姿态控制系统是卫星的重要组成部分。但由于地面不具备模拟在轨空间环境的条件,如真空、微重力、地磁场、光照等,制约了卫星姿态控制系统的地面测试。因此,使用仿真技术对卫星姿态控制系统进行论证评估,在卫星系统研制过程中占有十分重要的地位。随着卫星技术的快速发展,从通用性、可靠性、人机交互性、灵活性等诸多方面对姿态控制仿真系统提出了更高的要求。同时,为满足控制系统在轨性能评估需要,快速建立完整星地联合仿真回路也是非常必要的。针对于上述应用需求,以国内外有关研究现状为参考,本文设计了一套以Matlab和STK为基础的标准化、可配置、交互式的姿态控制一体化仿真系统,实现数学仿真、半实物仿真以及在轨姿态检测在内的全流程姿态控制仿真验证及性能对比分析,支持三维动态演示功能。本文的研究成果如下:(1)详细分析研究了卫星轨道、空间环境、姿态动力学、敏感器及执行机构等与卫星姿态控制仿真相关的数学模型,并以标准化、模块化的设计原则构成具备高可信度的数学仿真体系。(2)采用标准通信协议配合星上预留的综合测试接口,实现了无转台姿态控制系统单机半实物仿真,可满足被测系统即插即用的使用需求;也可将整星接入仿真系统,用于地面测试卫星剩磁对姿态控制系统的影响。(3)将遥测数据通过UDP网络接口载入仿真系统,驱动STK三维动态演示界面,实现了卫星轨道和姿态等信息的实时交互显示,可用于卫星在轨状态的快速判定;也可将遥测数据接入数学仿真模型,提供实际控制效果与理论仿真结果的直观对比,便于应急情况判读以及控制效果事后分析。(4)以浙江大学皮星二号(ZDPS-2)卫星为应用实例的测试结果表明,该仿真系统实现了数学仿真、半实物仿真和在轨姿态检测各项功能,可有效检验和评估卫星姿态控制系统的性能指标。综上所述,本文所设计的卫星姿态控制一体化仿真系统综合数值模拟、单机半实物仿真、整星状态下半实物仿真、在轨遥测信息可视化、星地联合姿态控制仿真及实时对比等内容,为卫星姿态控制系统提供从设计到实践的全流程支持,具有一定的参考和借鉴价值。