本發(fā)明涉及一種適用于萬量級數(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)實時性和試驗驗證有效性至關(guān)重要。

2、在研制過程中，半物理仿真是姿軌控分系統(tǒng)研制過程必須一個試驗項目。與數(shù)學(xué)仿真相比，半物理仿真能夠真實反映衛(wèi)星姿態(tài)、軌道控制系統(tǒng)的實際運行狀態(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)平臺來完成衛(wèi)星控制分系統(tǒng)的仿真測試，但面對萬量級的遙測數(shù)據(jù)傳輸和監(jiān)控時，傳統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)流依次解析的處理方式效率低，會出現(xiàn)數(shù)據(jù)處理延時等問題。

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

技術(shù)實現(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)量傳輸時提高數(shù)據(jù)實時傳輸監(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系統(tǒng)中間的適配層，用于萬量級波道數(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)模型的定義進行拆分并轉(zhuǎn)發(fā)，用于萬量級波道數(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部件的數(shù)據(jù)模型，以及對接收的數(shù)據(jù)進行解析得到結(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)平臺測試腳本控制仿真數(shù)據(jù)判讀和數(shù)據(jù)存儲；

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

8、進一步地，所述數(shù)據(jù)接口層包括若干進行數(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)計數(shù)據(jù)采集模塊。

9、進一步地，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)各模擬部件特點設(shè)計的模擬部件數(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，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、進一步地，所述ui組態(tài)控件顯示層用于進行圖像顯示、文本顯示、曲線顯示、表格顯示，實現(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數(shù)據(jù)的衛(wèi)星姿軌控半物理仿真系統(tǒng)實現(xiàn)的半物理仿真方法，包括：

15、仿真平臺軟件啟動時，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)，包括對數(shù)據(jù)的存儲、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，自定義搭建實時展示界面；

19、仿真平臺軟件結(jié)束運行，各測試工況本地持久化存儲。

20、一種計算機可讀存儲介質(zhì)，所述的計算機可讀存儲介質(zhì)存儲有計算機程序，所述的計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)所述適用于萬量級數(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、存儲器、處理器以及存儲在所述存儲器中并可在所述處理器上運行的計算機程序，所述的處理器執(zhí)行所述的計算機程序時實現(xiàn)所述適用于萬量級數(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)點在于：

23、(1)本發(fā)明采用層級化、模型化設(shè)計思想，層級劃分簡潔清晰，各模型、數(shù)據(jù)、接口間無耦合無感知，通過標(biāo)準(zhǔn)化總線進行交互，平臺軟件設(shè)計靈活，可在復(fù)雜多變的測試場景下實現(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、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)，降低了平臺軟件對數(shù)據(jù)流吞吐量的要求。同時通過模型可配置，配置可導(dǎo)入的功能，實現(xiàn)了測試場景的快速遷移和復(fù)用，提高了平臺軟件搭建的靈活性。

技術(shù)特征：

1.一種適用于萬量級數(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)各模擬部件特點設(shè)計的模擬部件數(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，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)控件顯示層用于進行圖像顯示、文本顯示、曲線顯示、表格顯示，實現(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數(shù)據(jù)的衛(wèi)星姿軌控半物理仿真系統(tǒng)實現(xiàn)的半物理仿真方法，其特征在于，包括：

9.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，所述的計算機可讀存儲介質(zhì)存儲有計算機程序，其特征在于，所述的計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(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、存儲器、處理器以及存儲在所述存儲器中并可在所述處理器上運行的計算機程序，其特征在于：所述的處理器執(zhí)行所述的計算機程序時實現(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系統(tǒng)中間的適配層，用于仿真平臺萬量級波道數(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)存儲功能。本發(fā)明層級清晰、模型設(shè)計精巧，能夠在衛(wèi)星姿軌控分系統(tǒng)半物理仿真測試過程中，滿足對萬量級數(shù)據(jù)收發(fā)、實時解析、監(jiān)測及存儲的需求，同時可提高效率，有較強的可靠性和可維護性。

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