卫星虚拟仿真实验的必要性

     随着人类探索太空的步伐不断加快，众多孕育而生的空间科学任务使得我们对卫星等航天器的设计开发周期有了更多、更新和更高的要求。为了提高空间科学卫星在工程设计、测试和运行等各个阶段完成的质量和效率，世界各航天机构都采用建模和仿真技术作为空间科学任务的辅助手段。空间科学探测任务的仿真属于大型复杂系统仿真，涉及复杂的学科领域和专业子系统、众多的协作单位和复杂的集成关系。因此，需要一个能够为虚拟卫星仿真服务的、高效的、可快速配置的仿真引擎，开展任务和系统级仿真。

哈尔滨工业大学作为我国航天领域的重点高校，是国内最早开展卫星技术研究的高等院校，在小卫星、载人航天、深空探测等航天领域处于国际领先水平，取得了小卫星发射八战八捷的优异战绩。由学生自主设计、研制和管控的“紫丁香一号和二号微纳卫星”相继发射成功，开创了我国高校学生自主研发卫星的先河。学校依托卫星领域学术与工程优势，率先开发研制了“卫星虚拟仿真集成实验系统（SatSim）”，为我国卫星虚拟仿真技术发展做出了重要贡献。2014年起，将SatSim系统应用于“航天器总体设计”课程教学实验环节（已有5批次约200余名学生参与该实验项目），学生团队基于该平台成功开展了“紫丁香一号和二号微纳卫星”的虚拟仿真实验，为卫星工程研制奠定了技术验证基础。

实验目的

     本项目实验目的在于以紫丁香微纳卫星为研究对象，通过运用SatSim系统开展低轨道卫星对地观测轨道控制、姿态控制、载荷（天线）控制等虚拟仿真实验：

（1）使学生了解紫丁香微纳卫星的轨道、姿态、载荷（天线）等详细设计过程；

（2）掌握对地观测卫星的轨道动力学与运动学模型、轨道任务设计方法；姿态动力学与控制模型、姿态控制设计方法；对地观测卫星载荷（天线）指向及覆盖范围分析与设计；

（3）结合对固定和运动两类目标的跟踪任务实验，具备卫星对地观测任务的设计和分析能力。