主要内容

建模和模拟立方体卫星

要创建模型，请使用立方体卫星车块、模型模板和项目。探索多个航天器建模的航天器实例。的立方体卫星车Block每次传播一颗卫星。要同时传播多个卫星，可以使用轨道传播算子块。要计算最短四元数旋转，请使用态度概要块。

为了帮助您开始建模和模拟航天器，Aerospace Blockset™在Simulink上提供了一个项目和模型®开始页面。

在Simulink开始页上的CubeSat项目和模型。

  • 立方体卫星飞行器模型模板-模型模板(立方体卫星仿真项目)，说明如何传播和可视化CubeSat的轨迹使用立方体卫星车块。的球面调和重力模型块体作为轨道传播的重力势源。中设置的预先配置的指向模式立方体卫星车块控制姿态。

  • 立方体卫星模拟计划-一个准备模拟的计划(立方体卫星仿真项目)，演示了如何通过在提供的框架中添加详细的车辆组件，在Simulink中创建详细的立方体卫星系统设计。

  • 基于立方体卫星模型的系统工程项目-一个准备模拟的项目(基于立方体卫星模型的系统工程项目)，展示了如何在Simulink中使用System Composer™和Aerospace Blockset为近地轨道(LEO) 1U立方体卫星建模空间任务架构。

立方体卫星飞行器模型模板

模板模型是一个准备进行模拟的示例，其中包含立方体卫星车使用可视化的块仿真软件3 d动画™．

的使用汽车模型块的位置立方体卫星车模型块,看立方体卫星仿真项目．

  1. 启动立方体卫星飞行器模型模板．

    立方体卫星飞行器模型模板。

  2. 点击创建模型．

  3. 的立方体卫星车块模型一个简单的立方体卫星车辆，你可以使用的是立方体卫星车块，配置成使用初始轨道状态作为一组开普勒轨道元素。

    该模型使用球面调和重力模型块为立方体卫星提供飞行器重力。

    要熟悉立方体卫星，请尝试立方体卫星车块设置。

    • 在立方体卫星轨道选项卡，您可以选择使用输入法参数改变初始轨道状态为一组:

      • 在地心惯性轴上的位置和速度状态向量

      • 在地心地球固定轴上的位置和速度状态向量

      • 身体相对于ECEF的纬度、经度、海拔和速度，用NED框架表示

    • 在立方体卫星的态度选项卡，您可以指定对齐和约束向量来定义CubeSat姿态控制。

      • 立方体卫星飞行器首先将主对齐向量与主约束向量对齐。立方体卫星飞行器然后尝试在不影响主要对准的情况下尽可能紧密地使次要对准矢量与次要约束矢量对准。

      • 立方体卫星高度选项卡还允许您在预先配置的地球(最低点)地球指向(默认)和太阳跟踪姿态控制模式之间进行选择。

    • 在地球定向参数选项卡，您可以指示该块在ECI和ECEF坐标系之间的转换中包含更高阶的地球方向参数。

  4. 运行并模拟模型。

  5. 要查看来自立方体卫星的输出信号，双击作用域子系统并打开多个作用域。

  6. 如果你有有效的仿真软件3 d动画许可证，你也可以可视化的轨道在立方体卫星轨道的动画窗口。

  7. 保存轨道传播模型的副本。您可以将此模型用于任务分析现场脚本。

立方体卫星飞行器模型模板立方体卫星车Block使用简单的预配置轨道和姿态控制模式。要使用您自己的详细组件建模和模拟CubeSat车辆，请考虑Simulink开始页面中的CubeSat仿真项目。有关更多信息，请参见立方体卫星仿真项目

立方体卫星仿真项目

该项目是一个使用可视化的现成模拟示例仿真软件3 d动画．此示例使用汽车模型子系统代替了立方体卫星车块。

有关还使用System Composer建模空间任务体系结构的模型，请参见基于立方体卫星模型的系统工程项目．

  1. 启动立方体卫星仿真项目．

    立方体卫星仿真项目。

  2. 点击创建项目按照说明操作。

  3. 车辆模型子系统建模一个立方体卫星车辆，您可以直接使用。

    要创建您自己的更复杂的卫星模型，请使用Vehicle Model框架进行试验。例如，你可以将执行器子系统中默认包含的完美推进器模型替换为你自己的更真实的推进器或反作用轮模型。

  4. 要更改立方体卫星的轨道轨迹和姿态，在“任务配置”部分，双击编辑初始轨道和姿态块。的对应参数具有相同的意图立方体卫星车块。

  5. 运行并模拟模型。

  6. 要查看来自立方体卫星的输出信号，双击作用域子系统并打开多个作用域。

  7. 如果你有执照仿真软件3 d动画，您还可以在动画窗口中可视化轨道。双击Visualization子系统并单击打开Simulink 3D动画窗口按钮。

    的立方体卫星轨道的动画窗口打开。

基于立方体卫星模型的系统工程项目

立方体卫星基于模型的系统工程(MBSE)项目是一个模拟就绪的示例，展示了如何使用系统编写器和航空航天块集对空间任务体系结构建模。项目引用立方体卫星仿真项目重用子系统模型，然后添加一个System Composer体系结构层，将系统需求链接到体系结构中的组件，并使用仿真软件测试™．该项目使用可视化结果仿真软件3 d动画，航空航天工具箱卫星场景和映射工具箱™。

  1. 打开基于立方体卫星模型的系统工程项目,点击创建项目，并按说明操作。

    基于立方体卫星模型的系统工程项目。

  2. 从项目的快捷方式选项卡中的®命令窗口,点击MBSE模板概述．

    模板概述描述了该项目以及如何为空间任务架构建模。

  3. 使用概述来探索asbCubeSatArchModel并学习如何使用System Composer扩展该体系结构。

    基于CubeSat模型的系统工程项目系统作曲家体系结构模型。

    该项目帮助定义System Composer中的体系结构。本例中的架构基于由国际系统工程理事会(INCOSE)空间系统工作组(swg)开发的立方体卫星参考模型(CRM)https://www.incose.org/incose-member-resources/working-groups/Application/space-systems）.

  4. 要查看组件的底层部件，请双击该组件。例如，要查看任务的体系结构模型，双击立方体卫星任务的企业．

    CubeSat任务企业组件用于基于CubeSat模型的系统工程项目系统编码器模型。

    该模型由为任务企业建模的System Composer组件组成。

  5. 使用MBSE模板概述浏览该项目，并学习如何使用System Composer元素为太空任务架构建模。

    与系统作曲家:

    1. 通过使用构造型向元素添加特定于领域的元数据来扩展体系结构元素。将构造型应用于组件、连接器、端口和其他体系结构元素，为这些元素提供一组公共属性。控件上查看、编辑或向概要文件添加新的构造型建模选项卡上,单击概要文件编辑器并选择一个原型概要文件。对于本例，打开CubeSatProfile.xml概要文件。

      选择BaseSComponent配置文件的系统编写器配置文件编辑器。

      您可以修改概要文件，添加新的概要文件，并将新的概要文件应用到组件。

    2. 使用接口定义流经端口的信息类型。控件上查看、编辑或向端口添加新接口建模选项卡上,单击接口编辑器并选择接口。例如,选择asbCubeSatModelData.sldd>ACSOutBus．

      使用asbCubeSatModelData的系统编写器接口编辑器。sld > ACSOutBus已被选中。

    3. 通过单击，使用Architecture视图可视化系统的观点>体系结构视图例如，选择一个视图，立方体卫星MBSE演示．

      已选中CubeSat MBSE Demo的体系结构视图。

    4. 为了建立可追溯性，通过分配功能需求到组件来链接系统需求。在应用程序模型的TAB，选择要求经理．

      立方体卫星MBSE的需求管理器。

    5. 有关使用此项目的更多信息，如将体系结构连接到设计模型或模拟体系结构，请参阅MBSE模板概述．

  6. 要验证顶层任务需求，请使用仿真软件测试．

  7. 要了解如何使用卫星场景工具执行立方体卫星的任务分析，请参见项目的快捷方式选项卡，在MATLAB命令窗口，单击卫星分析场景．

    卫星场景实例分析的卫星场景输出。

效用函数

航空航天工具箱提供用于坐标转换的实用函数。的各种初始条件模式之间可以使用这些函数立方体卫星车块。

行动 函数

计算地心惯性平均-赤道平均-分点位置和速度矢量

ecef2eci

计算位置，速度和加速度矢量在地球中心地球固定(ECEF)坐标系

eci2ecef

计算格林尼治平均和视恒星时间

siderealTime

用地心赤道位置和速度矢量计算开普勒轨道元素

ijk2keplerian

用开普勒轨道单元计算地心赤道坐标系中的位置和速度矢量

keplerian2ijk

参考文献

[1]瓦拉多，d。天体动力学基础及应用“，．纽约:麦格劳-希尔出版社，1997年。

另请参阅

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