MATLAB航天工程仿真工具箱：轨道动力学与姿态控制模拟解决方案

资 源 简 介

本MATLAB工具箱为航天工程与卫星仿真提供高效计算支持，核心功能包括轨道动力学仿真（多体问题、轨道机动规划）和航天器姿态控制模拟，适用于任务分析和系统建模，提升仿真精度与效率。

详 情 说 明

MATLAB航天工程仿真工具箱

项目介绍

MATLAB航天工程仿真工具箱是一个面向航天工程与卫星仿真领域的专业仿真平台。该工具箱集成了轨道动力学、姿态控制、系统建模与任务分析等核心功能，为航天器设计、任务规划与在轨性能评估提供完整的解决方案。通过模块化的设计，用户可快速构建航天任务仿真场景，并获得高精度的数值结果与可视化输出。

功能特性

• 轨道动力学仿真：支持二体与多体问题轨道预报，提供轨道机动规划与交会对接轨迹优化工具。
• 姿态控制系统：实现刚体/柔性体姿态动力学建模，集成控制器设计与执行机构（推力器、飞轮、磁力矩器）仿真。
• 卫星系统建模：提供电源、热控、通信等分系统的参数化建模模块，支持多学科耦合仿真。
• 任务分析工具：包含可见性分析、覆盖计算、发射窗口规划等实用功能，辅助任务可行性评估。
• 可视化模块：支持3D轨道显示、姿态动画、传感器视场渲染，直观展示仿真结果。

使用方法

1. 初始化配置：设置轨道初始参数（半长轴、偏心率、轨道倾角等）、航天器物理参数（质量特性、惯量矩阵）与环境模型（重力场、大气密度）。
2. 模块调用：根据仿真需求选择轨道预报、姿态控制或系统建模模块，输入控制指令序列（如推力器开关时序）与任务约束条件（如地面站坐标）。
3. 结果分析：获取轨道状态时间序列、姿态四元数历程等数值结果，生成覆盖分析报告与可视化动画。
4. 数据导出：保存轨道星历表、姿态指向历史等工程数据文件，用于后续处理。

系统要求

• MATLAB R2020b或更高版本
• 必备工具箱：Aerospace Toolbox、Symbolic Math Toolbox
• 推荐配置：8 GB以上内存，独立显卡（用于3D可视化）

文件说明

main.m作为工具箱的主入口文件，实现了仿真流程的集中调度与核心算法集成。其主要功能包括解析用户输入的轨道与航天器参数，调用轨道动力学数值积分算法完成轨迹预报，通过四元数姿态表示与控制模块解算姿态运动，协调各分系统模型进行联合仿真，并生成三维可视化动画与性能分析报告。该文件通过模块化封装确保了仿真任务的高效执行与结果的一致性。