航天器姿态轨道控制仿真系统研究

摘要

航天器姿态轨道控制系统作为航天器的神经中枢，其可靠性、稳定性及精确度是航天器安全飞行和执行任务成功与否的重要保障。建立航天器姿态轨道控制仿真系统平台可以为航天器设计过程中的数字仿真提供条件。
　　然而，随着航天器姿态轨道控制仿真系统需求的不断增长和航天技术的不断发展，现有的仿真系统无法满足各类航天仿真任务的需要，其不能适应不断发展中的新技术，系统重用性和通用性普遍较差。因此，需要建立一个开放的、可以适应技术和需求不断发展的航天器姿态轨道控制仿真体系结构，支持以组合的方式来构造航天器姿态轨道控制仿真系统。为此，本文基于UML、STK、HLA等先进技术对航天器姿态轨道控制仿真系统进行了深入的研究，主要内容如下：
　　首先，基于UML对航天器姿态轨道控制仿真系统进行了系统级的分析与设计。详细阐述了系统的需求分析及问题领域分析，并且利用支持UML建模技术的Rational Rose软件建立了系统的静态结构模型及动态行为模型。
　　其次，对航天器姿态轨道控制仿真系统的核心模块进行了分析与实现。详细阐述了姿态控制仿真模块和轨道控制仿真模块的内部架构及主要实现技术，其中轨道控制仿真模块是基于STK实现的，利用STK/X技术实现了VC++与STK的无缝连接。
　　最后，详细阐述了组件模型库的思想及仿真控制分析模块的主要实现技术，并且基于HLA实现了整个航天器姿态轨道控制仿真系统。

目录

外封

航天器姿态轨道控制仿真系统研究

RESEARCH ON SIMULATION SYSTEM OF SPACECRAFT ATTITUDE AND ORBIT CONTROL

摘要

Abstract

第1章 绪 论

1.1 研究背景、目的与意义

1.2 本文相关主要技术思想简介

1.2.1 分布式航天器仿真技术

1.2.2 面向对象的航天器建模与仿真技术

1.3 国内外研究现状

1.4 论文的主要研究内容和结构安排

第2章 基于UML航天器姿轨控仿真系统分析与设计

2.1 UML概述

2.1.1 UML的主要内容

2.1.2 UML的特点

2.1.3 Rational Rose概述

2.2 航天器姿轨控仿真系统需求分析

2.2.1 姿轨控仿真系统需求

2.2.2 姿轨控仿真系统适用范围

2.3 姿轨控仿真系统问题领域分析

2.3.2 姿态轨道控制仿真活动者

2.3.3 姿态轨道控制仿真用例

2.3.4 姿态轨道控制仿真系统用例图

2.3.5 系统用例描述

2.4 航天器姿轨控仿真系统静态结构模型

2.4.1 对象类图概述

2.4.2 姿态控制仿真模块类图的建立

2.4.3 轨道控制仿真模块类图的建立

2.4.3 仿真控制模块类图的建立

2.5 航天器姿轨控仿真系统动态行为模型

2.5.1 姿态轨道控制仿真用例交互图

2.5.2 姿态轨道控制仿真系统活动图

2.6 本章小结

第3章 姿态轨道控制仿真模块分析与实现

3.1 姿态控制仿真模块

3.1.1 姿态控制仿真模块结构

3.1.2 参考坐标系和姿态描述方法

3.1.3 姿态运动模型

3.1.4 干扰力矩模型

3.1.5 姿态确定模型

3.1.6 姿态控制器

3.1.7 姿态控制仿真模块实现

3.2 基于STK的轨道控制仿真模块

3.2.1 STK概述

3.2.2 集成STK内核方法

3.2.3 轨道控制仿真模块结构

3.2.3 轨道描述

3.2.4 轨道计算方法

3.2.5 轨道机动方式

3.2.6 轨道控制仿真模块实现

3.3 本章小结

第4章 航天器姿轨控仿真系统实现

4.1 组件模型库

4.1.1 组件模型库概述

4.1.2 COM组件技术简介

4.1.3 组件模型库接口规范

4.2 仿真控制分析模块

4.3 基于HLA的系统实现

4.3.1 HLA概述

4.3.2 系统实现

4.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致谢