本发明涉及一种用于星载信息系统仿真与验证平台。
背景技术：
传统的星载信息系统是以数据总线网络为信息的传输中枢，通过数据总线网络，实现分布式的数据采集及指令输出、集中式运算与控制，从而提高系统处理的效率。在总线网络中，通过数据总线实现各设备之间的数据交换，一般采用总线主从式应答模式，传送平台指令数据和遥测采集数据，满足用于平台测控的关键、高可靠性数据传输任务要求。在总线的数据交换过程中，bc终端设备始终作为总线的控制者(bc)，发起总线的通信；rt终端设备，在bc激励和触发下，接收指令、以及将采集的遥测数据发送至bc，用于星务管理/自主控制，并组织遥测数据用于下传地面系统。
传统的设计和测试方式，一般是通过设计师计算的方式得到总线的各种指标，并得出是否能满足卫星性能指标的要求，上述传统的设计测试方式主要存在以下3个问题：1、只能对少量终端设备进行分析；2、不能自动完成仿真分析工作；3、测试验证工作严重受限于硬件的研制进度。
另外，目前的星载信息系统复杂程度大大提高，信息种类繁多、信息节点数量庞大、信息网络拓扑结构复杂，具有分析过程困难、验证测试对象差异大的难点，所以传统的设计和测试方式已经不能满足新一代星载信息系统，无法对星载信息进行有效、全面的仿真验证。
技术实现要素：
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种用于星载信息系统仿真与验证平台，在星载单机方案论证阶段时，就可以采用仿真系统对星载信息系统进行分析，包括星载信息系统的遥控传输速率、分包遥测策略、网络的吞吐率、网络时延等指标进行仿真，另外还可以在星载单机未完全完成阶段进行半物理验证，可以有效开展整星信息系统测试验证工作，具有很好的使用效果。
本发明的技术解决方案是：一种用于星载信息系统仿真与验证平台，包括仿真分析模块和综合验证模块。
仿真分析模块，在全数字仿真环境下，根据当前设计的星载信息系统中的信息流节点，并配置信息流节点的信息处理方式、信息处理周期、处理流程，信息容错策略，进行星载信息系统的热控功能仿真、星载能源功能仿真、星载测控功能仿真，实时监控并存储热控仿真、能源仿真、测控仿真产生的各类交互数据、网络负载率、网络时延、数据交互周期、网络吞吐率；然后对各个仿真产生的交互数据进行实时分析判读，如果交互数据实时性指标、逻辑时序、仿真功能满足设计要求，则判定当前星载信息系统结构设计合理，否则修改对应的星载信息系统设计，直至仿真交互数据对应的星载信息系统结构设计合理；
综合验证模块，在半物理仿真环境或者全物理仿真环境下，根据外部指令添加星载信息系统中未完成的信息流节点，并配置当前信息流节点的信息处理方式、信息处理周期、处理流程，置于半物理星载信息系统或者全物理星载信息系统中，然后进行星载信息系统热控功能的仿真验证、能源功能的仿真验证、测控功能的仿真验证，实时监控存储热控仿真、能源仿真、测控仿真产生的交互数据、网络负载率、网络时延、数据交互周期、网络吞吐率；然后对各个仿真产生的交互数据进行实时分析判读，如果交互数据实时性指标、逻辑时序、仿真功能满足设计要求，则当前仿真交互数据对应的星载信息系统结构设计合理，否则修改对应的星载信息系统设计，直至仿真交互数据对应的星载信息系统结构设计合理。
所述的热控仿真的实现方法为：
(1)根据遥控指令设置加热器控制回路中加热器通断的开关状态、热敏电阻数据，实时更新遥测参数，并仿真输出信息流节点的信息处理方式、信息处理周期、信息处理流程；
(2)根据控温算法对卫星中的加热器控制回路进行实时仿真控温，仿真输出加热器开关频率、控温效果。
所述的能源仿真的方法为：
(1)根据遥控指令实时更改星载信息系统中能源系统参数，实时仿真系统中电池电压，工作状态、温度；
(2)当电池遥测参数满足放电条件时，实时测放电状态、放电容量，直至放电模式结束；当电池遥测参数满足充电条件时，对电池进行轮流充电，当各个电池电压到达设定阈值时，进入所有电池的连续充电模式，并在连续充电模式下降低充电电流，直至充电模式结束，其中，设定阈值大于0。
所述的测控逻辑仿真为：进行常规遥测源包、异步遥测源包的下传，其中，常规遥测源包为周期性下传的遥测数据包，异步遥测源包为在触发条件下传输的遥测数据包。
所述的实时判读包括协议符合性判读、参数正确性判读。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)本发明针对新一代卫星信息种类繁多、信息节点数量庞大、信息网络拓扑结构复杂、分析过程困难、验证测试对象差异大的问题，提出一种对星载信息系统进行星载数据、信息进行综合化仿真的仿真验证平台，与现有技术相比可以全面验证星载信息系统方案，辅助星载网络信息系统设计，具有很好的使用价值；
(2)本发明与现有技术相比，可以实现全物理、半物理、全数字的自适应信息网络仿真与验证，不受限于星载单机研制状态，可以有效开展卫星信息系统测试验证，有效缩短卫星研制周期。
附图说明
图1为星载信息系统仿真与验证平台功能全数字仿真示意图；
图2为星载信息系统仿真与验证平台功能半物理仿真示意图；
图3为星载信息系统仿真与验证平台功能全物理仿真示意图。
具体实施方式
本发明克服现有技术的不足，提出一种用于星载信息系统仿真与验证平台，在星载单机方案论证阶段时，就可以采用仿真系统对星载信息系统进行分析，包括星载信息系统的遥控传输速率、分包遥测策略、网络的吞吐率、网络时延、系统各项功能等指标进行仿真，另外还可以在星载单机未完全完成阶段进行半物理验证，可以有效开展整星信息系统测试验证工作，具有很好的使用效果。
本发明仿真与验证系统包括星载信息系统仿真分析模块、综合验证模块两部分，在星载单机没有完成研制或者在方案阶段进行论证时，可以采用仿真系统对星载信息系统进行分析，主要对以总线为基础的星载信息网络进行模拟仿真，对信息系统的算法逻辑、遥控传输速率、分包遥测策略、网络的吞吐率、网络时延等策略和指标进行仿真。
在部分单机完成研制、但仍有一部分单机未完成研制时，该系统可以模拟未完成研制单机的功能，与完成研制的单机组成半物理验证系统，对星载信息系统逻辑算法、信息节点处理方式、实时性等指标进行验证；在单机完全完成研制时，该系统就是一个全物理环境下的测试系统，同时作为网络的监控设备，实时监控网络运行，可对系统交互数据实时监控分析。
1、仿真分析模块
仿真分析模块主要是实现系统的全数字信息流仿真功能，主要由pc机对星载网络进行仿真分析和模拟。系统工作时，可以根据系统的总体设计，添加相应的信息流节点，并添加任意一个信息流节点的信息处理方式、信息处理周期、特殊处理流程(通过人机界面)。定义完成后，网络仿真平台可以根据自定义逻辑全程模拟系统系统工作，并可以实时模拟当前网络的运行情况，给出网络的负载率、时延率、传输效率等性能指标，进而使得可以通过仿真分析结果进一步优化系统设计。
仿真分析模块还可以模拟星载设备的总线通信功能，通过标准的硬件，可以与模拟器或与星载真实设备相连，功能包括bc功能模拟、rt功能等，模拟每个功能时，该系统可以对星载信息网络进行模拟仿真，对信息系统的遥控传输速率、分包遥测策略、网络的吞吐率、网络时延等指标进行仿真。
仿真分析模还可根据用户的逻辑设计，对星载信息系统运行过程中的内部实时交互数据(热控、能源、测控)进行仿真，主要可得出信息系统逻辑设计、数据传输方式、系统实时性、控制效果等指标，以此验证信息系统设计的合理性、可行性。
仿真分析模块主要根据星载信息系统的热控、能源、测控分系统相关逻辑算法，可仿真星载信息系统中热控、能源、测控分系统等内部交互数据，针对一些数据需要进行总线交互时，系统会通过人机界面设置总线速率，容量、网络节点数等相关约束。其中，热控逻辑模拟主要是对热控逻辑进行仿真，该模块可根据用户制定的加热器路数(可通过人机界面设置)进行加热器自主控制，仿真模块根据内部数据的初始配置，对每路自控加热器控制回路中加热器通断的开关状态根据相关指令进行实时更新、热敏电阻数据可根据相关指令或加热器状态、初始值、热模拟等进行了实时遥测数据更新。
针对每路加热器，初始化的控温热敏电阻通常为th1。仿真过程中，遥控指令(通过人机界面发送)可以指定加热器回路控温热敏电阻选择为th2，其中th2可以是备份控温热敏电阻也可以是任一指定的其他热敏电阻。仿真平台在接收到该指令后，应选择指令指定的热敏电阻作为控温热敏电阻。每一路加热器及热敏电阻选定后，系统可根据制定的控温算法进行实时仿真控温。对通过总线的遥测数据，指令数据进行实时计算系统的总线吞吐量，加热器开关频率、控温周期、控温效果灯进行实时计算，以此确定系统方案是否合理可行。
针对能源仿真，主要仿真能源系统的自主充放电管理，电池均衡管理等。能源仿真时，若系统通过总线采集的电池电压、工作状态、温度等相关遥测参数满足放电条件，则仿真能源系统进入放电模式。进入放电模式后，能源仿真系统会实时自动检测放电状态，同时记录放电容量，直至系统进入充电模式。进入充电模式后，充电电流设置为大电流0.6，以此电流对南北电池进行轮流充电、当电池电压到达设定阈值时，进入南或北蓄电池组连续充电模式。连续充电模式下，根据系统模拟的电池电压变化而减小充电电流每次减小10％，当电池电压满足条件后停止充电，进入暂停模式。仿真过程中，仿真系统对各逻辑模块交互的数据以总线为基础的星载信息网络进行模拟仿真，对信息系统的遥控传输速率、信息传输的实时性、控制效果等指标进行评估；
测控逻辑仿真主要仿真常规遥测源包及异步遥测源包的信息调度策略，常规遥测源包是为了保证卫星的完整可观测性不断循环下传的遥测。异步遥测源包只在一定条件触发下才传输。在常规情况下，系统根据地面遥控指令来使能下传的源包个数。通过整个测控信息的仿真，确认信息系统源包调度策略的合理性、数据传输的实时性是否满足设计要求。
2综合验证模块
该系统除了仿真功能以外，还可以对卫星电子信息系统的网络各项功能进行测试验证。系统运行过程中，该系统可对卫星实际运行过程中的交互数据进行实时分析判读，对总线数据的判读主要分为两个方面：协议符合性判读、参数正确性判读两类。
协议符合性判读是指对根据信息系统各模块间交互采用的链路层、应用层通信协议进行实时监控判读，例如当系统模块间采用1553b协议时，对各模块间发送的每一个消息的命令字、数据字、状态字的合法性进行识别，例如，状态字中的“消息差错”“忙”位出现有效时，则立即报错，针对应用层定义的源包包头、长度、指令间隔等具体指标，系统也进行实时监控，如果发现包头错误，长度错误，指令间隔不符合要求等情况立即报警，通过以上协议分析，在半物理仿真或全物理仿真验证时，能及时发现各单机的软硬件设计缺陷。
针对参数判读，根据不同信息系统的具体设计，该系统可通过人机界面设置相关参数的合理范围及与其他参数的相关逻辑关系，例如，电池单体电压参数，正常范围为3.6v～4.3,如果该参数出现5v以上时，则立即报警。在系统运行过程中，单机出现误码、程序跑飞、逻辑错误等问题导致参数异常时，综合验证模块可及时发现各单机的设计缺陷。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。