本發(fā)明涉及一種適用于萬量級(jí)數(shù)據(jù)的衛(wèi)星姿軌控半物理仿真系統(tǒng)及方法，屬于衛(wèi)星控制分系統(tǒng)半物理仿真測試。

背景技術(shù)：

1、隨著航天技術(shù)發(fā)展，衛(wèi)星功能越來越復(fù)雜多樣,隨之?dāng)?shù)據(jù)量也越來越大，姿軌控分系統(tǒng)作為衛(wèi)星系統(tǒng)中難度較大的一環(huán)，面臨著大數(shù)量情況，保證分系統(tǒng)測試數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性和試驗(yàn)驗(yàn)證有效性至關(guān)重要。

2、在研制過程中，半物理仿真是姿軌控分系統(tǒng)研制過程必須一個(gè)試驗(yàn)項(xiàng)目。與數(shù)學(xué)仿真相比，半物理仿真能夠真實(shí)反映衛(wèi)星姿態(tài)、軌道控制系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，具有更高的逼真度和置信度。在過去幾年里，一些研究人員開發(fā)了相關(guān)平臺(tái)來完成衛(wèi)星控制分系統(tǒng)的仿真測試，但面對(duì)萬量級(jí)的遙測數(shù)據(jù)傳輸和監(jiān)控時(shí)，傳統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)流依次解析的處理方式效率低，會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)處理延時(shí)等問題。

3、此外，傳統(tǒng)的仿真平臺(tái)軟件數(shù)據(jù)協(xié)議解析定義在平臺(tái)軟件的底層實(shí)現(xiàn)中，對(duì)不同的衛(wèi)星型號(hào)中數(shù)據(jù)模型的解析、顯示是根據(jù)需求定制開發(fā)，可擴(kuò)展性和可維護(hù)性差。同時(shí)平臺(tái)的開發(fā)和測試周期長，增加了整個(gè)分系統(tǒng)的研制周期和成本，對(duì)測試的可靠性也帶來了挑戰(zhàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種適用于萬量級(jí)數(shù)據(jù)的衛(wèi)星姿軌控半物理仿真系統(tǒng)及方法，在大數(shù)據(jù)量傳輸時(shí)提高數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸監(jiān)控的效率，滿足數(shù)據(jù)模型快速搭建，測試結(jié)果組態(tài)顯示的要求，同時(shí)能夠在測試需求復(fù)雜多變的場景下，快速搭建半物理測試環(huán)境。

2、本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種適用于萬量級(jí)數(shù)據(jù)的衛(wèi)星姿軌控半物理仿真系統(tǒng)，包括：

3、數(shù)據(jù)接口層，作為硬件接口和平臺(tái)系統(tǒng)中間的適配層，用于萬量級(jí)波道數(shù)據(jù)的采集；

4、數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)dh層，將數(shù)據(jù)接口層接收的數(shù)據(jù)根據(jù)模擬部件數(shù)據(jù)模型層中各數(shù)據(jù)模型的定義進(jìn)行拆分并轉(zhuǎn)發(fā)，用于萬量級(jí)波道數(shù)據(jù)的拆分和中轉(zhuǎn)；

5、模擬部件數(shù)據(jù)模型層，用于構(gòu)建半物理仿真各模擬單機(jī)部件的數(shù)據(jù)模型，以及對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析得到結(jié)構(gòu)化的模型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并通過測試消息總線分發(fā)至業(yè)務(wù)邏輯引擎層；

6、業(yè)務(wù)邏輯引擎層，用于接收模擬部件數(shù)據(jù)模型層發(fā)送的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，根據(jù)平臺(tái)測試腳本控制仿真數(shù)據(jù)判讀和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；

7、ui組態(tài)控件顯示層，用于通過組態(tài)控件拖拽組合實(shí)現(xiàn)自定義的ui監(jiān)控展示界面。

8、進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)接口層包括若干進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的硬件采集模塊，并采用prism依賴注入的模塊化框架構(gòu)建通用軟件架構(gòu)，根據(jù)數(shù)據(jù)接口層的接口類型設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集模塊。

9、進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括ni-can采控模塊、udp采控模塊、lvds采控模塊、ni-daq多功能采集模塊。

10、進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)dh層根據(jù)模擬部件數(shù)據(jù)模型層的數(shù)據(jù)模型定義，同時(shí)配合結(jié)構(gòu)化的解析協(xié)議配置表，將數(shù)據(jù)接口層接入的大數(shù)據(jù)量模型根據(jù)配置表格式拆分成各小數(shù)據(jù)流再分發(fā)。

11、進(jìn)一步地，所述模擬部件數(shù)據(jù)模型層包括根據(jù)各模擬部件特點(diǎn)設(shè)計(jì)的模擬部件數(shù)據(jù)模型，各數(shù)據(jù)模型間無耦合，根據(jù)數(shù)據(jù)模型的定義形成協(xié)議配置文件，當(dāng)測試應(yīng)用場景變化時(shí)，通過各標(biāo)準(zhǔn)模型的配置文件組合搭建各模擬部件數(shù)據(jù)場景。

12、進(jìn)一步地，所述業(yè)務(wù)邏輯引擎層根據(jù)分布式應(yīng)用的場景，采用wcf分布式應(yīng)用框架開發(fā)各業(yè)務(wù)邏輯，數(shù)據(jù)的請(qǐng)求和響應(yīng)封裝在各消息中，各種引擎業(yè)務(wù)通過服務(wù)技術(shù)提供。

13、進(jìn)一步地，所述ui組態(tài)控件顯示層用于進(jìn)行圖像顯示、文本顯示、曲線顯示、表格顯示，實(shí)現(xiàn)可視化界面元素和展現(xiàn)數(shù)據(jù)分離，并綁定各數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)形成用戶自定義的數(shù)據(jù)采集監(jiān)控界面。

14、根據(jù)所述的一種適用于萬量級(jí)數(shù)據(jù)的衛(wèi)星姿軌控半物理仿真系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的半物理仿真方法，包括：

15、仿真平臺(tái)軟件啟動(dòng)時(shí)，數(shù)據(jù)接口層各硬件采集模塊獲取大數(shù)據(jù)；

16、大數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)dh層，根據(jù)各模擬部件數(shù)據(jù)模型結(jié)構(gòu)被拆分成小數(shù)據(jù)流并轉(zhuǎn)發(fā)；

17、模擬部件數(shù)據(jù)模型層將數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)dh層接入的數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)解析模型配置表，自適應(yīng)嵌套解析得到結(jié)構(gòu)化的模型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并通過測試消息總線分發(fā)出去；

18、通過業(yè)務(wù)邏輯引擎層為測試消息總線分發(fā)的數(shù)據(jù)提供各種服務(wù)，包括對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、判讀，以及各測試指令的組合控制；通過獲取測試消息總線上的結(jié)構(gòu)化的模型數(shù)據(jù)，在ui組態(tài)控件顯示層中，自定義搭建實(shí)時(shí)展示界面；

19、仿真平臺(tái)軟件結(jié)束運(yùn)行，各測試工況本地持久化存儲(chǔ)。

20、一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述的計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)所述適用于萬量級(jí)數(shù)據(jù)的衛(wèi)星姿軌控半物理仿真方法的步驟。

21、一種適用于萬量級(jí)數(shù)據(jù)的衛(wèi)星姿軌控半物理仿真設(shè)備，包括數(shù)據(jù)采集接口、存儲(chǔ)器、處理器以及存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中并可在所述處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述的處理器執(zhí)行所述的計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)所述適用于萬量級(jí)數(shù)據(jù)的衛(wèi)星姿軌控半物理仿真方法的步驟。

22、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于：

23、(1)本發(fā)明采用層級(jí)化、模型化設(shè)計(jì)思想，層級(jí)劃分簡潔清晰，各模型、數(shù)據(jù)、接口間無耦合無感知，通過標(biāo)準(zhǔn)化總線進(jìn)行交互，平臺(tái)軟件設(shè)計(jì)靈活，可在復(fù)雜多變的測試場景下實(shí)現(xiàn)快速搭建，適用于衛(wèi)星姿軌控分系統(tǒng)半物理仿真測試。

24、(2)本發(fā)明自主構(gòu)建了豐富的數(shù)據(jù)接口硬件模塊庫，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)采集模塊化開發(fā)，各硬件插件模塊自由組合等半物理仿真測試平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)，可在不同測試環(huán)境下高效搭建。

25、(3)本發(fā)明設(shè)計(jì)、定義了模擬部件的數(shù)據(jù)模型，根據(jù)該模型定義，將萬量級(jí)的大數(shù)據(jù)流拆分成各小數(shù)據(jù)流并轉(zhuǎn)發(fā)，降低了平臺(tái)軟件對(duì)數(shù)據(jù)流吞吐量的要求。同時(shí)通過模型可配置，配置可導(dǎo)入的功能，實(shí)現(xiàn)了測試場景的快速遷移和復(fù)用，提高了平臺(tái)軟件搭建的靈活性。

技術(shù)特征：

1.一種適用于萬量級(jí)數(shù)據(jù)的衛(wèi)星姿軌控半物理仿真系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于萬量級(jí)數(shù)據(jù)的衛(wèi)星姿軌控半物理仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)接口層包括若干進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的硬件采集模塊，并采用prism依賴注入的模塊化框架構(gòu)建通用軟件架構(gòu)，根據(jù)數(shù)據(jù)接口層的接口類型設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集模塊。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種適用于萬量級(jí)數(shù)據(jù)的衛(wèi)星姿軌控半物理仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括ni-can采控模塊、udp采控模塊、lvds采控模塊、ni-daq多功能采集模塊。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于萬量級(jí)數(shù)據(jù)的衛(wèi)星姿軌控半物理仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)dh層根據(jù)模擬部件數(shù)據(jù)模型層的數(shù)據(jù)模型定義，同時(shí)配合結(jié)構(gòu)化的解析協(xié)議配置表，將數(shù)據(jù)接口層接入的大數(shù)據(jù)量模型根據(jù)配置表格式拆分成各小數(shù)據(jù)流再分發(fā)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于萬量級(jí)數(shù)據(jù)的衛(wèi)星姿軌控半物理仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述模擬部件數(shù)據(jù)模型層包括根據(jù)各模擬部件特點(diǎn)設(shè)計(jì)的模擬部件數(shù)據(jù)模型，各數(shù)據(jù)模型間無耦合，根據(jù)數(shù)據(jù)模型的定義形成協(xié)議配置文件，當(dāng)測試應(yīng)用場景變化時(shí)，通過各標(biāo)準(zhǔn)模型的配置文件組合搭建各模擬部件數(shù)據(jù)場景。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于萬量級(jí)數(shù)據(jù)的衛(wèi)星姿軌控半物理仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述業(yè)務(wù)邏輯引擎層根據(jù)分布式應(yīng)用的場景，采用wcf分布式應(yīng)用框架開發(fā)各業(yè)務(wù)邏輯，數(shù)據(jù)的請(qǐng)求和響應(yīng)封裝在各消息中，各種引擎業(yè)務(wù)通過服務(wù)技術(shù)提供。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于萬量級(jí)數(shù)據(jù)的衛(wèi)星姿軌控半物理仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述ui組態(tài)控件顯示層用于進(jìn)行圖像顯示、文本顯示、曲線顯示、表格顯示，實(shí)現(xiàn)可視化界面元素和展現(xiàn)數(shù)據(jù)分離，并綁定各數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)形成用戶自定義的數(shù)據(jù)采集監(jiān)控界面。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于萬量級(jí)數(shù)據(jù)的衛(wèi)星姿軌控半物理仿真系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的半物理仿真方法，其特征在于，包括：

9.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述的計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求8所述方法的步驟。

10.一種適用于萬量級(jí)數(shù)據(jù)的衛(wèi)星姿軌控半物理仿真設(shè)備，包括數(shù)據(jù)采集接口、存儲(chǔ)器、處理器以及存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中并可在所述處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，其特征在于：所述的處理器執(zhí)行所述的計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求8所述方法的步驟。

技術(shù)總結(jié)
適用于萬量級(jí)數(shù)據(jù)的衛(wèi)星姿軌控半物理仿真系統(tǒng)及方法，屬于衛(wèi)星技術(shù)領(lǐng)域，包括：數(shù)據(jù)接口層、數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)DH層、模擬部件數(shù)據(jù)模型層、業(yè)務(wù)邏輯引擎層和UI組態(tài)控件顯示層。數(shù)據(jù)接口層是硬件接口和平臺(tái)系統(tǒng)中間的適配層，用于仿真平臺(tái)萬量級(jí)波道數(shù)據(jù)的采集；數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)DH層將大數(shù)據(jù)根據(jù)各模擬器數(shù)據(jù)模型的定義進(jìn)行拆分并轉(zhuǎn)發(fā)；模擬部件數(shù)據(jù)模型層，用于構(gòu)建半物理仿真中各模擬單機(jī)部件的數(shù)據(jù)模型；業(yè)務(wù)邏輯引擎層，以服務(wù)的方式提供各仿真數(shù)據(jù)判讀和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能。本發(fā)明層級(jí)清晰、模型設(shè)計(jì)精巧，能夠在衛(wèi)星姿軌控分系統(tǒng)半物理仿真測試過程中，滿足對(duì)萬量級(jí)數(shù)據(jù)收發(fā)、實(shí)時(shí)解析、監(jiān)測及存儲(chǔ)的需求，同時(shí)可提高效率，有較強(qiáng)的可靠性和可維護(hù)性。

技術(shù)研發(fā)人員：周澤亞,孔維萍,張永茜,劉曌,史康,孫原,董濤
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海航天控制技術(shù)研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10