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申请/专利权人：北京控制工程研究所;北京空间飞行器总体设计部;北京理工大学

摘要：本发明公开的一种小天体柔性附着过程自主GNC地面试验验证系统及方法，属于深空探测技术领域。本发明包括深空失重环境下的柔性附着探测器六自由度运动模拟模块、柔性附着探测器模拟模块、小天体弱引力模拟模块、小天体地形模拟模块。小天体弱引力模拟模块由两个弱引力模拟器、六自由度气浮台和一个三自由度气浮台组成。本发明通过在地面等效模拟柔性附着小天体过程深空失重环境、小天体弱引力和小天体自转的空间环境，构建柔性附着探测器等效模型，利用真实导航敏感器、等效执行机构和柔性附着机构以及星上GNC算法实现等效柔性附着探测器在等效模拟的深空环境下附着小天体的六自由度运动控制，从而实现对柔性附着探测器GNC系统的试验验证。

主权项：1.弱引力小天体柔性附着过程自主GNC地面试验验证系统，其特征在于：包括深空失重环境下的柔性附着探测器六自由度运动模拟模块、柔性附着探测器模拟模块、小天体弱引力模拟模块、小天体地形模拟模块；深空失重环境下的柔性附着探测器六自由度运动模拟模块，用于模拟探测器在深空环境下的三维平动和三维转动；深空失重环境下的柔性附着探测器六自由度运动模拟模块包括六自由度气浮台、花岗岩平台、柔性附着探测器重力卸载系统；柔性附着探测器重力卸载系统利用可在导轨上自由移动的悬吊滑轮组以及悬吊绳在地面试验时对柔性附着探测器进行重力卸载，实现柔性结构在深空失重环境下动力学特性的真实模拟；通过六自由度气浮台在花岗岩平台上的运动来模拟探测器附着过程的六自由运动；柔性附着探测器重力卸载系统包括支撑装置、运动装置和拉力传感器；支撑装置由高强硬度横梁和移动底架组成，主要用于为运动装置提供支撑平台；运动装置包含连接梁和导轨系统，连接梁用以连接导轨与支撑装置；导轨系统由悬吊绳、滑轮组和导轨组成，悬吊绳连接滑轮组和探测器柔性节点质心，滑轮组可沿导轨自由滑动，从而实现探测器柔性结构变形时的重力卸载；拉力传感器用于测量悬吊绳拉力大小，通过调节悬吊绳长度实现悬吊绳拉力等于柔性梁和柔性节点重力实现对柔性附着探测器地面试验的重力卸载，即Fi＝mnodeige+mlinkige1式中Fi为与第i个滑轮和第i个柔性节点连接的悬吊绳的拉力大小，mnodei为第i个柔性节点质量，mlinki为连接第i个柔性节点和探测器本体承重板的柔性连接梁的质量，ge为试验场地重力加速度；花岗岩平台，作为六自由度气浮台水平运动的基面；六自由度气浮台通过气垫在花岗岩平台上进行两自由度平动，利用气浮台的水平自由运动来模拟深空失重环境下探测器的相对轨道运动从而避免地面试验时重力的影响；柔性附着探测器模拟模块用于模拟柔性附着探测器的质量特性、惯量特性和全自由度运动特性；所述柔性附着探测器模拟模块包括柔性附着探测器结构和GNC系统，其安装于所述六自由度气浮台上台面；所述GNC系统包括导航敏感器、GNC控制计算机和等效执行机构，其通过导航敏感器确定探测器相对小天体的位置和姿态，并根据预先设计的制导控制方案引导柔性附着探测器实现附着小天体表面；小天体弱引力模拟模块由两个弱引力模拟器、六自由度气浮台和一个三自由度气浮台组成；所述小天体弱引力模拟模块中的六自由度气浮台为深空失重环境下的柔性附着探测器六自由度运动模拟系统中的六自由度气浮台，即小天体弱引力模拟系统与深空失重环境下的柔性附着探测器六自由度运动模拟系统共用六自由度气浮台。

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