基于PXI_VxWorks的卫星姿轨控仿真测试系统的设计与实现

论文摘要

卫星姿轨控分系统是卫星的重要分系统,为了保证姿轨控分系统能达到设计指标要求,分系统必须在地面进行充分的试验验证和测试工作,半物理仿真试验即是其中之一。姿轨控分系统的半物理仿真试验使用真实的控制电路和星载姿轨控计算机软硬件,真实的敏感器及其接口电路,用卫星动力学和执行机构数学仿真软件驱动机械转台来模拟卫星的姿态和轨道运动。本文查阅了大量资料,深入了解了姿轨控分系统的组成、部件及测试需求,分析原有的姿轨控半物理仿真测试系统存在的问题,发现测试系统的通用化、实时性等方面有改进的需求。针对这些需求,通过对测试系统功能的分析及实时操作系统VxWorks的研究,提出了一种通用化的基于PXI总线的硬件结构和软件设计方案,采用VxWorks作为动力学仿真计算机的操作系统并进行设备驱动及应用程序的开发,最终完成了半物理仿真测试系统的研制并进行了试验验证。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景和意义
• 1.2 国内外研究概况
• 1.2.1 ATS 的现状和发展
• 1.2.2 VxWorks 的应用现状
• 1.3 论文的主要研究内容
• 第二章 卫星姿轨控分系统
• 2.1 卫星姿轨控分系统概述
• 2.1.1 卫星的轨道和姿态控制
• 2.1.2 卫星姿轨控分系统特点
• 2.2 卫星姿轨控分系统的基本组成与部件
• 2.2.1 卫星姿轨控分系统的基本组成
• 2.2.2 卫星姿轨控分系统的部件
• 2.3 卫星姿轨控分系统的测试
• 2.3.1 卫星姿轨控分系统测试的目的及要注意的问题
• 2.3.2 卫星姿轨控分系统测试的任务
• 2.3.3 卫星姿轨控分系统测试的主要内容
• 2.3.4 卫星姿轨控分系统测试的模式
• 第三章 VxWorks 实时操作系统
• 3.1 VxWorks 组件介绍
• 3.2 集成开发环境Tornado 简介
• 3.2.1 Tornado IDE 的主要组成
• 3.2.2 Tornado 核心工具
• 3.3 板级支持包BSP
• 3.3.1 BSP 的功能
• 3.3.2 BSP 的组成
• 3.4 VxWorks 下PCI 设备驱动程序
• 3.4.1 PCI 配置空间的组织结构
• 3.4.2 PCI 配置空间的功能
• 第四章 卫星姿轨控半物理仿真测试系统设计
• 4.1 三轴稳定姿轨控分系统
• 4.1.1 卫星三轴稳定控制方案
• 4.1.2 三轴稳定卫星的姿轨控分系统
• 4.2 测试系统设计原理
• 4.2.1 测试技术概述
• 4.2.2 测试信号的基本流程
• 4.2.3 测试系统的基本结构
• 4.2.4 自动化测试
• 4.3 姿轨控半物理仿真测试系统概述
• 4.4 姿轨控半物理仿真测试系统设计
• 4.4.1 测试系统的硬件与结构设计
• 4.4.2 测试系统的软件设计
• 第五章 VxWorks 操作系统下的应用开发
• 5.1 VxWorks 实时操作系统搭建
• 5.1.1 宿主机上的设置
• 5.1.2 生成bootrom 引导程序和VxWorks Image
• 5.1.3 在目标机上运行VxWorks 操作系统
• 5.1.4 典型的VxWorks 映像
• 5.2 VxWorks 下设备驱动程序的开发
• 5.2.1 VxWorks 下的设备分类
• 5.2.2 VxWorks 下的设备驱动程序的功能
• 5.2.3 VxWorks 下的驱动程序编写方法
• 5.2.4 VxWorks 对PCI 设备的支持
• 5.2.5 VxWorks 下的PCI/CPCI 板卡驱动程序开发
• 5.3 VxWorks 下多任务应用程序的开发
• 5.3.1 多任务的概念
• 5.3.2 中断处理
• 5.3.3 线程间的通信
• 第六章 仿真测试系统的运行与性能分析
• 6.1 仿真测试系统运行与结果分析
• 6.1.1 动力学仿真程序的加载与运行
• 6.1.2 测试系统的仿真运行
• 6.1.3 试验结果的生成和分析
• 6.2 项目工作总结
• 6.3 后续工作及展望
• 参考文献
• 缩略语
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录