一种基于空间环境要素的仿真模型系统和方法与流程

本发明涉及空间环境模拟，具体地说，涉及一种基于空间环境要素的仿真模型系统和方法。

背景技术：

1、通过对空间环境的情况模拟演示，能够便捷对空间环境的状况进行了解，并且通过模拟还可以来预测分析未来空间环境会发生的一些状况。

2、目前会通过模拟空间环境来分析空间环境在变化时对卫星的影响情况，其中，对空间环境进行仿真模拟时，通常是通过采集空间环境的数据然后进行模型搭建，在搭建后，便可在模型内模拟卫星运动轨迹，来分析卫星在空间环境下的运动状况，但是当遇到一些特殊的空间环境状态（太阳活动）时，目前针对该环境对卫星的情况做出分析模拟通常如下：

3、当空间环境受到太阳活动的影响，太阳活动产生的高能量质子在飞射时，目前会以高能量质子直接与卫星碰撞模拟卫星受损时的情况，但是在实际的情况中，卫星受到高能量质子碰撞影响，还会存在其他的情况，如：

4、上述中通过高能量质子单一方向与卫星发生碰撞，实际中，目前会对卫星做出防护设计，进而，卫星很难被高能量质子贯穿，因此，高能量质子在与卫星碰撞后，高能量质子还会改变当前的行径折射，导致卫星受到不同方向的高能量质子碰撞影响，因此本方案提出一种基于空间环境要素的仿真模型系统和方法,以对卫星在空间环境下的具体情况做出模拟。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于空间环境要素的仿真模型系统和方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明目的之一在于提供了一种基于空间环境要素的仿真模型系统，包括用于搭建空间环境状态的空间环境模拟单元，且空间环境模拟单元还用于模拟太阳活动，所述空间环境模拟单元的输出端连接有一次碰撞模拟单元，所述一次碰撞模拟单元用于依据空间环境模拟单元所搭建的空间环境模拟卫星在该空间环境内受到带电离子一次单向撞击的情况，所述一次碰撞模拟单元的输出端连接有二次碰撞模拟单元，所述二次碰撞模拟单元用于模拟卫星在一次单向撞击后，受到其他带电离子影响发生二次多向撞击时的情况，模拟卫星表面上受到多点碰撞的情况，以一次单向撞击与二次多向撞击，模拟卫星受损位置不同时自身的情况，所述二次碰撞模拟单元的输出端连接有规避路径生成单元，所述规避路径生成单元用于依据受损后卫星及带电粒子的运动轨迹生成安全规避路径。

3、作为本技术方案的进一步改进，所述空间环境模拟单元包括用于获取数据库内信息数据的空间数据采集模块，所述空间数据采集模块的输出端连接有用于模拟空间环境的空间环境搭建模块。

4、作为本技术方案的进一步改进，所述一次碰撞模拟单元包括获取带电粒子运动轨迹及卫星运动轨迹的路径生成模块，所述路径生成模块的输出端连接有判断带电粒子是否与卫星发生碰撞的同向碰撞模拟模块。

5、作为本技术方案的进一步改进，所述同向碰撞模拟模块通过路程计量算法，其算法公式如下：

6、，

7、其中，s为带电粒子/卫星的运动距离，v为带电粒子/卫星的运动速率，t为带电粒子/卫星的运动时间。

8、作为本技术方案的进一步改进，所述二次碰撞模拟单元包括用于模拟带电粒子在一次单向撞击后，与其他卫星发生碰撞情况的折向碰撞模拟模块。

9、作为本技术方案的进一步改进，所述折向碰撞模拟模块的输出端连接有多点碰撞模拟模块，所述多点碰撞模拟模块用于模拟卫星受到带电粒子多向碰撞的情况。

10、作为本技术方案的进一步改进，所述同向碰撞模拟模块还用于模拟带电粒子以冲击碰撞贯穿卫星时的情况，并确定带电粒子贯穿卫星时的运动轨迹，使规避路径生成单元生成安全规避路径时受到带电粒子贯穿卫星时运动轨迹的影响。

11、本发明的目的之二在于提供一种根据上述中任一项所述的基于空间环境要素的仿真模型系统所生成的仿真方法，包括如下步骤：

12、s1、搭建空间环境的状态，并模拟空间环境中的太阳活动；

13、s2、依据搭建的空间环境，模拟卫星在该空间环境内受到带电离子一次单向撞击的场景；

14、s3、模拟卫星在一次单向撞击后，受到其他带电离子影响发生二次多向撞击时的场景，模拟卫星表面上受到多点碰撞的场景，以一次单向撞击与二次多向撞击，模拟卫星受损位置不同时自身的情况；

15、s4、依据受损后卫星及带电粒子的运动轨迹生成安全规避路径，以安全规避路径控制其他的未受损卫星在地球外围的运转轨迹

16、与现有技术相比，本发明的有益效果：

17、该基于空间环境要素的仿真模型系统和方法中，通过模拟太阳活动，使卫星在太阳活动下受到带电粒子单向撞击、多向折射撞击时的场景，完善目前卫星受到太阳活动影响时自身受冲击的程度，且单向撞击与多向折射撞击时，卫星受带电粒子的撞击力度、受损点位不同，以切实的模拟太阳活动导致带电粒子影响卫星时的情况。

技术特征：

1.一种基于空间环境要素的仿真模型系统，包括用于搭建空间环境状态的空间环境模拟单元（10），且空间环境模拟单元（10）还用于模拟太阳活动，其特征在于：所述空间环境模拟单元（10）的输出端连接有一次碰撞模拟单元（20），所述一次碰撞模拟单元（20）用于依据空间环境模拟单元（10）所搭建的空间环境模拟卫星在该空间环境内受到带电离子一次单向撞击的情况，所述一次碰撞模拟单元（20）的输出端连接有二次碰撞模拟单元（30），所述二次碰撞模拟单元（30）用于模拟卫星在一次单向撞击后，模拟卫星表面受到多点碰撞的情况，以一次单向撞击与二次多向撞击，模拟卫星受损位置不同时自身的情况，所述二次碰撞模拟单元（30）的输出端连接有规避路径生成单元（40），所述规避路径生成单元（40）用于依据受损后卫星及带电粒子的运动轨迹生成安全规避路径。

2.根据权利要求1所述的基于空间环境要素的仿真模型系统，其特征在于：所述空间环境模拟单元（10）包括用于获取数据库内信息数据的空间数据采集模块（101），所述空间数据采集模块（101）的输出端连接有用于模拟空间环境的空间环境搭建模块（102）。

3.根据权利要求1所述的基于空间环境要素的仿真模型系统，其特征在于：所述一次碰撞模拟单元（20）包括获取带电粒子运动轨迹及卫星运动轨迹的路径生成模块（201），所述路径生成模块（201）的输出端连接有判断带电粒子是否与卫星发生碰撞的同向碰撞模拟模块（202）。

4.根据权利要求3所述的基于空间环境要素的仿真模型系统，其特征在于：所述同向碰撞模拟模块（202）通过路程计量算法，其算法公式如下：

5.根据权利要求1所述的基于空间环境要素的仿真模型系统，其特征在于：所述二次碰撞模拟单元（30）包括用于模拟带电粒子在一次单向撞击后，与其他卫星发生碰撞情况的折向碰撞模拟模块（301）。

6.根据权利要求5所述的基于空间环境要素的仿真模型系统，其特征在于：所述折向碰撞模拟模块（301）的输出端连接有多点碰撞模拟模块（302），所述多点碰撞模拟模块（302）用于模拟卫星受到带电粒子多向碰撞的情况。

7.根据权利要求3所述的基于空间环境要素的仿真模型系统，其特征在于：所述同向碰撞模拟模块（202）还用于模拟带电粒子以冲击碰撞贯穿卫星时的情况，并确定带电粒子贯穿卫星时的运动轨迹，使规避路径生成单元（40）生成安全规避路径时受到带电粒子贯穿卫星时运动轨迹的影响。

8.一种根据权利要求2-7中任一项所述的基于空间环境要素的仿真模型系统所生成的仿真方法，其特征在于：包括如下步骤：

技术总结
本发明涉及空间环境模拟技术领域，具体地说，涉及一种基于空间环境要素的仿真模型系统和方法。其包括空间环境模拟单元，空间环境模拟单元的输出端连接有一次碰撞模拟单元，一次碰撞模拟单元的输出端连接有二次碰撞模拟单元，二次碰撞模拟单元的输出端连接有规避路径生成单元。通过模拟太阳活动，使卫星在太阳活动下受到带电粒子单向撞击、多向全面撞击时的场景，完善目前卫星受到太阳活动影响时自身受冲击的程度，且单向撞击与多向全面撞击时，卫星受带电粒子的撞击力度、受损点位不同，以切实的模拟太阳活动导致带电粒子影响卫星时的情况。

技术研发人员：张俊杰,刘伟,亓瑞瑞,王剑峰
受保护的技术使用者：北京国星创图科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15