一种卫星数据接收仿真分析平台的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及航天地面应用领域，尤其涉及一种卫星数据接收仿真分析平台。
【背景技术】
[0002] 随着航天事业的飞速发展，航天地面管控任务与日俱增，为了能在卫星接收与传 输任务执行之前，就能清楚任务的执行全过程、可能存在的问题，对方案的执行过程进行检 验验证，构建对操作人员进行演练的仿真环境，有必要针对卫星数据接收过程进行仿真分 析。在我国航天地面应用领域，由于各种卫星、地面站和业务系统的类型多，差异大，为了分 离问题，仿真系统可按不同类型进行仿真。这样，针对每一种仿真对象，需要设计多套仿真 系统以满足不同的任务要求，系统难以重用，且开发费时、费力、投入大且难以提高。同时功 能实现上各有侧重，缺乏一套应用于卫星数据接收的仿真分析通用平台。
【发明内容】
[0003] 有鉴于此，本发明的主要目的之一在于提供一种卫星数据接收仿真分析平台，以 便按照时间、任务、资源对数据接收与传输任务执行过程进行仿真推演和多维度展现，展示 地面站接收天线、信道、记录设备、传输设备的具体情况以及与外部其它系统之间的交互关 系，并依据资源能力、约束条件对调度规划方案的可行性进行分析验证，通过模块化设计和 离散仿真的方式实现一套仿真系统同时满足不同任务要求的有益效果。
[0004] 为了实现上述目的，本发明提出了一种卫星数据接收仿真分析平台，包括组件开 发模块、模型组装模块、想定编辑模块、仿真运行引擎模块；
[0005] 其中，所述组件开发模块支持模型组件开发全流程业务活动，用于开发系统所需 组件模板，提供组件开发管理、模型框架生成、图形化辅助建模和模型集成测试功能；
[0006] 所述模型组装模块用于根据地面接收与传输任务的实际参数配置相关基础组件 模板，考虑地面接收资源能力约束和设备工作状态，将所述组件模型灵活的组装为所需的 实体模型；
[0007] 所述想定编辑模块作为所述卫星数据接收仿真分析平台的数据来源，驱动所述仿 真分析平台的运行，用于接收与传输任务规划方案、接收资源能力约束、设备使用状态；以 及
[0008] 所述仿真运行引擎模块提供高效的仿真引擎内核，进行仿真运行的时间管理和事 件驱动，调度仿真模型运行，同时提供外部互连服务，为系统与其它系统的互联互通提供丰 富的扩展接口。
[0009] 其中，所述组件模板包括卫星组件、天线组件、信道组件、记录器组件、传输链路组 件和任务组件。
[0010] 其中，所述想定编辑模块执行的仿真想定以标准化格式存放在想定文件库中，并 提供人机交互界面用于编辑想定文件相关内容的关键参数。
[0011] 所述仿真分析平台还包括管理控制模块，用于负责所述仿真分析平台的管理控 制，其功能包括仿真开始、暂停、终止、加速、减速、跳转、设备故障设定、新增任务、调整任务 和取消任务。
[0012] 所述仿真分析平台还包括二维场景模块和三维视景模块，其中所述二维场景模块 用于在二维场景上显示地面站位置、卫星运行轨迹以及地面站接收卫星数据过程，并实时 显示地面站、卫星的工作状态，能够灵活选择并定制显示的要素及显示方法，所述三维场景 模块用于负责仿真过程的三维显示，能够利用地理数据库、军标库、三维模型库、想定库资 源，基于三维图形渲染服务和地理信息服务，在三维场景上显示地面站位置、卫星运行轨迹 以及地面站接收卫星数据过程，并实时显示地面站、卫星的工作状态。
[0013] 所述仿真分析平台还包括分析评估模块，所述分析评估模块用于针对系统不同的 应用需求，灵活构建相应的评估指标体系与评估分析模型，通过对仿真系统与各类历史数 据的数据采集、挖掘和综合运用，实现对卫星数据地面接收系统的接收效能的评估分析。
[0014] 所述分析评估模块由用户自定义评估计算方法，支持单样本及多样本的处理。
[0015] 所述仿真分析平台还包括业务流程展现模块，所述业务流程展现模块用于在逻辑 场景上显示地面站、卫星下发数据以及地面站接收卫星数据过程，并实时显示地面站及内 部资源的工作状态，同时能够展示各任务下发、确认、接收、传输的整体过程，还能够细化到 具体的任务占用的资源及其在任意时刻的工作状态。
[0016] 所述仿真分析平台还包括传输链路分析模块，所述传输链路分析模块以折线图方 式直观显示卫星数据传输过程中地面接收系统传输链路的带宽利用情况。
[0017] 所述仿真分析平台基于标准C++来实现，Π 模块全部基于QT代码实现，适应单机、 集群系统、网络，跨当前所有的主流操作系统平台。
[0018] 通过上述技术方案可知，本发明具有以下突出优点：（1)根据卫星数据接收系统 特点进行卫星、地面站、天线、信道、记录器、接收与传输任务等实体模型开发，设计相应算 法对任务规划方案进行资源能力约束检验，根据传输规则对传输链路带宽动态分配情况进 行计算分析，验证任务规划方案的合理性和正确性；(2)平台展示端形式内容丰富，支持分 布式部署。针对卫星数据接收过程进行包括二维场景、三维场景、业务流程展现和传输链路 带宽分配展现等多维度综合展现，各展示端可根据需要部署在不同工作席位上；（3)开发 方式灵活，系统可扩展性强。应用组件化建模技术，解决模型重用和模型数据分离问题，根 据卫星数据地面接收系统特点预置卫星、地面站、天线、信道、记录器、传输系统等模型组件 供选配使用，极大缩短建模和系统开发周期，同时支持在组件化模型框架下开发新的模型 组件，不断积累组件资源，提高系统的可扩展性；(4)应用多线程事件驱动引擎技术，运行 效率较高，可以满足大样本仿真需要。
【附图说明】
[0019] 图1是本发明的卫星数据接收仿真分析平台的功能组成图；
[0020] 图2是本发明的卫星数据接收仿真分析平台进行卫星数据接收任务处理的流程 图；
[0021] 图3是本发明的卫星数据接收仿真分析平台进行资源能力约束检验的流程图；
[0022] 图4是本发明的卫星数据接收仿真分析平台进行卫星数据传输任务处理的流程 图；
[0023] 图5是本发明卫星数据接收仿真分析平台的仿真引擎的总体结构示意图；
[0024] 图6是本发明的卫星数据接收仿真分析平台的体系结构图。
【具体实施方式】
[0025] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照 附图，对本发明作进一步的详细说明。
[0026] 本发明提出了一种应用于卫星数据接收的仿真分析平台，该平台基于组件化建模 和离散事件仿真技术来设计，对地面接收系统接收任务的工作情况进行仿真，按照时间、任 务、资源对数据接收与传输任务执行过程进行仿真推演和多维度展现，展示地面站接收天 线、信道、记录设备、传输设备的具体情况以及与外部其它系统之间的交互关系，并依据资 源能力、约束条件对调度规划方案的可行性进行分析验证。
[0027] 该仿真分析平台基于最新的分布式技术进行构建，采用松散的耦合方式，提供通 用配置能力以适应不同的任务以及与其它外部系统集成。该仿真分析平台在统一技术规范 约束下，完成各功能模块组件的集成，实现灵活扩展的工程需要，满足不同类型的航天地面 应用系统的仿真分析需求。
[0028] 下面结合附图对本发明作进一步地阐述和说明。
[0029] 图1给出了本发明的卫星数据接收仿真分析平台的功能组成，主要包括以下几个 模块：组件开发模块、模型组装模块、想定编辑模块、管理控制模块、仿真运行引擎模块、二 维场景模块、三维场景模块、业务流程展现模块、传输链路分析模块和分析评估模块。
[0030] 下面具体介绍卫星数据接收仿真分析平台各个模块的功能。
[0031] (1)组件开发模块
[0032] 支持模型组件开发全流程业务活动，用于开发系统所需组件模板。该组件的功能 包括组件开发管理、模型框架生成、图形化辅助建模等。下面给出卫星数据接收系统仿真分 析平台的主要基础模型组件，包括卫星组件、天线组件、信道组件、记录器组件、传输链路组 件和任务组件等。
[0033] 卫星组件模型模拟卫星围绕地球运行。实体模型在仿真运行的最开始会解析星历 数据，并转化为航迹数据挂接在对应的卫星实体上，属性如下表所示：
[0034]
[0035] 接收资源模型描述了卫星数据地面接收使用的资源情况，包括了天线、信道和记 录器组件，其具体属性分别如下所示：
[0036]
[0037]
[0039] 传输链路组件描述传输链路的概要信息，具体属性如下：[0040]
[0038]
[0041] 任务模型组件描述基本任务信息，具体属性如下：
[0042]
[0043] (2)模型组装模块
[0044] 根据地面接收与传输任务的实际参数配置相关基础组件模板，考虑地面接收资源 能力约束和设备工作状态，将组件模型灵活的组装为所需的实体模型。主要功能包括仿真 模型管理、组件模型配置。
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