● 摘要
高精度复杂卫星仿真模型的建立，依赖于卫星各部件以及各个相应学科精确模型的建立及不同模型耦合关系的表示与建模。本文分析了多学科建模的现状，总结了多学科建模的概念。分析了复杂卫星系统仿真建模的现状与不足，在此基础上，通过深入分析组成复杂航天器的各个学科（子系统）的学科特性和模型特点，以及不同学科（子系统）间的耦合关系，对典型子系统进行了建模分析和仿真实现。现代星敏感器是以恒星为参照物，利用CCD相机实拍到的星图，经过恒星质心提取、星图识别和姿态估算等一系列计算，确定出星敏感器的视轴在天体空间的瞬时指向，从而确定飞行器的姿态。星敏感器自动姿态测定过程可以划分为三个阶段：星图获取和图像处理、星图识别（含导航星库）、姿态计算及输出。反作用轮是卫星姿态控制系统广泛使用的执行机构，具有典型的机电一体化结构。飞轮系统内部存在的多种干扰和噪声，如摩擦力矩干扰和速率测量噪声等，会使飞轮执行指令产生误差，给卫星姿态控制系统带来干扰。本文介绍当前星敏感器建模所采用的方法及其优劣。分析了星敏感器建模过程中的遇到的主要问题如CCD的噪声、导航星库的建立，星识别算法的实现等。介绍了反作用轮系统中的噪声和干扰模型的研究状况以及反作用轮系统建模的难点。分别建立了星敏感器和反作用轮多学科模型进行仿真，结果表明采用多学科建模仿真方法得到的模型具有较高的逼真度。