本技术属于航天控制，更具体地，涉及一种重力卫星星间测距地面验证系统及验证方法。
背景技术：
1、地球重力场是近地空间最基本的物理场之一，它反映了地球系统(包括固体地球、海洋和大气)物质分布及其随时间和空间的变化信息。根据重力场的时空变化，可推演和监测地球系统的物质运移和交换过程，且重力场的时空分辨率越高，其包含的地球系统时变信息量越丰富。高时空分辨率的重力场数据是研究固体地球演化、全球海平面变化、海洋表层与深层洋流、冰川融化、陆地水资源、气候、地质灾害和地震等科学问题的重要数据，对固体地球动力学、海洋与气候变化动力学等地球基础科学与相关前沿问题的研究具有极其重要的意义。
2、随着科学技术的发展，人们对地球重力场的测量也提出了更高的要求，已经达到了单颗重力卫星测量精度的极限。由于通过多个卫星编队航行、星间测距，可以消除卫星通信的共模干扰，进一步提高地球重力场测量的精度，因此，多个卫星编队航行、星间测距技术已成为下一代重力卫星的发展方向。
3、然而目前，关于多个卫星编队航行及其星间测距的地面验证的研究甚少，还无法有效实现重力卫星星间测距的地面验证，因此，如何有效实现重力卫星星间测距地面验证已成为业界亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、针对现有技术的缺陷，本技术的目的在于解决现有技术中无法有效实现重力卫星星间测距的地面验证的问题。
2、为实现上述目的，第一方面，本技术提供了一种重力卫星星间测距地面验证系统，包括：
3、多个卫星模拟器、视觉测量单元、地面控制台和承载平台；
4、各个所述卫星模拟器均按照设定位置被悬浮于所述承载平台上，用于模拟太空中的卫星星座及其所处的太空环境；
5、每个所述卫星模拟器均设置有激光测距单元和角度传感器；所述激光测距单元用于测量各所述卫星模拟器间的距离，所述角度传感器用于测量各所述卫星模拟器间的相对方位角度；
6、所述视觉测量单元设置在各个所述卫星模拟器的上方，用于模拟星敏感器，测量每个所述卫星模拟器的位姿信息，并将各个所述卫星模拟器的位姿信息发送给所述地面控制台；
7、所述地面控制台用于根据各个所述卫星模拟器的位姿信息，控制所述多个卫星模拟器中的任意两个目标卫星模拟器之间进行激光测距，以基于测距结果验证所述卫星星座中对应卫星的星间距离。
8、根据本技术提供的一种重力卫星星间测距地面验证系统，所述卫星模拟器包括卫星模拟器本体、冷气推进器、星载计算机、通讯组件和电源；
9、所述激光测距单元、所述角度传感器、所述星载计算机、所述通讯组件和所述电源均设置于所述卫星模拟器本体内；所述激光测距单元、所述角度传感器、所述冷气推进器和所述通讯组件均与所述星载计算机电连接；所述激光测距单元、所述角度传感器、所述冷气推进器、所述通讯组件和所述星载计算机均与所述电源电连接；
10、所述冷气推进器设置在所述卫星模拟器本体的四周，用于控制所述卫星模拟器进行多自由度运动；
11、所述通讯组件用于转发所述地面控制台发来的控制指令给所述星载计算机；
12、所述星载计算机用于响应所述控制指令，控制所述冷气推进器运行，以调整所述卫星模拟器的位姿，并利用所述激光测距单元和所述角度传感器与其他卫星模拟器进行激光测距。
13、根据本技术提供的一种重力卫星星间测距地面验证系统，所述卫星模拟器还包括惯性测量组件；
14、所述惯性测量组件设置于所述卫星模拟器本体内；所述惯性测量组件分别与所述星载计算机、所述电源电连接；
15、所述通讯组件还用于转发所述地面控制台发来的目标重力卫星的位姿信息和所述卫星模拟器的位姿信息给所述星载计算机；所述目标重力卫星为所述卫星模拟器模拟所述卫星星座中的对应重力卫星；
16、所述惯性测量组件用于测量所述卫星模拟器的惯性信息，并将所述惯性信息发送给所述星载计算机；
17、所述星载计算机用于根据接收的所述目标重力卫星的位姿信息，以及所述卫星模拟器的位姿信息和惯性信息，控制所述冷气推进器运行，以调整所述卫星模拟器的位姿信息，使所述卫星模拟器模拟所述目标重力卫星的位姿信息。
18、根据本技术提供的一种重力卫星星间测距地面验证系统，所述卫星模拟器还包括气瓶和多个气足；
19、所述气瓶设置在所述卫星模拟器本体内，所述多个气足均匀设置在所述卫星模拟器本体的底部；
20、所述气瓶用于调节瓶内存储的压缩气体的释放；
21、所述气瓶与每个所述气足之间设置有连通气路，用于通过每个所述气足进行气体释放，以向所述承载平台喷射气体，将所述卫星模拟器悬浮在所述承载平台上。
22、根据本技术提供的一种重力卫星星间测距地面验证系统，所述地面控制台用于从各个所述卫星模拟器的位姿信息中获取两个所述目标卫星模拟器的位姿信息，并基于各所述目标卫星模拟器的位姿信息生成控制指令，将所述控制指令发送给各个所述目标卫星模拟器中的任一目标卫星模拟器；
23、所述任一目标卫星模拟器用于响应所述控制指令，控制所述任一目标卫星模拟器的激光测距单元指向两个所述目标卫星模拟器中的另一目标卫星模拟器；
24、所述任一目标卫星模拟器用于利用角度传感器获取与所述另一目标卫星模拟器之间的相对方位角度，并基于所述相对方位角度调整自身位姿状态至用于测距的目标位姿状态；
25、所述任一目标卫星模拟器用于在所述目标位姿状态下，控制所述激光测距单元对所述另一目标卫星模拟器进行测距，以基于测距结果验证所述卫星星座中对应卫星的星间距离。
26、根据本技术提供的一种重力卫星星间测距地面验证系统，所述地面控制台还用于：
27、根据两个所述目标卫星模拟器的位姿信息，控制两个所述目标卫星模拟器中的任一目标卫星模拟器进行转动并控制其激光测距单元发射激光光束，直至所述激光光束照射至两个所述目标卫星模拟器中的另一目标卫星模拟器上，以验证所述卫星星座中对应卫星的指向控制。
28、本技术还提供一种应用于如前述任一种所述的重力卫星星间测距地面验证系统的验证方法，包括：
29、所述视觉测量单元测量每个所述卫星模拟器的位姿信息，并将各个所述卫星模拟器的位姿信息发送给所述地面控制台；
30、所述地面控制台根据各个所述卫星模拟器的位姿信息，控制所述多个卫星模拟器中的任意两个目标卫星模拟器之间进行激光测距，以基于测距结果验证所述卫星星座中对应卫星的星间距离。
31、根据本技术提供的一种重力卫星星间测距地面验证系统的验证方法，所述地面控制台根据各个所述卫星模拟器的位姿信息，控制所述多个卫星模拟器中的任意两个目标卫星模拟器之间进行激光测距，以基于测距结果验证所述卫星星座中对应卫星的星间距离，包括：
32、所述地面控制台从各个所述卫星模拟器的位姿信息中获取两个所述目标卫星模拟器的位姿信息，并基于各所述目标卫星模拟器的位姿信息生成控制指令，将所述控制指令发送给各个所述目标卫星模拟器中的任一目标卫星模拟器；
33、所述任一目标卫星模拟器响应所述控制指令，控制所述任一目标卫星模拟器的激光测距单元指向两个所述目标卫星模拟器中的另一目标卫星模拟器；
34、所述任一目标卫星模拟器利用角度传感器获取与所述另一目标卫星模拟器之间的相对方位角度，并基于所述相对方位角度调整自身位姿状态至用于测距的目标位姿状态；
35、所述任一目标卫星模拟器在所述目标位姿状态下，控制所述激光测距单元对所述另一目标卫星模拟器进行测距，以基于测距结果验证所述卫星星座中对应卫星的星间距离。
36、根据本技术提供的一种重力卫星星间测距地面验证系统的验证方法，所述卫星模拟器包括冷气推进器、星载计算机、通讯组件和惯性测量组件；所述方法还包括：
37、对于所述多个卫星模拟器中的任一卫星模拟器，所述通讯组件转发所述地面控制台发来的目标重力卫星的位姿信息和所述任一卫星模拟器的位姿信息给所述任一卫星模拟器的星载计算机；所述目标重力卫星为所述任一卫星模拟器模拟所述卫星星座中的对应重力卫星；
38、所述任一卫星模拟器的惯性测量组件测量所述任一卫星模拟器的惯性信息，并将所述惯性信息发送给所述任一卫星模拟器的星载计算机；
39、所述任一卫星模拟器的星载计算机根据接收的所述目标重力卫星的位姿信息，以及所述任一卫星模拟器的位姿信息和惯性信息，控制所述任一卫星模拟器的冷气推进器运行，以调整所述任一卫星模拟器的位姿信息，使所述任一卫星模拟器模拟所述目标重力卫星的位姿信息。
40、根据本技术提供的一种重力卫星星间测距地面验证系统的验证方法，所述方法还包括：
41、所述地面控制台根据两个所述目标卫星模拟器的位姿信息，控制两个所述目标卫星模拟器中的任一目标卫星模拟器进行转动并控制其激光测距单元发射激光光束，直至所述激光光束照射至两个所述目标卫星模拟器中的另一目标卫星模拟器上，以验证所述卫星星座中对应卫星的指向控制。可以理解的是，上述第二方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。
42、总体而言，通过本技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
43、本技术提供的重力卫星星间测距地面验证系统及验证方法，通过采用多个内部设有激光测距单元和角度传感器的卫星模拟器、视觉测量单元、地面控制台和承载平台搭建重力卫星星间测距地面验证系统，将多个卫星模拟器按照设定位置被悬浮于承载平台上来模拟不同的卫星星座，实现多个卫星编队运行的模拟，并利用视觉测量单元模拟星敏感器，地面控制台模拟遥测指挥中心，结合地面控制台与视觉测量单元、卫星模拟器之间的数据通信，可以实时监测每个卫星模拟器的位姿，并可以控制任意两个卫星模拟器间通过激活其激光测距单元和角度传感器进行激光测距，来验证这两个卫星模拟器所模拟的卫星星座中卫星的星间距离，可以有效实现重力卫星星间测距地面验证，系统可靠性高，可以为下一代重力卫星任务的星间激光测距提供技术参考。
1.一种重力卫星星间测距地面验证系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的重力卫星星间测距地面验证系统，其特征在于，所述卫星模拟器包括卫星模拟器本体、冷气推进器、星载计算机、通讯组件和电源；
3.根据权利要求2所述的重力卫星星间测距地面验证系统，其特征在于，所述卫星模拟器还包括惯性测量组件；
4.根据权利要求2所述的重力卫星星间测距地面验证系统，其特征在于，所述卫星模拟器还包括气瓶和多个气足；
5.根据权利要求1-4任一项所述的重力卫星星间测距地面验证系统，其特征在于，所述地面控制台用于从各个所述卫星模拟器的位姿信息中获取两个所述目标卫星模拟器的位姿信息，并基于各所述目标卫星模拟器的位姿信息生成控制指令，将所述控制指令发送给各个所述目标卫星模拟器中的任一目标卫星模拟器；
6.根据权利要求1-4任一项所述的重力卫星星间测距地面验证系统，其特征在于，所述地面控制台还用于：
7.一种应用于如权利要求1-5任一项所述的重力卫星星间测距地面验证系统的验证方法，其特征在于，包括：
8.根据权利要求7所述的重力卫星星间测距地面验证系统的验证方法，其特征在于，所述地面控制台根据各个所述卫星模拟器的位姿信息，控制所述多个卫星模拟器中的任意两个目标卫星模拟器之间进行激光测距，以基于测距结果验证所述卫星星座中对应卫星的星间距离，包括：
9.根据权利要求7所述的重力卫星星间测距地面验证系统的验证方法，其特征在于，所述卫星模拟器包括冷气推进器、星载计算机、通讯组件和惯性测量组件；所述方法还包括：
10.根据权利要求7-9任一项所述的重力卫星星间测距地面验证系统的验证方法，其特征在于，所述方法还包括：
