基于动力学模型的通用化卫星仿真测试方法及系统

本发明涉及计算机仿真和航空航天，具体地，涉及一种基于动力学模型的通用化卫星仿真测试方法及系统，同时涉及一种相应的计算机终端和计算机可读存储介质。

背景技术：

1、在现有技术中，动力学模型仿真都是基于某一具体卫星型号进行设计的，不同的型号之间接口难以适配，且不同仿真模型软件仿真出的模型与星上其它单机模块间并不具备通用化数据交互能力，需开发人员每次都重新编写适配程序，耗时耗力，通用性及可配置性差。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种基于动力学模型的通用化卫星仿真测试方法及系统，同时提供了一种相应的计算机终端和计算机可读存储介质。

2、根据本发明的一个方面，提供了一种基于动力学模型的通用化卫星仿真测试方法，包括：

3、提供一动力学模型架构，为所述动力学模型架构设置通用化接口，构建得到动力学模型；

4、针对所述动力学模型，生成相应的动力学动态库源代码，并对所述动力学动态库源代码进行审查和优化，通过所述动力学动态库源代码将所述动力学模型转化成对应目标系统架构的动力学模型应用；

5、将所述动力学模型应用与星务控制计算机、遥测单机和遥控单机配合，构建得到卫星半物理仿真平台，通过所述星务控制计算机与动力学模型应用、遥测单机和遥控单机交互，实现卫星仿真测试。

6、优选地，所述提供一动力学模型架构，为所述动力学模型架构设置通用化接口，构建得到动力学模型，包括：

7、构建一动力学模型架构，所述动力学模型架构，包括：扩展的世界模型、环境扰动部件、反演系统部件和直接控制部件；

8、为所述动力学模型架构建立一通用化管理接口，所述通用化管理接口用于适配多种动力学建模软件，构建不同的动力学仿真模型；

9、为所述动力学模型架构建立一通用化交互接口，所述通用化交互接口用于不同的动力学仿真模型之间的信息交互，构建得到动力学模型。

10、优选地，所述动力学模型架构，还包括：

11、所述扩展的世界模型，用于确定仿真测试的开始时间，选择卫星在轨部署的轨道环境，定义开普勒轨道的初始参数组件，利用开普勒轨道的参数组件提供构建得到的直接卫星仿真模型和/或反演卫星仿真模型的初始位置模拟；

12、所述环境扰动部件，用于继承由构建得到的空间环境仿真模型确定的扰动函数，同时作用于所述直接卫星仿真模型和/或所述反演卫星仿真模型，通过所述空间环境仿真模型的磁场模型继承所述扩展的世界模型，获得卫星位置的磁场信息；

13、所述反演系统部件，用于任务管理器组件输出所需的角速度和所需的姿态四元数，并作用于构建得到的带执行器的反演卫星仿真模型；所述带执行器的反演卫星仿真模型输出反作用力矩，初步调整卫星姿态；

14、所述直接控制部件，用于航天器轨道控制系统从构建得到的传感器仿真模型接收实际姿态、期望角速度和期望姿态四元数，同时，航天器轨道控制系统产生控制电流和磁场，实现对卫星姿态的精确控制。

15、优选地，针对所述动力学模型，生成相应的动力学动态库源代码，并对所述动力学动态库源代码进行审查和优化，通过所述动力学动态库源代码将所述动力学模型转化成对应目标系统架构的动力学模型应用，包括：

16、利用动力学建模软件的代码生成器，选择相应的生成目标系统配置，生成所述动力学模型的动力学模型动态库源代码；

17、对所述动力学模型动态库源代码进行审查和优化；

18、对审核和优化后的动力学模型动态库源代码进行统一调度，依据各部分功能封装所述动力学模型的通用化接口，将所述动力学模型转化成对应目标系统架构的动力学模型应用。

19、优选地，所述对所述动力学模型动态库源代码进行审查和优化，包括：

20、对所述动力学模型动态库源代码进行关键内容审查，包括：

21、审查所述动力学模型动态库源代码中的模型参数和配置是否导致动力学模型仿真和代码生成失败；

22、审查所述动力学模型动态库源代码中的模型参数和配置是否导致动力学模型生成的代码无效；

23、审查所述动力学模型动态库源代码是否符合安全标准；

24、对所述动力学模型动态库源代码进行优化，包括：

25、针对所述动力学模型的信号线类型，改变生成的动力学模型动态库源代码的相对应存储类型；

26、结构化所述动力学模型，解除所述动力学模型之间的耦合关系，用于对所述动力学模型动态库源代码进行移植复用。

27、优选地，所述卫星半物理仿真平台，还包括：

28、所述遥控单机，用于模拟测试地面对卫星的指令控制功能；

29、所述遥测单机，用于模拟显示卫星实时广播的参数信息；

30、所述星务控制计算机，用于模拟卫星整体平台信息交互的功能；

31、所述动力学模型应用，用于模拟卫星姿态控制和轨道控制。

32、优选地，所述星务控制计算机与动力学模型应用、遥测单机和遥控单机交互，还包括：

33、所述动力学模型应用根据不同传感器仿真模型、执行器仿真模型以及空间环境仿真模型，产生卫星实际运行时的数据信息，并与所述星务控制计算机交互；

34、所述星务控制计算机根据卫星运行控制逻辑，产生不同卫星单机或传感器的控制信息，并与所述遥控单机和所述遥测单机交互。

35、根据本发明的另一个方面，提供了一种基于动力学模型的通用化卫星仿真测试系统，包括：

36、动力学模型构建模块，该模块用于提供一动力学模型架构，为所述动力学模型架构设置通用化接口，构建得到动力学模型；

37、动力学动态库生成模块，该模块用于针对所述动力学模型，生成相应的动力学动态库源代码，并对所述动力学动态库源代码进行审查和优化，通过所述动力学动态库源代码将所述动力学模型转化成对应目标系统架构的动力学模型应用；

38、仿真平台模块，该模块用于将所述动力学模型应用与星务控制计算机、遥测单机和遥控单机配合，构建得到卫星半物理仿真平台，通过所述星务控制计算机与动力学模型应用、遥测单机和遥控单机交互，实现卫星仿真测试。

39、根据本发明的第三个方面，提供了一种计算机终端，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，该处理器执行该计算机程序时可用于执行本发明上述中任一项所述的方法，或，运行本发明上述中所述的系统。

40、根据本发明的第四个方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时可用于执行本发明上述中任一项所述的方法，或，运行本发明上述中所述的系统。

41、由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比，具有如下至少一项的有益效果：

42、本发明提供的基于动力学模型的通用化卫星仿真测试方法及系统，将卫星单机或传感器虚拟化，针对不同卫星设计需求，定制化生成符合单机或传感器运行逻辑的模型动态库，在卫星研制阶段提供半物理仿真的测试环境，保证卫星研制和测试精确度的条件下，降低卫星研制成本，提高卫星仿真测试的效率。

43、本发明提供的基于动力学模型的通用化卫星仿真测试方法及系统，针对不同卫星设计需求，定制化生成符合单机或传感器运行逻辑的模型动态库，在卫星研制阶段提供半物理仿真的测试环境。保证卫星研制和测试精确度的条件下，降低卫星研制成本，提高卫星仿真测试的效率。

44、本发明提供的基于动力学模型的通用化卫星仿真测试方法及系统，在动力学动态库生成中，使用不同的代码生成器以及对应目标架构的配置参数，实现不同平台架构的动力学模型代码生成，根据不同的任务需要，提供不同的函数调用接口，生成对应的动力学模型动态库，使得测试平台的通用化和可配置化大大增强。