一種基于衛(wèi)星星座通信的半實(shí)物仿真系統(tǒng)及其方法
【專(zhuān)利摘要】一種基于衛(wèi)星星座通信的半實(shí)物仿真系統(tǒng)包括：空間衛(wèi)星仿真子系統(tǒng)、地面終端仿真子系統(tǒng)、地面站仿真子系統(tǒng)及控制子系統(tǒng)；空間衛(wèi)星仿真子系統(tǒng)與地面終端仿真子系統(tǒng)和地面站仿真子系統(tǒng)通信，用于模擬空間的多個(gè)衛(wèi)星與地面終端仿真子系統(tǒng)的地面終端和地面站仿真子系統(tǒng)的地面站之間的上下鏈路的數(shù)據(jù)收發(fā)、星間鏈路的路由選擇及其數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能；地面終端仿真子系統(tǒng)用于模擬設(shè)置在全球范圍內(nèi)的多個(gè)地面終端的數(shù)據(jù)收發(fā)功能；地面站仿真子系統(tǒng)用于模擬多個(gè)地面站的數(shù)據(jù)收發(fā)功能；所述控制子系統(tǒng)與空間衛(wèi)星仿真子系統(tǒng)、地面終端仿真子系統(tǒng)和地面站仿真子系統(tǒng)通信相連，用以對(duì)系統(tǒng)的信息顯示、仿真規(guī)則的信息發(fā)布、時(shí)間同步的信息廣播及系統(tǒng)的運(yùn)行控制。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種基于衛(wèi)星星座通信的半實(shí)物仿真系統(tǒng)及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及衛(wèi)星控制系統(tǒng)仿真【技術(shù)領(lǐng)域】，具體的說(shuō)，是一種基于衛(wèi)星星座通信的半實(shí)物仿真系統(tǒng)及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]半實(shí)物仿真作為仿真技術(shù)的一個(gè)分支，涉及的領(lǐng)域極廣，包括機(jī)電技術(shù)、液壓技術(shù)、控制技術(shù)、接口技術(shù)等。從某種角度來(lái)說(shuō)，一個(gè)國(guó)家的半實(shí)物仿真技術(shù)的發(fā)展水平也代表其整體的科技實(shí)力。半實(shí)物仿真是工程領(lǐng)域內(nèi)一種應(yīng)用較為廣泛的仿真技術(shù)，亦即，在計(jì)算機(jī)仿真回路中接入一些實(shí)物進(jìn)行的試驗(yàn)，因此更接近實(shí)際的情況。
[0003]衛(wèi)星星座通信一般是指利用衛(wèi)星群實(shí)現(xiàn)全球衛(wèi)星移動(dòng)通信的一種通信方式。衛(wèi)星星座通信的全球全天候的實(shí)時(shí)通信特性，使其在軍事國(guó)防和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各領(lǐng)域都有著重要的應(yīng)用價(jià)值。因此，廣受世界各國(guó)的關(guān)注，并且相繼研發(fā)出多個(gè)低軌衛(wèi)星通信，例如Iridium系統(tǒng)(或稱(chēng)銥系統(tǒng))和Globalstar系統(tǒng)(或稱(chēng)全球星系統(tǒng))。
[0004]為實(shí)現(xiàn)真正意義上的全球移動(dòng)通信，星座通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)須保證系統(tǒng)中衛(wèi)星對(duì)全球的實(shí)時(shí)覆蓋性。鑒于特定時(shí)間點(diǎn)上單顆衛(wèi)星對(duì)地覆蓋的有限區(qū)域特性，而為了保證衛(wèi)星群對(duì)全球范圍的實(shí)時(shí)覆蓋，因此必須維持衛(wèi)星群中的衛(wèi)星數(shù)量，一般衛(wèi)星群中衛(wèi)星的個(gè)數(shù)在幾十顆，如銥星系統(tǒng)中的衛(wèi)星數(shù)目是66顆。為了降低成本、控制風(fēng)險(xiǎn)，目前衛(wèi)星系統(tǒng)的研制一般是先研制一顆試驗(yàn)衛(wèi)星，使其完成必要的技術(shù)指標(biāo)測(cè)試、驗(yàn)證后，再逐步展開(kāi)剩余衛(wèi)星的研制，與此同時(shí)，相應(yīng)衛(wèi)星系統(tǒng)配套的地面設(shè)備的研制也逐步展開(kāi)。因此，在整個(gè)星座系統(tǒng)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的早期，如何利用數(shù)量有限的已研制的設(shè)備，且不進(jìn)行實(shí)物飛行的情況下，如何能夠簡(jiǎn)單、快速、有效、低成本地完成星座通信系統(tǒng)的綜合功能和性能指標(biāo)驗(yàn)證，是衛(wèi)星星座通信系統(tǒng)研制中必須考慮的一項(xiàng)重要內(nèi)容。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的在于，提供一種基于衛(wèi)星星座通信的半實(shí)物仿真系統(tǒng)，其僅需要具備一實(shí)物星上設(shè)備和一實(shí)物地面終端設(shè)備，從而使得完成研制的實(shí)物設(shè)備較少，相應(yīng)的研制成本較低、時(shí)間較短，而且相應(yīng)的配套設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低。再者，根據(jù)此基礎(chǔ)來(lái)提供一簡(jiǎn)單有效的各設(shè)備/單機(jī)的時(shí)間同步策略和系統(tǒng)仿真工作流程，從而保證系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的快速及有效性。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案。
[0007]一種基于衛(wèi)星星座通信的半實(shí)物仿真系統(tǒng)，適用于對(duì)衛(wèi)星星座通信系統(tǒng)的研發(fā)階段進(jìn)行地面綜合仿真和系統(tǒng)性能測(cè)試，所述系統(tǒng)包括:一空間衛(wèi)星仿真子系統(tǒng)、一地面終端仿真子系統(tǒng)、一地面站仿真子系統(tǒng)以及一控制子系統(tǒng)；所述空間衛(wèi)星仿真子系統(tǒng)包括多個(gè)模擬衛(wèi)星和至少一個(gè)實(shí)物衛(wèi)星，所述多個(gè)模擬衛(wèi)星彼此之間、所述多個(gè)實(shí)物衛(wèi)星彼此之間以及所述模擬衛(wèi)星與實(shí)物衛(wèi)星之間均通過(guò)星間鏈路而相互通信；所述空間衛(wèi)星仿真子系統(tǒng)分別與所述地面終端仿真子系統(tǒng)、地面站仿真子系統(tǒng)通信，用于模擬空間的多個(gè)衛(wèi)星分別與所述地面終端仿真子系統(tǒng)的地面終端和所述地面站仿真子系統(tǒng)的地面站之間的上下鏈路的數(shù)據(jù)收發(fā)，以及所述星間鏈路的路由選擇和所述星間鏈路的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能；所述地面終端仿真子系統(tǒng)包括多個(gè)模擬終端和至少一實(shí)物終端，所述地面終端仿真子系統(tǒng)用于模擬設(shè)置在全球范圍內(nèi)的多個(gè)地面終端的數(shù)據(jù)收發(fā)功能；所述地面站仿真子系統(tǒng)包括模擬地面站，用于模擬多個(gè)地面站的數(shù)據(jù)收發(fā)功能；所述控制子系統(tǒng)，通過(guò)一局域網(wǎng)路由交換設(shè)備分別與所述空間衛(wèi)星仿真子系統(tǒng)、所述地面終端仿真子系統(tǒng)和地面站仿真子系統(tǒng)通信相連；所述控制子系統(tǒng)用以對(duì)所述半實(shí)物仿真系統(tǒng)的信息顯示、仿真規(guī)則的信息發(fā)布、時(shí)間同步的信息廣播及系統(tǒng)的運(yùn)行控制。
[0008]作為可選的技術(shù)方案，所述空間衛(wèi)星仿真子系統(tǒng)的多個(gè)模擬衛(wèi)星為計(jì)算機(jī)，通過(guò)計(jì)算機(jī)編程方式以模擬實(shí)物衛(wèi)星的功能；所述空間衛(wèi)星仿真子系統(tǒng)的多個(gè)模擬衛(wèi)星之間及多個(gè)模擬衛(wèi)星和實(shí)物衛(wèi)星之間通過(guò)路由交換設(shè)備相連，以模擬衛(wèi)星星座通信中各衛(wèi)星間的星間鏈路。
[0009]作為可選的技術(shù)方案，所述地面終端仿真子系統(tǒng)的多個(gè)模擬終端為計(jì)算機(jī)，通過(guò)計(jì)算機(jī)編程方式以模擬實(shí)物終端的報(bào)文收發(fā)功能；所述地面終端仿真子系統(tǒng)的模擬終端通過(guò)局域網(wǎng)路由交換設(shè)備并以報(bào)文方式與所述模擬衛(wèi)星通信；所述地面終端仿真子系統(tǒng)的實(shí)物終端通過(guò)有線通信方式或無(wú)線通信方式與所述實(shí)物衛(wèi)星射頻連接。
[0010]作為可選的技術(shù)方案，所述實(shí)物終端通過(guò)有線通信方式與所述實(shí)物衛(wèi)星射頻連接時(shí)，所述實(shí)物終端的上行射頻信號(hào)經(jīng)一射頻信號(hào)合路器再連接至所述實(shí)物衛(wèi)星，所述實(shí)物衛(wèi)星的下行射頻信號(hào)經(jīng)一射頻信號(hào)分路器再連接至所述實(shí)物終端。
[0011]作為可選的技術(shù)方案，所述實(shí)物終端通過(guò)無(wú)線通信方式與所述實(shí)物衛(wèi)星射頻連接時(shí)，所述實(shí)物終端通過(guò)一空間環(huán)境與實(shí)物衛(wèi)星相互通信，其中所述空間環(huán)境為所述實(shí)物終端與所述實(shí)物衛(wèi)星之間的無(wú)線空間。
[0012]作為可選的技術(shù)方案，所述地面站仿真子系統(tǒng)的模擬地面站為一計(jì)算機(jī)，并且采用計(jì)算機(jī)編程方式以模擬多個(gè)地面站的收發(fā)功能；進(jìn)一步通過(guò)局域網(wǎng)路由交換設(shè)備與所述空間衛(wèi)星仿真子系統(tǒng)的模擬衛(wèi)星和實(shí)物衛(wèi)星建立連接，并且以報(bào)文方式實(shí)現(xiàn)雙向通信。
[0013]作為可選的技術(shù)方案，所述控制子系統(tǒng)進(jìn)一步包括一信息顯示單元、一功能配置單元、一時(shí)間同步單元及一運(yùn)行控制單元；所述信息顯示單元用以顯示空間衛(wèi)星仿真子系統(tǒng)的模擬衛(wèi)星和實(shí)物衛(wèi)星、所述地面終端仿真子系統(tǒng)的模擬終端和實(shí)物終端以及所述地面站仿真子系統(tǒng)的模擬地面站的運(yùn)行進(jìn)程、設(shè)備狀態(tài)和通信狀況的實(shí)時(shí)信息和統(tǒng)計(jì)信息；所述功能配置單元用以分發(fā)仿真規(guī)則信息，以完成空間衛(wèi)星仿真子系統(tǒng)的模擬衛(wèi)星和實(shí)物衛(wèi)星、所述地面終端仿真子系統(tǒng)的模擬終端和實(shí)物終端以及所述地面站仿真子系統(tǒng)的模擬地面站在仿真過(guò)程中的功能配置；所述時(shí)間同步單元用以廣播同步信息，以使空間衛(wèi)星仿真子系統(tǒng)的模擬衛(wèi)星和實(shí)物衛(wèi)星、所述地面終端仿真子系統(tǒng)的模擬終端和實(shí)物終端以及所述地面站仿真子系統(tǒng)的模擬地面站的時(shí)間同步；所述運(yùn)行控制單元用以對(duì)空間衛(wèi)星仿真子系統(tǒng)的模擬衛(wèi)星和實(shí)物衛(wèi)星、所述地面終端仿真子系統(tǒng)的模擬終端和實(shí)物終端以及所述地面站仿真子系統(tǒng)的模擬地面站的運(yùn)行加以控制。
[0014]作為可選的技術(shù)方案，所述控制子系統(tǒng)包括一控制臺(tái)，所述控制臺(tái)為一計(jì)算機(jī)，并且采用計(jì)算機(jī)編程方式，通過(guò)局域網(wǎng)路由交換設(shè)備與所述空間衛(wèi)星仿真子系統(tǒng)的模擬衛(wèi)星和實(shí)物衛(wèi)星、所述地面終端仿真子系統(tǒng)的模擬終端和實(shí)物終端以及所述地面站仿真子系統(tǒng)的地面站建立連接，并且以報(bào)文方式實(shí)現(xiàn)雙向通信。
[0015]本發(fā)明的另一目的在于，提供一種本發(fā)明所述基于衛(wèi)星星座通信的半實(shí)物仿真系統(tǒng)的仿真方法，所述方法包括以下步驟:(I)所述半實(shí)物仿真系統(tǒng)的各設(shè)備完成參數(shù)初始化工作；(2)通過(guò)控制子系統(tǒng)進(jìn)行仿真規(guī)劃，并發(fā)送仿真規(guī)劃信息至所述空間衛(wèi)星仿真子系統(tǒng)的模擬衛(wèi)星和實(shí)物衛(wèi)星、所述地面終端仿真子系統(tǒng)的模擬終端和實(shí)物終端以及所述地面站仿真子系統(tǒng)的模擬地面站；(3)所述空間衛(wèi)星仿真子系統(tǒng)的模擬衛(wèi)星和實(shí)物衛(wèi)星、所述地面終端仿真子系統(tǒng)的模擬終端和實(shí)物終端以及所述地面站仿真子系統(tǒng)的模擬地面站向所述控制子系統(tǒng)返回其自身狀態(tài)是否就緒的信息；(4)所述控制子系統(tǒng)在確認(rèn)所述空間衛(wèi)星仿真子系統(tǒng)的模擬衛(wèi)星和實(shí)物衛(wèi)星、所述地面終端仿真子系統(tǒng)的模擬終端和實(shí)物終端以及所述地面站仿真子系統(tǒng)的模擬地面站的狀態(tài)就緒后，廣播系統(tǒng)仿真開(kāi)始信息；(5)所述控制子系統(tǒng)廣播時(shí)間同步信息至所述空間衛(wèi)星仿真子系統(tǒng)的模擬衛(wèi)星和實(shí)物衛(wèi)星、所述地面終端仿真子系統(tǒng)的模擬終端和實(shí)物終端以及所述地面站仿真子系統(tǒng)的模擬地面站；
(6)所述空間衛(wèi)星仿真子系統(tǒng)的模擬衛(wèi)星和實(shí)物衛(wèi)星、所述地面終端仿真子系統(tǒng)的模擬終端和實(shí)物終端以及所述地面站仿真子系統(tǒng)的模擬地面站根據(jù)時(shí)間同步信息、仿真規(guī)劃以及靜態(tài)路由表做出相應(yīng)的動(dòng)作；(7)所述控制子系統(tǒng)判斷所述空間衛(wèi)星仿真子系統(tǒng)的模擬衛(wèi)星和實(shí)物衛(wèi)星、所述地面終端仿真子系統(tǒng)的模擬終端和實(shí)物終端以及所述地面站仿真子系統(tǒng)的模擬地面站是否已完成相應(yīng)的工作；若完成則執(zhí)行步驟(8)，若未完成，則繼續(xù)執(zhí)行步驟(7) ;(8)所述控制子系統(tǒng)判斷是否已達(dá)到仿真結(jié)束時(shí)間，若已達(dá)到，則執(zhí)行步驟(9)，否貝U，返回至步驟(5) ; (9)所述控制子系統(tǒng)顯示統(tǒng)計(jì)信息，并結(jié)束仿真。
[0016]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，僅需要具備一實(shí)物星上設(shè)備和一實(shí)物地面終端設(shè)備，從而使得完成研制的實(shí)物設(shè)備較少，相應(yīng)的研制成本較低、時(shí)間較短，而且相應(yīng)的配套設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低。另外，采用成熟的基于TCP/IP協(xié)議的局域網(wǎng)技術(shù)作為各設(shè)備/單機(jī)的互聯(lián)通信方式。再者，根據(jù)此基礎(chǔ)來(lái)提供一簡(jiǎn)單有效的各設(shè)備/單機(jī)的時(shí)間同步策略和系統(tǒng)仿真工作流程，從而保證系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的快速及有效性。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是本發(fā)明一實(shí)施例中的基于衛(wèi)星星座通信的半實(shí)物仿真系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2是本發(fā)明一實(shí)施例中的半實(shí)物仿真方法的步驟流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明提供的基于衛(wèi)星星座通信的半實(shí)物仿真系統(tǒng)及其方法的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)說(shuō)明。
[0020]參見(jiàn)圖1所示，本發(fā)明提供一種基于衛(wèi)星星座通信的半實(shí)物仿真系統(tǒng)100，適用于對(duì)衛(wèi)星星座通信系統(tǒng)的研發(fā)階段進(jìn)行地面綜合仿真和系統(tǒng)性能測(cè)試。所述半實(shí)物仿真系統(tǒng)100包括:一空間衛(wèi)星仿真子系統(tǒng)110、一地面終端仿真子系統(tǒng)120、一地面站仿真子系統(tǒng)
130、一控制子系統(tǒng)140和局域網(wǎng)路由交換設(shè)備150。
[0021]其中，所述空間衛(wèi)星仿真子系統(tǒng)110包括多個(gè)模擬衛(wèi)星111和至少一個(gè)實(shí)物衛(wèi)星112。多個(gè)模擬衛(wèi)星111彼此之間、多個(gè)實(shí)物衛(wèi)星112彼此之間以及所述模擬衛(wèi)星111與實(shí)物衛(wèi)星112之間均通過(guò)星間鏈路而相互通信，亦即所述模擬衛(wèi)星111和模擬衛(wèi)星111之間、模擬衛(wèi)星111和實(shí)物衛(wèi)星之間112、實(shí)物衛(wèi)星112和實(shí)物衛(wèi)星112之間彼此通過(guò)星間鏈路而相互通信。所述空間衛(wèi)星仿真子系統(tǒng)110分別與所述地面終端仿真子系統(tǒng)120和地面站仿真子系統(tǒng)130通信，用于模擬實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星星座通信系統(tǒng)中的空間段即隸屬于該衛(wèi)星星座通信系統(tǒng)的太空中繞地球飛行的多個(gè)衛(wèi)星，進(jìn)一步主要用于模擬空間的多個(gè)衛(wèi)星分別與所述地面終端仿真子系統(tǒng)120的地面終端(包括模擬終端121和實(shí)物終端122)和所述地面站仿真子系統(tǒng)130的地面站(包括模擬地面站131)之間的上下鏈路的數(shù)據(jù)收發(fā)，以及所述星間鏈路的路由選擇和所述星間鏈路的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能。
[0022]具體來(lái)說(shuō)，所述空間衛(wèi)星仿真子系統(tǒng)110的多個(gè)模擬衛(wèi)星111為計(jì)算機(jī)，通過(guò)計(jì)算機(jī)編程方式以模擬實(shí)物衛(wèi)星112的功能；所述空間衛(wèi)星仿真子系統(tǒng)110的多個(gè)模擬衛(wèi)星111之間及多個(gè)模擬衛(wèi)星111和實(shí)物衛(wèi)星112之間通過(guò)局域網(wǎng)連接，以模擬衛(wèi)星星座通信中各衛(wèi)星間的星間鏈路。
[0023]所述地面終端仿真子系統(tǒng)120包括多個(gè)模擬終端121和至少一實(shí)物終端122。所述地面終端仿真子系統(tǒng)120用于模擬實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星星座通信系統(tǒng)中散布設(shè)置在全球范圍內(nèi)的多個(gè)地面終端，進(jìn)一步主要用于模擬設(shè)置在全球范圍內(nèi)的多個(gè)地面終端的數(shù)據(jù)收發(fā)功能。
[0024]具體來(lái)說(shuō)，所述地面終端仿真子系統(tǒng)120的多個(gè)模擬終端121為計(jì)算機(jī)，通過(guò)計(jì)算機(jī)編程方式以模擬實(shí)物終端122的報(bào)文收發(fā)功能；所述地面終端仿真子系統(tǒng)120的模擬終端121通過(guò)局域網(wǎng)路由交換設(shè)備(基于TCP/IP協(xié)議)并以報(bào)文方式與所述模擬衛(wèi)星111通信。所述地面終端仿真子系統(tǒng)120的實(shí)物終端122通過(guò)有線通信方式或無(wú)線通信方式與所述實(shí)物衛(wèi)星112射頻連接。在實(shí)務(wù)操作中，通過(guò)衛(wèi)星星座通信系統(tǒng)中所定義的實(shí)際射頻信號(hào)，以完成互相通信。
[0025]當(dāng)所述實(shí)物終端122通過(guò)有線通信方式與所述實(shí)物衛(wèi)星112射頻連接時(shí)，所述實(shí)物終端122的上行射頻信號(hào)經(jīng)一射頻信號(hào)合路器123再連接至所述實(shí)物衛(wèi)星112，所述實(shí)物衛(wèi)星112的下行射頻信號(hào)經(jīng)一射頻信號(hào)分路器123再連接至所述實(shí)物終端122。當(dāng)所述實(shí)物終端122通過(guò)無(wú)線通信方式與所述實(shí)物衛(wèi)星112射頻連接時(shí)，無(wú)須上述的射頻信號(hào)合/分路器123，所述實(shí)物終端122通過(guò)一空間環(huán)境與實(shí)物衛(wèi)星112相互通信，其中所述空間環(huán)境為所述實(shí)物終端122與所述實(shí)物衛(wèi)星112之間的無(wú)線空間。所述空間環(huán)境可以起到射頻信號(hào)合/分路器123的作用，從而能夠完成所述實(shí)物終端122與實(shí)物衛(wèi)星112兩者間的互相通信。
[0026]所述地面站仿真子系統(tǒng)130包括模擬地面站131，用于模擬實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星星座通信系統(tǒng)中部署設(shè)置在各地的多個(gè)地面站，進(jìn)一步主要用于模擬各地面站的數(shù)據(jù)收發(fā)功能。具體來(lái)說(shuō)，所述地面仿真子系統(tǒng)的模擬地面站131為一計(jì)算機(jī)，并且采用計(jì)算機(jī)編程方式以模擬多個(gè)地面站的收發(fā)功能；進(jìn)一步通過(guò)局域網(wǎng)路由交換設(shè)備(基于TCP/IP協(xié)議)與所述空間衛(wèi)星仿真子系統(tǒng)110的模擬衛(wèi)星111和實(shí)物衛(wèi)星112建立連接，并且以網(wǎng)絡(luò)報(bào)文方式實(shí)現(xiàn)雙向通信。
[0027]所述控制子系統(tǒng)140通過(guò)所述局域網(wǎng)路由交換設(shè)備150分別與所述空間衛(wèi)星仿真子系統(tǒng)110、所述地面終端仿真子系統(tǒng)120和地面站仿真子系統(tǒng)130通信相連。所述控制子系統(tǒng)140用以對(duì)所述半實(shí)物仿真系統(tǒng)100的信息顯示、仿真規(guī)則的信息發(fā)布、時(shí)間同步的信息廣播及系統(tǒng)的運(yùn)行控制。
[0028]具體來(lái)說(shuō)，所述控制子系統(tǒng)140包括一具有顯示功能的控制臺(tái)141。所述控制臺(tái)141為一計(jì)算機(jī)，并且采用計(jì)算機(jī)編程方式，通過(guò)局域網(wǎng)路由交換設(shè)備150 (基于TCP/IP協(xié)議)與所述空間衛(wèi)星仿真子系統(tǒng)110的模擬衛(wèi)星111和實(shí)物衛(wèi)星112、所述地面終端仿真子系統(tǒng)120的模擬終端121和實(shí)物終端122以及所述地面站仿真子系統(tǒng)130的模擬地面站131建立連接，并且以網(wǎng)絡(luò)報(bào)文方式實(shí)現(xiàn)雙向通信。
[0029]在本實(shí)施例中，所述控制子系統(tǒng)140進(jìn)一步包括一信息顯示單元、一功能配置單元、一時(shí)間同步單元及一運(yùn)行控制單元(圖中未示)；所述信息顯示單元用以顯示所述半實(shí)物仿真系統(tǒng)100的各設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)程、設(shè)備狀態(tài)和通信狀況的實(shí)時(shí)信息和統(tǒng)計(jì)信息；所述功能配置單元用以分發(fā)仿真規(guī)則信息，以完成所述半實(shí)物仿真系統(tǒng)100的各設(shè)備在仿真過(guò)程中的功能配置；所述時(shí)間同步單元用以廣播同步信息，以使所述半實(shí)物仿真系統(tǒng)100的各設(shè)備的時(shí)間同步；所述運(yùn)行控制單元用以對(duì)所述半實(shí)物仿真系統(tǒng)100的各設(shè)備的運(yùn)行加以控制。其中，所述半實(shí)物仿真系統(tǒng)100的各設(shè)備/單機(jī)包括所述空間衛(wèi)星仿真子系統(tǒng)110的模擬衛(wèi)星111和實(shí)物衛(wèi)星112、所述地面終端仿真子系統(tǒng)120的模擬終端121和實(shí)物終端122以及所述地面站仿真子系統(tǒng)130的模擬地面站131。
[0030]另外，上述局域網(wǎng)路由交換設(shè)備150具有多個(gè)接入端口，并且以有線通信方式或無(wú)線通信方式來(lái)組建由各子系統(tǒng)(包括所述空間衛(wèi)星仿真子系統(tǒng)110、地面終端仿真子系統(tǒng)120、地面站仿真子系統(tǒng)130、控制子系統(tǒng)140)的設(shè)備/單機(jī)所構(gòu)成的局域網(wǎng)。所述局域網(wǎng)路由交換設(shè)備150支持TCP/IP協(xié)議，以及支持各互聯(lián)設(shè)備/單機(jī)間網(wǎng)絡(luò)報(bào)文的雙向通信，從而能夠確保所述半實(shí)物仿真系統(tǒng)100中的各子系統(tǒng)、各設(shè)備/單機(jī)所構(gòu)成的局域網(wǎng)的正常連接，保證局域網(wǎng)中互聯(lián)設(shè)備/單機(jī)間信息交互的順暢。
[0031]因此，本發(fā)明所述基于衛(wèi)星星座通信的半實(shí)物仿真系統(tǒng)100中的實(shí)物設(shè)備和模擬設(shè)備(例如計(jì)算機(jī))等共同組成一局域網(wǎng)。其中，所述計(jì)算機(jī)采用計(jì)算機(jī)編程方式模擬實(shí)物衛(wèi)星112、實(shí)物終端122或?qū)嵨锏孛嬲镜闹饕δ堋８髂M設(shè)備與實(shí)物設(shè)備之間采用局域網(wǎng)路由交換設(shè)備150連接，實(shí)物設(shè)備間采用射頻連接。所述控制子系統(tǒng)140通過(guò)仿真規(guī)劃、時(shí)間同步信息等報(bào)文(信息)來(lái)完成對(duì)所述半實(shí)物仿真系統(tǒng)100中其他設(shè)備的運(yùn)行控制和仿真流程的控制。所述半實(shí)物仿真系統(tǒng)100中其他設(shè)備根據(jù)仿真規(guī)劃、靜態(tài)路由表信息(衛(wèi)星設(shè)備自身存儲(chǔ))以及時(shí)間同步信息來(lái)完成相應(yīng)的動(dòng)作，并且通過(guò)發(fā)送自身狀態(tài)信息來(lái)完成對(duì)所述控制子系統(tǒng)140的信息反饋。
[0032]參見(jiàn)圖2所示，本發(fā)明還提供一種本發(fā)明所述基于衛(wèi)星星座通信的半實(shí)物仿真系統(tǒng)的仿真方法，所述方法包括以下步驟:
步驟S210:所述半實(shí)物仿真系統(tǒng)的各設(shè)備完成參數(shù)初始化工作。
[0033]在此步驟中，仿真流程開(kāi)始執(zhí)行。所述半實(shí)物仿真系統(tǒng)的各設(shè)備加電，并且通過(guò)相應(yīng)TCP/IP端口建立局域網(wǎng)連接，完成參數(shù)初始化工作。所述半實(shí)物仿真系統(tǒng)的各設(shè)備/單機(jī)包括所述空間衛(wèi)星仿真子系統(tǒng)的模擬衛(wèi)星和實(shí)物衛(wèi)星、所述地面終端仿真子系統(tǒng)的模擬終端和實(shí)物終端以及所述地面站仿真子系統(tǒng)的模擬地面站。所述空間衛(wèi)星仿真子系統(tǒng)中的各衛(wèi)星(包括模擬衛(wèi)星和實(shí)物衛(wèi)星)完成靜態(tài)路由表信息的加載。
[0034]步驟S220:通過(guò)控制子系統(tǒng)進(jìn)行仿真規(guī)劃，并發(fā)送仿真規(guī)劃信息至所述半實(shí)物仿真系統(tǒng)的各設(shè)備。
[0035]通過(guò)控制子系統(tǒng)的控制臺(tái)的人機(jī)界面進(jìn)行仿真規(guī)劃。仿真規(guī)劃信息包括設(shè)置發(fā)起報(bào)文發(fā)送或注冊(cè)接收的地面站、地面終端的地理位置分布、ID號(hào)等信息，以及待發(fā)送的報(bào)文信息、地面站或地面終端報(bào)文發(fā)送時(shí)間、地面站或地面終端注冊(cè)接收時(shí)間、仿真起始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間等信息。所述控制子系統(tǒng)的控制臺(tái)通過(guò)局域網(wǎng)路由交換設(shè)備將仿真規(guī)劃信息發(fā)送至各設(shè)備/單機(jī)。
[0036]步驟S230:所述半實(shí)物仿真系統(tǒng)的各設(shè)備向所述控制子系統(tǒng)返回所述半實(shí)物仿真系統(tǒng)的各設(shè)備自身狀態(tài)是否就緒的信息。
[0037]所述半實(shí)物仿真系統(tǒng)的各設(shè)備/單機(jī)完成仿真規(guī)劃信息的接收，并且向所述控制子系統(tǒng)的控制臺(tái)匯報(bào)各各設(shè)備/單機(jī)自身狀態(tài)是否就緒的信息。
[0038]步驟S240:所述控制子系統(tǒng)在確認(rèn)所述半實(shí)物仿真系統(tǒng)的各設(shè)備狀態(tài)就緒后，廣播系統(tǒng)仿真開(kāi)始信息。
[0039]步驟S250:所述控制子系統(tǒng)廣播時(shí)間同步信息至所述半實(shí)物仿真系統(tǒng)的各設(shè)備。
[0040]所述控制子系統(tǒng)的控制臺(tái)開(kāi)始根據(jù)仿真開(kāi)始時(shí)間、仿真結(jié)束時(shí)間以及各設(shè)備/單機(jī)自身狀態(tài)信息的反饋情況，廣播時(shí)間同步信息至所有設(shè)備/單機(jī)。
[0041]步驟S260:所述半實(shí)物仿真系統(tǒng)的各設(shè)備根據(jù)時(shí)間同步信息、仿真規(guī)劃以及靜態(tài)路由表做出相應(yīng)的動(dòng)作。
[0042]地面終端仿真子系統(tǒng)的地面終端將根據(jù)時(shí)間同步信息和仿真規(guī)劃信息做出相應(yīng)的動(dòng)作包括:在廣播的時(shí)間同步信息達(dá)到仿真規(guī)劃的時(shí)間點(diǎn)時(shí)，提取相應(yīng)的報(bào)文隊(duì)列進(jìn)行報(bào)文發(fā)送或注冊(cè)接收的動(dòng)作。地面站仿真子系統(tǒng)的地面站將根據(jù)時(shí)間同步信息和仿真規(guī)劃信息做出相應(yīng)的動(dòng)作包括:在廣播的時(shí)間同步信息達(dá)到仿真規(guī)劃的時(shí)間點(diǎn)時(shí)，提取相應(yīng)的報(bào)文隊(duì)列進(jìn)行報(bào)文發(fā)送或注冊(cè)接收的動(dòng)作?？臻g衛(wèi)星仿真子系統(tǒng)的各衛(wèi)星做出相應(yīng)的動(dòng)作包括:接收地面站或地面終端所發(fā)送的報(bào)文，并完成存儲(chǔ)；以及根據(jù)廣播的時(shí)間同步信息查詢靜態(tài)路由表，并且根據(jù)路由規(guī)則在相應(yīng)星間鏈路可見(jiàn)(即在一設(shè)定距離內(nèi)，衛(wèi)星之間的鏈路為有效)時(shí)，完成存儲(chǔ)報(bào)文的星間路由轉(zhuǎn)發(fā)；以及接收地面站或地面終端的注冊(cè)信息，并且查詢存儲(chǔ)報(bào)文與相應(yīng)報(bào)文的下發(fā)。各設(shè)備/單機(jī)根據(jù)自身狀態(tài)、動(dòng)作變化向所述控制子系統(tǒng)的控制臺(tái)匯報(bào)狀態(tài)信息。
[0043]步驟S270:所述控制子系統(tǒng)判斷所述半實(shí)物仿真系統(tǒng)的各設(shè)備是否已完成相應(yīng)的工作；若完成則執(zhí)行步驟S280，若未完成，則繼續(xù)執(zhí)行步驟S270。
[0044]所述控制子系統(tǒng)的控制臺(tái)根據(jù)仿真規(guī)劃和各設(shè)備/單機(jī)匯報(bào)的狀態(tài)信息判斷是否所有設(shè)備/單機(jī)已完成相應(yīng)動(dòng)作。
[0045]步驟S280:所述控制子系統(tǒng)判斷是否已達(dá)到仿真結(jié)束時(shí)間，若已達(dá)到，則執(zhí)行步驟S290，否則，返回至步驟S250。
[0046]步驟S290:所述控制子系統(tǒng)顯示統(tǒng)計(jì)信息，并結(jié)束仿真。
[0047]在此步驟中，仿真結(jié)束。同時(shí)所述控制子系統(tǒng)的控制臺(tái)的人機(jī)界面會(huì)顯示在仿真過(guò)程中必要的統(tǒng)計(jì)信息，例如系統(tǒng)傳輸誤碼率、系統(tǒng)傳輸時(shí)延等信息。
[0048]本發(fā)明所述系統(tǒng)及其方法，相較于現(xiàn)有技術(shù)，具有以下特點(diǎn):所述系統(tǒng)只需要具備一套實(shí)物星上設(shè)備和一套實(shí)物地面終端設(shè)備，于是允許已完成研制的實(shí)物設(shè)備較少，從而降低相應(yīng)的開(kāi)發(fā)成本，并縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間；所述系統(tǒng)中其他配套設(shè)備為通用的計(jì)算機(jī)及局域網(wǎng)路由交換設(shè)備，因此無(wú)須復(fù)雜的配套設(shè)備，即要求配套設(shè)備簡(jiǎn)單，購(gòu)置成本較低；所述系統(tǒng)使用基于TCP/IP協(xié)議的局域網(wǎng)技術(shù)作為各設(shè)備/單機(jī)互聯(lián)通信的手段，并提供了一套簡(jiǎn)單、有效的各設(shè)備/單機(jī)時(shí)間同步策略和系統(tǒng)仿真的工作流程，從而保證系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的快速和有效性。
[0049]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于衛(wèi)星星座通信的半實(shí)物仿真系統(tǒng)，適用于對(duì)衛(wèi)星星座通信系統(tǒng)的研發(fā)階段進(jìn)行地面綜合仿真和系統(tǒng)性能測(cè)試，其特征在于，包括:一空間衛(wèi)星仿真子系統(tǒng)、一地面終端仿真子系統(tǒng)、一地面站仿真子系統(tǒng)以及一控制子系統(tǒng)； 所述空間衛(wèi)星仿真子系統(tǒng)包括多個(gè)模擬衛(wèi)星和至少一個(gè)實(shí)物衛(wèi)星，所述多個(gè)模擬衛(wèi)星彼此之間、所述多個(gè)實(shí)物衛(wèi)星彼此之間以及所述模擬衛(wèi)星與實(shí)物衛(wèi)星之間均通過(guò)星間鏈路而相互通信；所述空間衛(wèi)星仿真子系統(tǒng)分別與所述地面終端仿真子系統(tǒng)、地面站仿真子系統(tǒng)通信，用于模擬空間的多個(gè)衛(wèi)星分別與所述地面終端仿真子系統(tǒng)的地面終端和所述地面站仿真子系統(tǒng)的地面站之間的上下鏈路的數(shù)據(jù)收發(fā)，以及所述星間鏈路的路由選擇和所述星間鏈路的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能； 所述地面終端仿真子系統(tǒng)包括多個(gè)模擬終端和至少一實(shí)物終端，所述地面終端仿真子系統(tǒng)用于模擬設(shè)置在全球范圍內(nèi)的多個(gè)地面終端的數(shù)據(jù)收發(fā)功能； 所述地面站仿真子系統(tǒng)包括模擬地面站，用于模擬多個(gè)地面站的數(shù)據(jù)收發(fā)功能； 所述控制子系統(tǒng)，通過(guò)一局域網(wǎng)路由交換設(shè)備分別與所述空間衛(wèi)星仿真子系統(tǒng)、所述地面終端仿真子系統(tǒng)和地面站仿真子系統(tǒng)通信相連；所述控制子系統(tǒng)用以對(duì)所述半實(shí)物仿真系統(tǒng)的信息顯示、仿真規(guī)則的信息發(fā)布、時(shí)間同步的信息廣播及系統(tǒng)的運(yùn)行控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于衛(wèi)星星座通信的半實(shí)物仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述空間衛(wèi)星仿真子系統(tǒng)的多個(gè)模擬衛(wèi)星為計(jì)算機(jī)，通過(guò)計(jì)算機(jī)編程方式以模擬實(shí)物衛(wèi)星的功能；所述空間衛(wèi)星仿真子系統(tǒng)的多個(gè)模擬衛(wèi)星之間及多個(gè)模擬衛(wèi)星和實(shí)物衛(wèi)星之間通過(guò)局域網(wǎng)路由交換設(shè)備相連，以模擬衛(wèi)星星座通信中各衛(wèi)星間的星間鏈路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于衛(wèi)星星座通信的半實(shí)物仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述地面終端仿真子系統(tǒng)的多個(gè)模擬終端為計(jì)算機(jī)，通過(guò)計(jì)算機(jī)編程方式以模擬實(shí)物終端的報(bào)文收發(fā)功能；所述地面終端仿真子系統(tǒng)的模擬終端通過(guò)局域網(wǎng)路由交換設(shè)備并以報(bào)文方式與所述模擬衛(wèi)星通信；所述地面終端仿真子系統(tǒng)的實(shí)物終端通過(guò)有線通信方式或無(wú)線通信方式與所述實(shí)物衛(wèi)星射頻連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述基于衛(wèi)星星座通信的半實(shí)物仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述實(shí)物終端通過(guò)有線通信方式與所述實(shí)物衛(wèi)星射頻連接時(shí)，所述實(shí)物終端的上行射頻信號(hào)經(jīng)一射頻信號(hào)合路器再連接至所述實(shí)物衛(wèi)星，所述實(shí)物衛(wèi)星的下行射頻信號(hào)經(jīng)一射頻信號(hào)分路器再連接至所述實(shí)物終端。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述基于衛(wèi)星星座通信的半實(shí)物仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述實(shí)物終端通過(guò)無(wú)線通信方式與所述實(shí)物衛(wèi)星射頻連接時(shí)，所述實(shí)物終端通過(guò)一空間環(huán)境與實(shí)物衛(wèi)星相互通信，其中所述空間環(huán)境為所述實(shí)物終端與所述實(shí)物衛(wèi)星之間的無(wú)線空間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于衛(wèi)星星座通信的半實(shí)物仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述地面站仿真子系統(tǒng)的模擬地面站為一計(jì)算機(jī)，并且采用計(jì)算機(jī)編程方式以模擬多個(gè)地面站的收發(fā)功能；進(jìn)一步通過(guò)局域網(wǎng)路由交換設(shè)備與所述空間衛(wèi)星仿真子系統(tǒng)的模擬衛(wèi)星和實(shí)物衛(wèi)星建立連接，并且以報(bào)文方式實(shí)現(xiàn)雙向通信。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于衛(wèi)星星座通信的半實(shí)物仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述控制子系統(tǒng)進(jìn)一步包括一信息顯示單元、一功能配置單元、一時(shí)間同步單元及一運(yùn)行控制單元；所述信息顯示單元用以顯示所述空間衛(wèi)星仿真子系統(tǒng)的模擬衛(wèi)星和實(shí)物衛(wèi)星、所述地面終端仿真子系統(tǒng)的模擬終端和實(shí)物終端以及所述地面站仿真子系統(tǒng)的模擬地面站的運(yùn)行進(jìn)程、設(shè)備狀態(tài)和通信狀況的實(shí)時(shí)信息和統(tǒng)計(jì)信息；所述功能配置單元用以分發(fā)仿真規(guī)則信息，以完成所述空間衛(wèi)星仿真子系統(tǒng)的模擬衛(wèi)星和實(shí)物衛(wèi)星、所述地面終端仿真子系統(tǒng)的模擬終端和實(shí)物終端以及所述地面站仿真子系統(tǒng)的模擬地面站在仿真過(guò)程中的功能配置；所述時(shí)間同步單元用以廣播同步信息，以使所述空間衛(wèi)星仿真子系統(tǒng)的模擬衛(wèi)星和實(shí)物衛(wèi)星、所述地面終端仿真子系統(tǒng)的模擬終端和實(shí)物終端以及所述地面站仿真子系統(tǒng)的模擬地面站的時(shí)間同步；所述運(yùn)行控制單元用以對(duì)所述空間衛(wèi)星仿真子系統(tǒng)的模擬衛(wèi)星和實(shí)物衛(wèi)星、所述地面終端仿真子系統(tǒng)的模擬終端和實(shí)物終端以及所述地面站仿真子系統(tǒng)的模擬地面站的運(yùn)行加以控制。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于衛(wèi)星星座通信的半實(shí)物仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述控制子系統(tǒng)包括一控制臺(tái)，所述控制臺(tái)為一計(jì)算機(jī)，并且采用計(jì)算機(jī)編程方式，通過(guò)局域網(wǎng)路由交換設(shè)備與所述空間衛(wèi)星仿真子系統(tǒng)的模擬衛(wèi)星和實(shí)物衛(wèi)星、所述地面終端仿真子系統(tǒng)的模擬終端和實(shí)物終端以及所述地面站仿真子系統(tǒng)的地面站建立連接，并且以報(bào)文方式實(shí)現(xiàn)雙向通信。
9.一種采用權(quán)利要求1所述基于衛(wèi)星星座通信的半實(shí)物仿真系統(tǒng)的仿真方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)所述半實(shí)物仿真系統(tǒng)的各設(shè)備完成參數(shù)初始化工作； (2)通過(guò)控制子系統(tǒng)進(jìn)行仿真規(guī)劃，并發(fā)送仿真規(guī)劃信息至所述空間衛(wèi)星仿真子系統(tǒng)的模擬衛(wèi)星和實(shí)物衛(wèi)星、所述地面終端仿真子系統(tǒng)的模擬終端和實(shí)物終端以及所述地面站仿真子系統(tǒng)的模擬地面站； (3)所述空間衛(wèi)星仿真子系統(tǒng)的模擬衛(wèi)星和實(shí)物衛(wèi)星、所述地面終端仿真子系統(tǒng)的模擬終端和實(shí)物終端以及所述地面站仿真子系統(tǒng)的模擬地面站向所述控制子系統(tǒng)返回其自身狀態(tài)是否就緒的信息； (4)所述控制子系統(tǒng)在確認(rèn)所述空間衛(wèi)星仿真子系統(tǒng)的模擬衛(wèi)星和實(shí)物衛(wèi)星、所述地面終端仿真子系統(tǒng)的模擬終端和實(shí)物終端以及所述地面站仿真子系統(tǒng)的模擬地面站的狀態(tài)就緒后，廣播系統(tǒng)仿真開(kāi)始信息； (5)所述控制子系統(tǒng)廣播時(shí)間同步信息至所述空間衛(wèi)星仿真子系統(tǒng)的模擬衛(wèi)星和實(shí)物衛(wèi)星、所述地面終端仿真子系統(tǒng)的模擬終端和實(shí)物終端以及所述地面站仿真子系統(tǒng)的模擬地面站； (6)所述空間衛(wèi)星仿真子系統(tǒng)的模擬衛(wèi)星和實(shí)物衛(wèi)星、所述地面終端仿真子系統(tǒng)的模擬終端和實(shí)物終端以及所述地面站仿真子系統(tǒng)的模擬地面站根據(jù)時(shí)間同步信息、仿真規(guī)劃以及靜態(tài)路由表做出相應(yīng)的動(dòng)作； (7)所述控制子系統(tǒng)判斷所述空間衛(wèi)星仿真子系統(tǒng)的模擬衛(wèi)星和實(shí)物衛(wèi)星、所述地面終端仿真子系統(tǒng)的模擬終端和實(shí)物終端以及所述地面站仿真子系統(tǒng)的模擬地面站是否已完成相應(yīng)的工作；若完成則執(zhí)行步驟(8)，若未完成，則繼續(xù)執(zhí)行步驟(7)； (8)所述控制子系統(tǒng)判斷是否已達(dá)到仿真結(jié)束時(shí)間，若已達(dá)到，則執(zhí)行步驟(9)，否則，返回至步驟(5)； (9)所述控制子系統(tǒng)顯示統(tǒng)計(jì)信息，并結(jié)束仿真。
【文檔編號(hào)】G05B17/02GK104407520SQ201410627453
【公開(kāi)日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年11月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月10日
【發(fā)明者】姜泉江, 姜興龍, 劉會(huì)杰, 于煬, 戴永珊 申請(qǐng)人:上海微小衛(wèi)星工程中心