一種衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收仿真分析平臺(tái)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及航天地面應(yīng)用領(lǐng)域，尤其涉及一種衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收仿真分析平臺(tái)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著航天事業(yè)的飛速發(fā)展，航天地面管控任務(wù)與日俱增，為了能在衛(wèi)星接收與傳 輸任務(wù)執(zhí)行之前，就能清楚任務(wù)的執(zhí)行全過程、可能存在的問題，對(duì)方案的執(zhí)行過程進(jìn)行檢 驗(yàn)驗(yàn)證，構(gòu)建對(duì)操作人員進(jìn)行演練的仿真環(huán)境，有必要針對(duì)衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收過程進(jìn)行仿真分 析。在我國(guó)航天地面應(yīng)用領(lǐng)域，由于各種衛(wèi)星、地面站和業(yè)務(wù)系統(tǒng)的類型多，差異大，為了分 離問題，仿真系統(tǒng)可按不同類型進(jìn)行仿真。這樣，針對(duì)每一種仿真對(duì)象，需要設(shè)計(jì)多套仿真 系統(tǒng)以滿足不同的任務(wù)要求，系統(tǒng)難以重用，且開發(fā)費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、投入大且難以提高。同時(shí)功 能實(shí)現(xiàn)上各有側(cè)重，缺乏一套應(yīng)用于衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收的仿真分析通用平臺(tái)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 有鑒于此，本發(fā)明的主要目的之一在于提供一種衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收仿真分析平臺(tái)，以 便按照時(shí)間、任務(wù)、資源對(duì)數(shù)據(jù)接收與傳輸任務(wù)執(zhí)行過程進(jìn)行仿真推演和多維度展現(xiàn)，展示 地面站接收天線、信道、記錄設(shè)備、傳輸設(shè)備的具體情況以及與外部其它系統(tǒng)之間的交互關(guān) 系，并依據(jù)資源能力、約束條件對(duì)調(diào)度規(guī)劃方案的可行性進(jìn)行分析驗(yàn)證，通過模塊化設(shè)計(jì)和 離散仿真的方式實(shí)現(xiàn)一套仿真系統(tǒng)同時(shí)滿足不同任務(wù)要求的有益效果。
[0004] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收仿真分析平臺(tái)，包括組件開 發(fā)模塊、模型組裝模塊、想定編輯模塊、仿真運(yùn)行引擎模塊；
[0005] 其中，所述組件開發(fā)模塊支持模型組件開發(fā)全流程業(yè)務(wù)活動(dòng)，用于開發(fā)系統(tǒng)所需 組件模板，提供組件開發(fā)管理、模型框架生成、圖形化輔助建模和模型集成測(cè)試功能；
[0006] 所述模型組裝模塊用于根據(jù)地面接收與傳輸任務(wù)的實(shí)際參數(shù)配置相關(guān)基礎(chǔ)組件 模板，考慮地面接收資源能力約束和設(shè)備工作狀態(tài)，將所述組件模型靈活的組裝為所需的 實(shí)體模型；
[0007] 所述想定編輯模塊作為所述衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收仿真分析平臺(tái)的數(shù)據(jù)來源，驅(qū)動(dòng)所述仿 真分析平臺(tái)的運(yùn)行，用于接收與傳輸任務(wù)規(guī)劃方案、接收資源能力約束、設(shè)備使用狀態(tài)；以 及
[0008] 所述仿真運(yùn)行引擎模塊提供高效的仿真引擎內(nèi)核，進(jìn)行仿真運(yùn)行的時(shí)間管理和事 件驅(qū)動(dòng)，調(diào)度仿真模型運(yùn)行，同時(shí)提供外部互連服務(wù)，為系統(tǒng)與其它系統(tǒng)的互聯(lián)互通提供豐 富的擴(kuò)展接口。
[0009] 其中，所述組件模板包括衛(wèi)星組件、天線組件、信道組件、記錄器組件、傳輸鏈路組 件和任務(wù)組件。
[0010] 其中，所述想定編輯模塊執(zhí)行的仿真想定以標(biāo)準(zhǔn)化格式存放在想定文件庫中，并 提供人機(jī)交互界面用于編輯想定文件相關(guān)內(nèi)容的關(guān)鍵參數(shù)。
[0011] 所述仿真分析平臺(tái)還包括管理控制模塊，用于負(fù)責(zé)所述仿真分析平臺(tái)的管理控 制，其功能包括仿真開始、暫停、終止、加速、減速、跳轉(zhuǎn)、設(shè)備故障設(shè)定、新增任務(wù)、調(diào)整任務(wù) 和取消任務(wù)。
[0012] 所述仿真分析平臺(tái)還包括二維場(chǎng)景模塊和三維視景模塊，其中所述二維場(chǎng)景模塊 用于在二維場(chǎng)景上顯示地面站位置、衛(wèi)星運(yùn)行軌跡以及地面站接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)過程，并實(shí)時(shí) 顯示地面站、衛(wèi)星的工作狀態(tài)，能夠靈活選擇并定制顯示的要素及顯示方法，所述三維場(chǎng)景 模塊用于負(fù)責(zé)仿真過程的三維顯示，能夠利用地理數(shù)據(jù)庫、軍標(biāo)庫、三維模型庫、想定庫資 源，基于三維圖形渲染服務(wù)和地理信息服務(wù)，在三維場(chǎng)景上顯示地面站位置、衛(wèi)星運(yùn)行軌跡 以及地面站接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)過程，并實(shí)時(shí)顯示地面站、衛(wèi)星的工作狀態(tài)。
[0013] 所述仿真分析平臺(tái)還包括分析評(píng)估模塊，所述分析評(píng)估模塊用于針對(duì)系統(tǒng)不同的 應(yīng)用需求，靈活構(gòu)建相應(yīng)的評(píng)估指標(biāo)體系與評(píng)估分析模型，通過對(duì)仿真系統(tǒng)與各類歷史數(shù) 據(jù)的數(shù)據(jù)采集、挖掘和綜合運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)星數(shù)據(jù)地面接收系統(tǒng)的接收效能的評(píng)估分析。
[0014] 所述分析評(píng)估模塊由用戶自定義評(píng)估計(jì)算方法，支持單樣本及多樣本的處理。
[0015] 所述仿真分析平臺(tái)還包括業(yè)務(wù)流程展現(xiàn)模塊，所述業(yè)務(wù)流程展現(xiàn)模塊用于在邏輯 場(chǎng)景上顯示地面站、衛(wèi)星下發(fā)數(shù)據(jù)以及地面站接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)過程，并實(shí)時(shí)顯示地面站及內(nèi) 部資源的工作狀態(tài)，同時(shí)能夠展示各任務(wù)下發(fā)、確認(rèn)、接收、傳輸?shù)恼w過程，還能夠細(xì)化到 具體的任務(wù)占用的資源及其在任意時(shí)刻的工作狀態(tài)。
[0016] 所述仿真分析平臺(tái)還包括傳輸鏈路分析模塊，所述傳輸鏈路分析模塊以折線圖方 式直觀顯示衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸過程中地面接收系統(tǒng)傳輸鏈路的帶寬利用情況。
[0017] 所述仿真分析平臺(tái)基于標(biāo)準(zhǔn)C++來實(shí)現(xiàn)，Π 模塊全部基于QT代碼實(shí)現(xiàn)，適應(yīng)單機(jī)、 集群系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)，跨當(dāng)前所有的主流操作系統(tǒng)平臺(tái)。
[0018] 通過上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明具有以下突出優(yōu)點(diǎn)：（1)根據(jù)衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收系統(tǒng) 特點(diǎn)進(jìn)行衛(wèi)星、地面站、天線、信道、記錄器、接收與傳輸任務(wù)等實(shí)體模型開發(fā)，設(shè)計(jì)相應(yīng)算 法對(duì)任務(wù)規(guī)劃方案進(jìn)行資源能力約束檢驗(yàn)，根據(jù)傳輸規(guī)則對(duì)傳輸鏈路帶寬動(dòng)態(tài)分配情況進(jìn) 行計(jì)算分析，驗(yàn)證任務(wù)規(guī)劃方案的合理性和正確性；(2)平臺(tái)展示端形式內(nèi)容豐富，支持分 布式部署。針對(duì)衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收過程進(jìn)行包括二維場(chǎng)景、三維場(chǎng)景、業(yè)務(wù)流程展現(xiàn)和傳輸鏈路 帶寬分配展現(xiàn)等多維度綜合展現(xiàn)，各展示端可根據(jù)需要部署在不同工作席位上；（3)開發(fā) 方式靈活，系統(tǒng)可擴(kuò)展性強(qiáng)。應(yīng)用組件化建模技術(shù)，解決模型重用和模型數(shù)據(jù)分離問題，根 據(jù)衛(wèi)星數(shù)據(jù)地面接收系統(tǒng)特點(diǎn)預(yù)置衛(wèi)星、地面站、天線、信道、記錄器、傳輸系統(tǒng)等模型組件 供選配使用，極大縮短建模和系統(tǒng)開發(fā)周期，同時(shí)支持在組件化模型框架下開發(fā)新的模型 組件，不斷積累組件資源，提高系統(tǒng)的可擴(kuò)展性；(4)應(yīng)用多線程事件驅(qū)動(dòng)引擎技術(shù)，運(yùn)行 效率較高，可以滿足大樣本仿真需要。
【附圖說明】
[0019] 圖1是本發(fā)明的衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收仿真分析平臺(tái)的功能組成圖；
[0020] 圖2是本發(fā)明的衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收仿真分析平臺(tái)進(jìn)行衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收任務(wù)處理的流程 圖；
[0021] 圖3是本發(fā)明的衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收仿真分析平臺(tái)進(jìn)行資源能力約束檢驗(yàn)的流程圖；
[0022] 圖4是本發(fā)明的衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收仿真分析平臺(tái)進(jìn)行衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)處理的流程 圖；
[0023] 圖5是本發(fā)明衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收仿真分析平臺(tái)的仿真引擎的總體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024] 圖6是本發(fā)明的衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收仿真分析平臺(tái)的體系結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照 附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0026] 本發(fā)明提出了一種應(yīng)用于衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收的仿真分析平臺(tái)，該平臺(tái)基于組件化建模 和離散事件仿真技術(shù)來設(shè)計(jì)，對(duì)地面接收系統(tǒng)接收任務(wù)的工作情況進(jìn)行仿真，按照時(shí)間、任 務(wù)、資源對(duì)數(shù)據(jù)接收與傳輸任務(wù)執(zhí)行過程進(jìn)行仿真推演和多維度展現(xiàn)，展示地面站接收天 線、信道、記錄設(shè)備、傳輸設(shè)備的具體情況以及與外部其它系統(tǒng)之間的交互關(guān)系，并依據(jù)資 源能力、約束條件對(duì)調(diào)度規(guī)劃方案的可行性進(jìn)行分析驗(yàn)證。
[0027] 該仿真分析平臺(tái)基于最新的分布式技術(shù)進(jìn)行構(gòu)建，采用松散的耦合方式，提供通 用配置能力以適應(yīng)不同的任務(wù)以及與其它外部系統(tǒng)集成。該仿真分析平臺(tái)在統(tǒng)一技術(shù)規(guī)范 約束下，完成各功能模塊組件的集成，實(shí)現(xiàn)靈活擴(kuò)展的工程需要，滿足不同類型的航天地面 應(yīng)用系統(tǒng)的仿真分析需求。
[0028] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地闡述和說明。
[0029] 圖1給出了本發(fā)明的衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收仿真分析平臺(tái)的功能組成，主要包括以下幾個(gè) 模塊：組件開發(fā)模塊、模型組裝模塊、想定編輯模塊、管理控制模塊、仿真運(yùn)行引擎模塊、二 維場(chǎng)景模塊、三維場(chǎng)景模塊、業(yè)務(wù)流程展現(xiàn)模塊、傳輸鏈路分析模塊和分析評(píng)估模塊。
[0030] 下面具體介紹衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收仿真分析平臺(tái)各個(gè)模塊的功能。
[0031] (1)組件開發(fā)模塊
[0032] 支持模型組件開發(fā)全流程業(yè)務(wù)活動(dòng)，用于開發(fā)系統(tǒng)所需組件模板。該組件的功能 包括組件開發(fā)管理、模型框架生成、圖形化輔助建模等。下面給出衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)仿真分 析平臺(tái)的主要基礎(chǔ)模型組件，包括衛(wèi)星組件、天線組件、信道組件、記錄器組件、傳輸鏈路組 件和任務(wù)組件等。
[0033] 衛(wèi)星組件模型模擬衛(wèi)星圍繞地球運(yùn)行。實(shí)體模型在仿真運(yùn)行的最開始會(huì)解析星歷 數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)化為航跡數(shù)據(jù)掛接在對(duì)應(yīng)的衛(wèi)星實(shí)體上，屬性如下表所示：
[0034]
[0035] 接收資源模型描述了衛(wèi)星數(shù)據(jù)地面接收使用的資源情況，包括了天線、信道和記 錄器組件，其具體屬性分別如下所示：
[0036]
[0037]
[0039] 傳輸鏈路組件描述傳輸鏈路的概要信息，具體屬性如下：[0040]
[0038]
[0041] 任務(wù)模型組件描述基本任務(wù)信息，具體屬性如下：
[0042]
[0043] (2)模型組裝模塊
[0044] 根據(jù)地面接收與傳輸任務(wù)的實(shí)際參數(shù)配置相關(guān)基礎(chǔ)組件模板，考慮地面接收資源 能力約束和設(shè)備工作狀態(tài)，將組件模型靈活的組裝為所需的實(shí)體模型。主要功能包括仿真 模型管理、組件模型配置。
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