一种卫星数据接收仿真分析平台的制作方法_2

文档序号:9200496阅读:来源:国知局
045] 地面站实体模型仿真接收卫星数据并进行数据传输的过程,通过天线组件、信道 组件、记录器组件组装和任务组件组装而成,其模型属性如下所示:
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[0047] (3)想定编辑模块
[0048] 仿真想定作为卫星数据接收仿真分析平台的数据来源,驱动仿真系统运行,主要 内容包括接收与传输任务规划方案、接收资源能力约束、设备使用状态等。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。
[0049] (4)管理控制模块
[0050] 负责整个仿真应用过程的管理控制,支持单机、多机运行模式,支持人在回路,主 要功能包括仿真开始、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。
[0051] (5)仿真运行引擎模块
[0052] 采用离散事件仿真机制和多线程技术,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。主要功能包括引擎提供事件管理、时间管理、信息交互、数 据采集。
[0053] 图2给出了仿真运行引擎模块总体结构的示意图,在一个线程所对应的事件队列 中存在多个仿真实体,即对应多个模型,每个模型可自由向事件队列中插入仿真事件,线程 对应的事件管理器按照时间先后顺序调度事件运行实现仿真推进。在所有线程之上存在一 个时间管理器,每个线程在需要推进仿真时间时向时间管理器提交请求,由时间管理器协 调多个线程之间的时间同步,通过批准线程时间推进请求的方式允许线程运行,在线程的 时间推进请求获得批准之前,进入等待状态并释放计算资源,使得其他运行的线程可以获 得更多计算能力。
[0054] (6)二维场景模块
[0055] 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 且可以实时显示地面站、卫星的工作状态,可灵活选择并定制显示的要素及显示方法;功能 包括:数字地图操作、显示内容控制、仿真实体信息查询、地形信息查询与计算等。
[0056] (7)三维视景模块
[0057] 主要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 库等资源,基于三维图形渲染服务和地理信息服务,在三维场景上中显示在三维场景上显 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,并且可以实时显示地面站、卫 星的工作状态。
[0058] (8)业务流程展现模块
[0059] 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,并且可 以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。
[0060] (9)传输链路分析模块
[0061] 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。
[0062] (10)分析评估模块
[0063] 分析评估主要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等评估资源的数据采集、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,用户可自定义评估计算方法,支持单样本 及多样本的处理,主要功能包括数据提取、指标构建、指标计算、统计分析、报表生成等。
[0064] 图3给出了卫星数据接收仿真分析平台的体系架构,根据卫星数据地面接收系统 的任务需求和国内外技术的进展,系统设计为资源的集合、工具平台的集合和应用系统框 架的集合,在总体上采用"资源+工具平台+应用"的框架。该框架的特点,一是可以通过 灵活组合资源,形成需要的应用系统,二是可以不断积累系统的资源。
[0065] (1)资源层
[0066] 仿真资源是指系统应用过程中所涉及到的各类模型、数据等信息资源。资源层实 现对各类仿真资源的录入、管理和维护。仿真资源主要包括评估指标、仿真想定、仿真模型、 各类数据,以及算法、文档、知识和工具等。
[0067] 资源层将各种仿真资源有序地组织起来统一管理,为实现建模与仿真资源的重用 提供支撑,从而促进仿真资源的完全共享,提高仿真系统开发的效率。仿真资源通过仿真资 源库的形式进行集成管理。资源库主要由数据库和模型库构成。数据库主要存储基础数 据、想定数据、仿真过程数据、评估分析数据、仿真运行管理数据(含仿真应用配置与运行 方案、数据采集计划、软硬件配置信息等)等。模型库根据模型体系存储相应的概念模型、 数学模型和程序模型等。
[0068] (2)工具平台层
[0069] 工具通过组合形成平台,平台是针对某种类型的应用的工具集合,是本系统的核 心部分,起着承上启下的作用。工具对资源层的资源进行调用,为应用层提供业务服务。
[0070] 系统的核心目标是为航天地面应用领域提供一个运行高效、功能全面、使用方便、 稳定可靠、灵活、可扩展的仿真系统。系统的核心是仿真平台,仿真平台是系统的工具集合。 各个工具之间的接口设计根据典型的应用系统框架进行规范,系统支持按照应用系统框架 构建多种技术平台。
[0071] ⑶应用层
[0072] 通过仿真平台提供的工具和开放的接口可以根据实际需求灵活构建专业的卫星 地面应用,包括:卫星数据接收任务冲突分析、方案可行性验证和资源利用率分析等。
[0073] (4)标准规范
[0074] 标准规范包括一系列技术标准、协议和规则构成的标准,采用统一的技术体制,约 束系统各类服务、接口设计与实现,规范系统资源描述、管理和应用,指导系统设计、实现、 使用与维护,保证系统组成部分之间、系统和外部其它之间的互联、互通和互操作。主要包 括概念与术语、组件描述规范、想定描述规范、数据描述规范、模型接口与模型交互标准等 方面内容。
[0075] 下面对本发明的卫星数据接收仿真分析平台的工作方式进行描述。
[0076] 图4描述了卫星数据接收任务的处理流程,其具体工作步骤如下:
[0077] 步骤4-1 :遍历当前地面站所有接收任务,如果遍历完成则结束整个处理流程;
[0078] 步骤4-2 :获取当前接收任务信息;
[0079] 步骤4-3 :判断任务执行状态信息;如果任务未运行,转到步骤4-5 ;如果任务已完 成或已取消,转到步骤4-4 ;如果任务正在运行,转到步骤4-10 ;
[0080] 步骤4-4 :获取下一个接收任务,转到步骤4-1 ;
[0081] 步骤4-5 :判断是否到达任务开始时间,如果任务开始执行,转到步骤4-6 ;
[0082] 步骤4-6 :检查任务约束,根据约束条件检查任务是否可以被执行,卫星数据地面 接收系统约束检查项如下所示:
[0083]
[0084]
[0085] 步骤4-7 :检查资源状态;
[0086] 步骤4-8 :开始接收;
[0087] 步骤4-9 :更新资源状态和任务状态:根据任务的执行情况可以设置当前任务所 使用的资源的工作状态;更新任务状态:根据任务规划方案里面的任务起始时间以及资源 是否被占用设置任务的等待、执行、完成和取消四个状态;完成后转到步骤4-13 ;
[0088] 步骤4-10 :判断任务是否达到结束时间,结束则转到步骤4-12,否则转到步骤 4-11 ;
[0089] 步骤4-11 :计算接收数据量,继续直到任务完成后转到步骤4-9 ;
[0090] 已接收数据量计算方法:本次接收数据量等于时间步长乘以带宽(相应卫星的下 行码速率),已接收数据量等于上次步长已接收数据量加上本次接收数据量之和。公式如 下:
[0091] 本次接收数据量=时间步长X带宽;
[0092] 已接收数据量=已接收数据量+本次接收数据量。
[0093] 步骤4-12 :结束任务,并转到步骤4-13 ;
[0094] 步骤4-13 :关联传输任务处理,根据接收数据量和传输任务作业方式进行传输任 务处理,完成后转到步骤4-4。
[0095] 其中,如果接收任务业务逻辑发生变化,或者使用的资源或者资源能力约束不同, 可以通过更换对应的基础组件,实现不同类型的接收任务。
[0096] 传输系统实体模型仿真地面站向目的地传输接收数据的过程,传输的过程包括从 地面站到传输系统,并且由传输系统系统再传输给目的地两个步骤。传输系统实体模型由 传输链路组件和任务组件组装而来,具体属性如下所示:
[0097]
[0098] 传输系统同时进行多个数据传输任务时,需要考虑传输任务的作业方式(分为实 时和非实时)、链路带宽的动态分配。实时任务的传输是和接收任务同步的,当开始接收数 据时,传输任务也同时开展,非实时任务的传输是当接收任务全部完成后再开始的。当一条 链路上存在多个传输任务时,需要进行带宽的动态分配,遵循以下原则:
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