地面测试环境中惯性力模拟方法及系统与流程

1.本发明涉及航天航空地面测试技术领域，尤其涉及地面测试环境中惯性力模拟方法及系统。


背景技术：

2.随着我国技术的不断发展，特别是在航空航天技术领域的不断突破和飞速发展，在空间站建设、卫星和飞船等技术中，很多时候需要在地面进行模拟飞行的科学实验和飞行验证。例如，模拟机构在在失重或者微重力状态下的惯性力，对研究机构飞行的控制技术具有重要意义。
3.而现有技术在进行飞行验证试验过程中，常用的失重或者微重力环境模拟的方法按原理可以分为：运动法模拟微重力和力平衡法模拟微重力，运动法模拟微重力包括落塔法、抛物飞行法和探空火箭法等方式，力平衡法模拟微重力包括气浮法、水浮法、悬吊法、静平衡机构法、电磁平衡法等。其中静平衡法的装置结构精巧，易于实现，可实现多自由度微重力模拟，附加惯性效应小，缺点是微重力模拟精度易受弹簧刚度等因素影响。此外现有静平衡法微重力环境模拟装置主要是采用恒力气缸进行重力的卸载，达到微重力环境模拟，但是由于气体强可压缩性带来的非线性控制和时滞问题，严重影响微重力环境模拟的精度和响应速度，无法满足航天器的微重力环境模拟需求。


技术实现要素：

4.本公开提供了一种地面测试环境中惯性力模拟方法及系统。
5.根据本公开的一方面，提供了一种地面测试环境中惯性力模拟系统，所述系统包括：负载装置控制器、负载效应模拟装置、空间运动机构和数据反馈模块，其中：
6.所述负载装置控制器，用于生成控制所述负载效应模拟装置力和力矩控制指令，向所述负载效应模拟装置发送力和力矩控制指令，并控制负载效应模拟装置运作；
7.所述负载效应模拟装置，用于模拟所述空间运动机构所受的惯性力，并根据接收到的所述力和力矩控制指令，生成需要施加在所述空间运动机构的力和力矩并输出至所述空间运动机构；
8.所述空间运动机构，用于根据接收到的所述力和力矩模拟预设航天器的受力结构；
9.所述数据反馈模块，用于实时获取所述空间运动机构的动态数据，并向所述负载装置控制器发送所述动态数据，及测量所述负载效应模拟装置的加载机构的位置数据，并向所述负载装置控制器发送所述位置数据。
10.可选地，所述数据反馈模块包括多维加速度传感器、多维力传感器和位置传感器；其中，
11.所述多维加速度传感器，用于实时采集所述空间运动机构的加速度信号；
12.所述多维力传感器，用于实时监测所述空间运动机构上加载的力和力矩，并监测
所述负载效应模拟装置向所述空间运动机构输出的力和力矩；
13.所述位置传感器，用于获取所述负载效应模拟装置的加载机构的运动位置信息。
14.可选地，
15.所述负载装置控制器，还用于通过所述数据反馈模块接收所述系统内的所述多维加速度传感器发送的加速度信号，并根据所述加速度信号和空间运动机构的惯量，生成惯性负载指令，并将所述惯性负载指令作为所述力和力矩控制指令；
16.所述负载装置控制器，还用于接收所述系统外获取的力和力矩指令。
17.可选地，所述负载装置控制器，还用于获取历史力和力矩控制数据，并基于所述历史力和力矩控制数据生成所述力和力矩控制指令。
18.根据本公开的第二方面，提供了一种地面测试环境中惯性力模拟方法，应用于地面测试环境中惯性力模拟系统，所述方法包括：
19.负载装置控制器向负载效应模拟装置发送力和力矩控制指令，并控制负载效应模拟装置运作；
20.所述负载效应模拟装置模拟所述空间运动机构所受的惯性力，并根据接收到的所述力和力矩控制指令，生成需要施加在空间运动机构力和力矩并输出至所述空间运动机构；
21.所述空间运动机构根据接收到的所述力和力矩控制模拟预设航天器的受力结构；
22.数据反馈模块实时获取所述空间运动机构的动态数据，并向所述负载装置控制器发送所述动态数据，及测量所述负载效应模拟装置的加载机构的位置数据，并向所述负载装置控制器发送所述位置数据。
23.可选地，所述数据反馈模块包括多维加速度传感器、多维力传感器和位置传感器；所述方法还包括：
24.所述多维加速度传感器实时采集所述空间运动机构的加速度信号，并将所述加速度信号发送给所述负载装置控制器；
25.所述多维力传感器实时监测所述空间运动机构上加载的力和力矩，监测所述负载效应模拟装置向所述空间运动机构输出的力和力矩；
26.所述位置传感器获取所述负载效应模拟装置的加载机构的运动位置信息。
27.可选地，所述方法还包括：
28.所述负载装置控制器通过所述数据反馈模块接收所述系统内的所述多维加速度传感器发送的加速度信号，并根据所述加速度信号和空间运动机构的惯量，生成惯性负载指令，并将所述惯性负载指令作为所述力和力矩控制指令，并接收所述系统外获取的力和力矩指令。
29.可选地，所述方法还包括：
30.所述负载装置控制器获取历史力和力矩控制数据，并基于所述历史力和力矩控制数据生成所述力和力矩控制指令。
31.根据本公开的第三方面，提供了一种电子设备。该电子设备包括：存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如以上所述的方法。
32.根据本公开的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现本公开的上述方法。
33.本公开实施例提供的本公开实施例提供的地面测试环境中惯性力模拟方法及系统，该系统包括负载装置控制器、负载效应模拟装置、空间运动机构和数据反馈模块，负载装置控制器用于生成控制负载效应模拟装置力和力矩控制指令，向负载效应模拟装置发送力和力矩控制指令，并控制负载效应模拟装置运作；负载效应模拟装置用于模拟空间运动机构所受的惯性力，并根据接收到的力和力矩控制指令，生成需要施加在空间运动机构的力和力矩并输出至空间运动机构；空间运动机构用于根据接收到的力和力矩模拟预设航天器的受力结构；数据反馈模块用于实时获取空间运动机构的动态数据，并向负载装置控制器发送动态数据，及测量负载效应模拟装置的加载机构的位置数据，并向负载装置控制器发送该位置数据。这样可以通过在地面测试环境中就可以实现对空间运动机构惯性力在失重或微低重力环境下的模拟。
附图说明
34.在下面结合附图对于示例性实施例的描述中，本公开的更多细节、特征和优点被公开，在附图中：
35.图1为本公开一示例性实施例提供的地面测试环境中惯性力模拟系统示意图；
36.图2为本公开另一示例性实施例提供的地面测试环境中惯性力模拟系统示意图；
37.图3为本公开又一示例性实施例提供的地面测试环境中惯性力模拟系统示意图；
38.图4为本公开又一示例性实施例提供的地面测试环境中惯性力模拟方法的流程图；
39.图5为本公开一示例性实施例提供的电子设备的结构框图；
40.图6为本公开一示例性实施例提供的计算机系统的结构框图。
具体实施方式
41.下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的某些实施例，然而应当理解的是，本公开可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本公开。应当理解的是，本公开的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本公开的保护范围。
42.应当理解，本公开的方法实施方式中记载的各个步骤可以按照不同的顺序执行，和/或并行执行。此外，方法实施方式可以包括附加的步骤和/或省略执行示出的步骤。本公开的范围在此方面不受限制。
43.本文使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”；术语“一些实施例”表示“至少一些实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。需要注意，本公开中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。
44.需要注意，本公开中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。
45.本公开实施方式中的多个装置之间所交互的消息或者信息的名称仅用于说明性
的目的，而并不是用于对这些消息或信息的范围进行限制。
46.为了能够在地面下配合星上产品完成控制分系统闭环测试，能够实现惯性力负载效应的模拟，本公开实施例提供的地面测试环境中惯性力模拟方法及系统，能够降低测试成本和测试过程中的风险，并提高数据模拟的精度和响应速度。
47.本公开实施例首先提供了一种地面测试环境中惯性力模拟系统，如图1所示，该系统包括：负载装置控制器10、负载效应模拟装置20、空间运动机构30和数据反馈模块40；
48.其中：
49.负载装置控制器10，用于向负载效应模拟装置发送力矩控制指令。
50.实施例中，负载装置控制器10可以具有不同的工作模式，例如可以通过外部指令控制模式，获取外部输入的控制数据来生成力和力矩控制指令；或者通过自闭环控制模式，先通过负载装置控制器10控制负载效应模拟装置20使空间运动机构30运行至指定位置，负载装置控制器10实时采集空间多维加速度传感器的加速度信号，负载效应模拟装置20的加载机构的位移信息，经解算得到相应的力和力矩控制指令，再对负载效应模拟装置20进行控制，实现闭环控制。
51.负载效应模拟装置20，用于模拟空间运动机构所受的惯性力，并根据接收到的力和力矩控制指令，生成需要施加在空间运动机构的力和力矩并输出至空间运动机构。
52.空间运动机构30，用于根据接收到的所述力和力矩模拟预设航天器的受力结构。
53.负载效应模拟装置20在接收到负载装置控制器10发送的力矩控制指令后，就会模拟空间运动机构30所受惯性力。例如，空间运动机构30包括三个相互垂直方向上的转动轴，负载效应模拟装置20会根据接收到的力矩控制指令，将该力矩控制指令产生的力矩作用到空间运动机构30不同的转动轴上，以达到模拟空间运动机构30通过三个转动轴产生的惯性力来生成空间运动机构30的惯性力数据。
54.数据反馈模块40，用于实时获取空间运动机构30的动态数据，并向负载装置控制器10发送动态数据，及测量负载效应模拟装置20的加载机构的位置数据，并向负载装置控制器10发送该位置数据。
55.实施例中，数据反馈模块40可以实时采集空间运动机构30的动态数据，并将该动态数据发送给负载装置控制器10，这样负载装置控制器10可以根据数据反馈模块40反馈的动态数据来动态的生成控制负载效应模拟装置20力和力矩控制指令。
56.实施例中由于负载效应模拟装置用于生成需要施加在空间运动机构30的力和力矩并输出至空间运动机构30，空间运动机构30在接收到负载效应模拟装置20输出的力和力矩时，需要模拟预设航天器产生相应的动态数据。例如，在该预设航天器为某一型号的卫星时，如果负载效应模拟装置20输出的力和力矩是控制该卫星旋转或者移动，那么空间运动机构30无需采用真实的卫星或者卫星模型等，只需根据需要模拟预设航天器的受力，并根据接收到的力和力矩模拟该预设航天器产生相应的动态数据即可；例如，空间运动机构30具体可以是与负载效应模拟装置20连接的小微型装置，用于接收负载效应模拟装置20输出的力和力矩，通过模拟预设航天器的受力结构来产生相应的动态数据。并且空间运动机构30可以采用轻质材料构成的受力体来模拟预设航天器的受力结构，以尽量减少重力对空间运动机构的影响，这样减小了空间运动机构在地面测试中的刚度要求，降低成本，可以更好的模拟在失重或者微失重环境中的惯性力。
57.因此，空间运动机构的结构需要与星上预设航天器产品保持一致，用于模拟预设航天器的受力结构，只模拟受力结构避免了空间运动机构承受整个空间机构的重力或需要其他装置抵消整个空间机构的重力的问题，达到在地面测试环境中对空间运动结构的惯性力模拟的效果。
58.本公开实施例提供的地面测试环境中惯性力模拟系统，该系统包括负载装置控制器、负载效应模拟装置和空间运动机构，负载装置控制器用于生成控制负载效应模拟装置力和力矩控制指令，向负载效应模拟装置发送力和力矩控制指令，并控制负载效应模拟装置运作；负载效应模拟装置用于模拟空间运动机构所受的惯性力，并根据接收到的力和力矩控制指令，生成需要施加在空间运动机构的力和力矩并输出至空间运动机构；空间运动机构用于根据接收到的力和力矩模拟预设航天器的受力结构。这样可以通过在地面测试环境中就可以实现对空间运动机构惯性力在失重或微低重力环境下的模拟。并且可以在很大程度上降低测试成本和测试风险，可以很好的满足航天器的环境模拟需求。
59.在本公开提供的实施例中，上述地面测试环境中惯性力模拟系统，该数据反馈模块包括多维加速度传感器、多维力传感器和位置传感器。如图2和如图3所示，图2是本公开实施例提供的通过外部指令控制模式下的地面测试环境中惯性力模拟系统，图3是本公开实施例提供的自闭控制模式下的地面测试环境中惯性力模拟系统。其中，
60.多维加速度传感器，用于实时采集空间运动机构的加速度信号。
61.多维力传感器，用于实时监测空间运动机构上加载的力和力矩，并监测负载效应模拟装置20向空间运动机构输出的力和力矩。
62.位置传感器，用于获取负载效应模拟装置的加载机构的运动位置信息。
63.实施例中，负载装置控制器，还用于接收多维加速度传感器发送的加速度信号，并根据加速度信号和空间运动机构的惯量，生成惯性负载指令，并将惯性负载指令作为力矩控制指令，以便将该力矩控制指令发送给负载效应模拟装置。
64.实施例中，在图2对应的通过外部指令控制模式下的地面测试环境中惯性力模拟系统，可以通过外部指令控制模式，获取外部输入的控制数据来生成力和力矩控制指令。其中，该外部指令控制模式，具体可以是获取历史力和力矩控制数据，并基于该历史力和力矩控制数据生成所述力和力矩控制指令，例如历史时间段内通过外部输入的一系列控制数据等。其中，fc/tc表示外部输入的力和力矩数据。
65.实施例中，在图3对应的通过自闭控制模式下的地面测试环境中惯性力模拟系统，负载装置控制器，还用于接收多维加速度传感器发送的加速度信号，并根据加速度信号和空间运动机构的惯量，生成惯性负载指令，并将惯性负载指令作为力和力矩控制指令。例如，负载装置控制器采集空间多维加速度信号，并乘以响应的惯量得到惯性负载指令，再由加载系统闭环控制，实现力矩的输出。
66.具体的，本公开实施例中的空间运动机构可以为航天器运动机构的动力装置，用于驱动航天器运动机构进行运动，即为星上产品。负载装置控制器能够支持数据测量，数据接收，数据计算，数据输出。负载装置控制器连接有多维加速度传感器、多维力传感器和位置传感器，其中，多维加速度传感器可以用于实时感应空间运动机构的加速度信号并传输至负载装置控制器，具体可以包括z方向的加速度和y方向的角加速度，通过加速度计算得到空间运动机构的惯性负载，负载装置控制器将该惯性力施加到空间运动机构上，模拟实
际的工况。多维力传感器还可以用于实时测量空间运动机构加载的力和力矩，也可以监控负载效应模拟装置输出的力和力矩，多维力传感器测量方向包括z方向的力和y方向的力矩；位置传感器用于测量空间运动机构的运动位置，等效负载效应模拟装置输出的位置。
67.实施例中，通过多维力传感器、多维加速度传感器和位置传感器测量空间运动机构的数据，负载装置控制器采集所测数据，输出相应的负载效应模拟装置的力和力矩控制指令，输出到负载效应模拟装置，负载效应模拟装置与空间运动机构相连接，模拟星上产品中空间运动机构与航天器的连接方式和受力结构，达到模拟空间运动机构所受惯性力并将惯性力施加在空间运动机构上的目的。
68.基于上述实施例，在本公开提供的又一实施例中，还提供了一种地面测试环境中惯性力模拟方法，该方法可以应用于上述的地面测试环境中惯性力模拟系统，如图4所示，该方法可以包括以下步骤：
69.在步骤s410中，负载装置控制器向负载效应模拟装置发送力和力矩控制指令，并控制负载效应模拟装置运作。
70.在步骤s420中，负载效应模拟装置模拟空间运动机构所受的惯性力，并根据接收到的力和力矩控制指令，生成需要施加在所述空间运动机构的力和力矩并输出至空间运动机构。
71.在步骤s430中，空间运动机构根据接收到的力和力矩控制模拟预设航天器的受力结构。
72.在步骤s440中，数据反馈模块实时获取空间运动机构的动态数据，并向负载装置控制器发送动态数据，及测量负载效应模拟装置的加载机构的位置数据，并向负载装置控制器发送位置数据。
73.在本公开提供的实施例中，数据反馈模块包括多维加速度传感器、多维力传感器和位置传感器；该方法还包括以下步骤：
74.s10，多维加速度传感器实时采集空间运动机构的加速度信号，并将加速度信号发送给负载装置控制器；
75.s20，多维力传感器实时监测所述空间运动机构上加载的力和力矩，监测负载效应模拟装置向空间运动机构输出的力和力矩；
76.s30，位置传感器获取负载效应模拟装置的加载机构的运动位置信息。
77.结合上述图2对应的实施例，负载装置控制器获取历史力和力矩控制数据，并基于历史力和力矩控制数据生成力和力矩控制指令。
78.结合上述图3对应的实施例，负载装置控制器接收多维加速度传感器发送的加速度信号，并根据加速度信号和空间运动机构的惯量，生成惯性负载指令，并将惯性负载指令作为力矩控制指令。
79.有关方法实施例，具体描述可以参见对应的上述系统实施例的描述，这里不再赘述。
80.本公开实施例还提供一种电子设备，包括：至少一个处理器；用于存储所述至少一个处理器可执行指令的存储器；其中，所述至少一个处理器被配置为执行所述指令，以实现本公开实施例公开的上述方法。
81.图5为本公开一示例性实施例提供的电子设备的结构示意图。如图5所示，该电子
设备1800包括至少一个处理器1801以及耦接至处理器1801的存储器1802，该处理器1801可以执行本公开实施例公开的上述方法中的相应步骤。
82.上述处理器1801还可以称为中央处理单元(central processing unit，cpu)，其可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。本公开实施例公开的上述方法中的各步骤可以通过处理器1801中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器1801可以是通用处理器、数字信号处理器(digital signal processing，dsp)、asic、现成可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本公开实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于存储器1802中，例如随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质。处理器1801读取存储器1802中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。
83.另外，根据本公开的各种操作/处理在通过软件和/或固件实现的情况下，可从存储介质或网络向具有专用硬件结构的计算机系统，例如图6所示的计算机系统1900安装构成该软件的程序，该计算机系统在安装有各种程序时，能够执行各种功能，包括诸如前文所述的功能等等。图6为本公开一示例性实施例提供的计算机系统的结构框图。
84.计算机系统1900旨在表示各种形式的数字电子的计算机设备，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本公开的实现。
85.如图6所示，计算机系统1900包括计算单元1901，该计算单元1901可以根据存储在只读存储器(rom)1902中的计算机程序或者从存储单元1908加载到随机存取存储器(ram)1903中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在ram 1903中，还可存储计算机系统1900操作所需的各种程序和数据。计算单元1901、rom 1902以及ram 1903通过总线1904彼此相连。输入/输出(i/o)接口1905也连接至总线1904。
86.计算机系统1900中的多个部件连接至i/o接口1905，包括：输入单元1906、输出单元1907、存储单元1908以及通信单元1909。输入单元1906可以是能向计算机系统1900输入信息的任何类型的设备，输入单元1906可以接收输入的数字或字符信息，以及产生与电子设备的用户设置和/或功能控制有关的键信号输入。输出单元1907可以是能呈现信息的任何类型的设备，并且可以包括但不限于显示器、扬声器、视频/音频输出终端、振动器和/或打印机。存储单元1908可以包括但不限于磁盘、光盘。通信单元1909允许计算机系统1900通过网络诸如因特网的与其他设备交换信息/数据，并且可以包括但不限于调制解调器、网卡、红外通信设备、无线通信收发机和/或芯片组，例如蓝牙tm设备、wifi设备、wimax设备、蜂窝通信设备和/或类似物。
87.计算单元1901可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。计算单元1901的一些示例包括但不限于中央处理单元(cpu)、图形处理单元(gpu)、各种专用的人工智能(ai)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的计算单元、数字信号处理器(dsp)、
以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。计算单元1901执行上文所描述的各个方法和处理。例如，在一些实施例中，本公开实施例公开的上述方法可被实现为计算机软件程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储单元1908。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由rom 1902和/或通信单元1909而被载入和/或安装到电子设备1900上。在一些实施例中，计算单元1901可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行本公开实施例公开的上述方法。
88.本公开实施例还提供一种计算机可读存储介质，其中，当所述计算机可读存储介质中的指令由电子设备的处理器执行时，使得所述电子设备能够执行本公开实施例公开的上述方法。
89.本公开实施例中的计算机可读存储介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的程序。上述计算机可读存储介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。更具体的，上述计算机可读存储介质可以包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦除可编程只读存储器(eprom或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(cd-rom)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
90.上述计算机可读介质可以是上述电子设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。
91.本公开实施例还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现本公开实施例公开的上述方法。
92.在本公开的实施例中，可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本公开的操作的计算机程序代码，上述程序设计语言包括但不限于面向对象的程序设计语言，诸如java、smalltalk、c++，还包括常规的过程式程序设计语言，诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络(包括局域网(lan)或广域网(wan))连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机。
93.附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
94.描述于本公开实施例中所涉及到的模块、部件或单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。其中，模块、部件或单元的名称在某种情况下并不构成对该模块、部件或单元本身的限定。
95.本文中以上描述的功能可以至少部分地由一个或多个硬件逻辑部件来执行。例如，非限制性地，可以使用的示例性的硬件逻辑部件包括：现场可编程门阵列(fpga)、专用集成电路(asic)、专用标准产品(assp)、片上系统(soc)、复杂可编程逻辑设备(cpld)等等。
96.以上描述仅为本公开的一些实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
97.虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本公开的范围由所附权利要求来限定。

技术特征：
1.一种地面测试环境中惯性力模拟系统，其特征在于，所述系统包括：负载装置控制器、负载效应模拟装置、空间运动机构和数据反馈模块，其中：所述负载装置控制器，用于生成控制所述负载效应模拟装置力和力矩控制指令，向所述负载效应模拟装置发送力和力矩控制指令，并控制负载效应模拟装置运作；所述负载效应模拟装置，用于模拟所述空间运动机构所受的惯性力，并根据接收到的所述力和力矩控制指令，生成需要施加在所述空间运动机构的力和力矩并输出至所述空间运动机构；所述空间运动机构，用于根据接收到的所述力和力矩模拟预设航天器的受力结构；所述数据反馈模块，用于实时获取所述空间运动机构的动态数据，并向所述负载装置控制器发送所述动态数据，及测量所述负载效应模拟装置的加载机构的位置数据，并向所述负载装置控制器发送所述位置数据。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据反馈模块包括多维加速度传感器、多维力传感器和位置传感器；其中，所述多维加速度传感器，用于实时采集所述空间运动机构的加速度信号；所述多维力传感器，用于实时监测所述空间运动机构上加载的力和力矩，并监测所述负载效应模拟装置向所述空间运动机构输出的力和力矩；所述位置传感器，用于获取所述负载效应模拟装置的加载机构的运动位置信息。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述负载装置控制器，还用于通过所述数据反馈模块接收所述系统内的所述多维加速度传感器发送的加速度信号，并根据所述加速度信号和空间运动机构的惯量，生成惯性负载指令，并将所述惯性负载指令作为所述力和力矩控制指令；所述负载装置控制器，还用于接收所述系统外获取的力和力矩指令。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述负载装置控制器，还用于获取历史力和力矩控制数据，并基于所述历史力和力矩控制数据生成所述力和力矩控制指令。5.一种地面测试环境中惯性力模拟方法，其特征在于，应用于地面测试环境中惯性力模拟系统，所述方法包括：负载装置控制器向负载效应模拟装置发送力和力矩控制指令，并控制负载效应模拟装置运作；所述负载效应模拟装置模拟所述空间运动机构所受的惯性力，并根据接收到的所述力和力矩控制指令，生成需要施加在空间运动机构力和力矩并输出至所述空间运动机构；所述空间运动机构根据接收到的所述力和力矩控制模拟预设航天器的受力结构；数据反馈模块实时获取所述空间运动机构的动态数据，并向所述负载装置控制器发送所述动态数据，及测量所述负载效应模拟装置的加载机构的位置数据，并向所述负载装置控制器发送所述位置数据。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述数据反馈模块包括多维加速度传感器、多维力传感器和位置传感器传输的动态数据；所述方法还包括：所述多维加速度传感器实时采集所述空间运动机构的加速度信号，并将所述加速度信号发送给所述负载装置控制器；所述多维力传感器实时监测所述空间运动机构上加载的力和力矩，监测所述负载效应
模拟装置向所述空间运动机构输出的力和力矩；所述位置传感器获取所述负载效应模拟装置的加载机构的运动位置信息。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：所述负载装置控制器通过所述数据反馈模块接收所述系统内的所述多维加速度传感器发送的加速度信号，并根据所述加速度信号和空间运动机构的惯量，生成惯性负载指令，并将所述惯性负载指令作为所述力和力矩控制指令，并接收所述系统外获取的力和力矩指令。8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：所述负载装置控制器获取历史力和力矩控制数据，并基于所述历史力和力矩控制数据生成所述力和力矩控制指令。9.一种电子设备，其特征在于，包括：至少一个处理器；用于存储所述至少一个处理器可执行指令的存储器；其中，所述至少一个处理器被配置为执行所述指令，以实现如权利要求5-8中任一项所述的方法。10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，当所述计算机可读存储介质中的指令由电子设备的处理器执行时，使得所述电子设备能够执行如权利要求5-8中任一项所述的方法。

技术总结
本公开涉及地面测试环境中惯性力模拟方法及系统，该系统包括负载装置控制器、负载效应模拟装置、空间运动机构数据反馈模块，负载装置控制器用于向负载效应模拟装置发送力和力矩控制指令并控制负载效应模拟装置运作；负载效应模拟装置用于模拟空间运动机构所受的惯性力，并根据接收到的力和力矩控制指令，生成需要施加在空间运动机构的力和力矩并输出至空间运动机构；空间运动机构用于根据接收到的力和力矩模拟预设航天器的受力结构；数据反馈模块用于向负载装置控制器发送动态数据和位置数据。这样可以通过在地面测试环境中就可以实现对空间运动机构惯性力在失重或微重力环境下的模拟。环境下的模拟。环境下的模拟。


技术研发人员：吴帅 尚耀星 董韶鹏 孙庆杰
受保护的技术使用者：北京航辰机载智能系统科技有限公司
技术研发日：2023.03.24
技术公布日：2023/6/28