研究人员用基于MATLAB的模拟器测试NASA SPHERES卫星的控制算法

在空间站上，时间是一项宝贵的资源，因此宇航员必须在研究与必要的维护和操作活动之间取得平衡。SPHERES实验通常安排在四个小时内进行。安装和拆卸程序通常占用第一个和最后一个小时，只剩下两个小时用于实验。该小组希望充分利用有限的测试时间，让地面上的科学家和空间站上的宇航员通过模拟来测试和调试算法。

直到最近，科学家们还依靠视频来监控空间站的实验。低分辨率的视频馈送只提供了一个视角，因此很难看到卫星在三维空间中的移动。遥测数据虽然对后处理分析有用，但不能实时访问。该组织希望使地面上的科学家和空间站上的宇航员能够从多个角度观察卫星的运动。

科学家们使用由美国宇航局艾姆斯研究中心维护的基于MATL万博1manbetxAB和Simulink的模拟器来验证算法，然后在空间站上进行测试。他们使用Simulink 3D动画™可视化SPHERES实验结果。万博1manbetx

由麻省理工学院(MIT)开发的SPHERES模拟器使用MATLAB、Simulink、Aerospace Toolbox和Aerospace Blockset™来模拟三颗SPHERES卫星在微重万博1manbetx力条件下的动力学和运动。该模拟器包括卫星传感器、推进系统和一个定位系统的子模型，该定位系统使用红外和超声波技术来精确定位卫星在空间站测试区域内的位置。

为了使用模拟器，研究人员创建了一个客座科学家程序(GSP)模块，这是一个用C/ c++代码实现的控制算法，可以在模拟器和SPHERES处理器上使用而无需修改。模拟器通过mexfile接口访问C/ c++代码。科学家可以直接在C/ c++中编写GSP模块，也可以在MATLAB或Simulink中进行开发，并使用Embedded Coder万博1manbetx^®生成C/ c++代码。

研究人员通过模拟测试他们的控制算法。许多人在调试代码时使用MATLAB对结果进行后处理。

NASA艾姆斯的团队与位于休斯顿的NASA约翰逊航天中心合作，在空间站的笔记本电脑上安装了MATLAB、Simulink和相关产品。s manbetx 845万博1manbetxMATLAB和Simu万博1manbetxlink通过了严格的安全性、性能和可靠性审查，并被批准在空间站上使用。

笔记本电脑接收来自SPHERES的遥测数据，并使用MATLAB和Simulink 3D动画制作现场实验的3D动画。万博1manbetx空间站的工作人员和地面上的研究人员可以控制这个动画，改变视角和其他参数，以便在整个测试过程中更好地可视化卫星的运动。

正在计划在SPHERES调查期间在空间站笔记本电脑上使用MATLAB和Sim万博1manbetxulink进行实时轨迹规划。