的物理模型接收；若校验不通过则不进行该指令的转发；所述第三供电电路模型为火星车GNC系统各单机供电电路模型提供供电输入；所述第三热耗散热模型对控制计算机模块内部热源与外部环境热源进行联接形成热流回路；所述控制算法逻辑模块根据惯性测量单元物理模型采集的分解后数据，计算火星车GNC系统的姿态、位置及行驶里程，同时计算火星车GNC系统的姿态角、角速度；所述任务调度时序模型对火星车GNC系统的待执行计算任务进行排序，确认任务优先级，并对第三输入输出逻辑模型输入、输出的数据进行响应排序；所述恒星敏感器物理模型包括第四输入输出逻辑模型、第四供电电路模型、第四热耗散热模型、输出噪声模型，所述第四输入输出逻辑模型根据火星车GNC系统的设计参数、火星车系统工作环境的恒星高度参数、方位角参数，获取在当前火星车姿态下，恒星相对于火星车高度角、方位角测量数据；所述第四供电电路模型进行恒星敏感器接口搭建及内部电路搭建；所述第四热耗散热模型对恒星敏感器内部热源与外部环境热源进行联接形成热流回路；所述输出噪声模型将Modelica语言编写过程中产生的噪声数值叠加至恒星敏感器。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 北京控制工程研究所 一种基于信息物理融合的火星车GNC系统物理模型构建方法

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