面向对地观测卫星系统形态演进分析的云原生仿真系统

本申请涉及仿真，特别是涉及面向对地观测卫星系统形态演进分析的云原生仿真系统。

背景技术：

1、随着智能制造技术和信息通信技术的快速发展，制造成本低、安全风险小、研发周期短的新一代智能卫星成为了发展空天力量的关键组成部分。当前对地观测卫星不仅在监测、侦察、战术打击等军事领域应用广泛，还在灾害监测、城市建设、交通运输等社会民生领域发挥重要作用。一系列新技术、新概念和新模式的快速落地，极大促进了对地观测卫星系统的迅猛发展。随着世界航天科技的不断进步，以“星链”计划为代表的大规模、低成本的低轨卫星巨型星座成为航天领域的研究热点。由多星组网覆盖地球、通过星地与星间链路将海洋、陆地、空间(天基、空基)的各种信息平台及用户终端紧密结合，智能的星上处理、交换、路由技术与地面大算力计算机网络集群组成的天地一体化网络(space-groundintegrated network)，为构筑基于“云海端”的对地观测卫星系统提供了有力支撑。

2、演进性是复杂系统的重要特性，复杂系统的演进一般可区分为“主动演进”与“被动演进”，“代际演进”与“迭代演进”等模式。近年来，对地观测系统经历了从独立建设阶段、一体化组网阶段到智能化发展阶段的里程碑式跨越。为适应外界环境变化和并发任务请求等挑战，对地观测卫星系统的内部业务运作及与外部环境的交互呈现出新特点、新形态，驱动着对地观测卫星系统不断演进发展。对地观测卫星系统的智能化演进呈现三种形态：业务流程自适应重组、节点功能更趋多样，组织结构弹性且鲁棒。

3、传统卫星系统分析工具通常使用星座设计类场景可视化仿真工具根据任务需求对星座的构型、拓扑以及覆盖率等参数进行设计，而后再用网络链路分析工具对卫星节点与地面节点进行组网建模设计，仿真与分析。如savi等场景可视化工具，opnet modeler、ns-3等网络链路分析工具、嵌入链路仿真的hypatia平台、面向通信网络分析的starperf平台、面向边缘计算的satedgesim平台、面向链路与边缘综合仿真的celestial平台。新型对地观测卫星仿真平台更要求集成卫星动力学仿真模块、场景设计模块、场景可视化模块和网络仿真模块，对卫星系统的复合性、异质性、动态性和开放性存在更高的要求。针对对地观测卫星系统面对的任务特殊性、环境复杂性、目标不确定性、手段多源性等挑战，分析卫星星座形态、地面信息处理、应用服务集成等要素的智能化演进过程是研究系统的智能化演进机理的重要课题。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种面向对地观测卫星系统形态演进分析的云原生仿真系统，能够提升星座应用效能、保持星座正常运行、增强星座整体性能。

2、面向对地观测卫星系统形态演进分析的云原生仿真系统，包括：云原生管理平台、业务逻辑层和表示层；

3、所述云原生管理平台分别与所述业务逻辑层和所述表示层相连，以分别为所述业务逻辑层和所述表示层提供运行环境；

4、所述业务逻辑层为对地观测卫星系统提供智能形态演进分析；

5、所述表示层与所述业务逻辑层相连，以为所述业务逻辑层提供可视化显示。

6、在一个实施例中，所述云原生管理平台包括：windows虚拟机以及docker镜像。

7、在一个实施例中，所述业务逻辑层包括：对地观测知识图谱模块以及演进模型编辑与算法配置模块；所述对地观测知识图谱模块以及所述演进模型编辑与算法配置模块均与所述表示层相连；

8、所述对地观测知识图谱模块接收对地观测卫星系统的信息并转化为对应的知识图谱以形成图数据库，同时接收所述演进模型编辑与算法配置模块的反馈并更新所述图数据库；

9、所述演进模型编辑与算法配置模块接收所述知识图谱，进行演进模型编辑与算法配置，并将演进结果反馈给所述对地观测知识图谱模块。

10、在一个实施例中，所述对地观测知识图谱模块包括：依次相连的任务筹划单元、卫星调度单元、智能应用单元以及质量评估单元；

11、所述任务筹划单元接收对地观测卫星系统的信息进行任务筹划，并生成对应的任务筹划知识图谱；

12、所述卫星调度单元接收所述任务筹划知识图谱进行卫星调度，并生成对应的卫星调度知识图谱；

13、所述智能应用单元接收所述卫星调度知识图谱进行智能应用，并生成对应的智能应用知识图谱；

14、所述质量评估单元接收所述智能应用知识图谱进行质量评估，同时根据所述任务筹划知识图谱、所述卫星调度知识图谱以及所述智能应用知识图谱，生成图数据库，并接收所述演进模型编辑与算法配置模块的反馈以更新所述图数据库。

15、在一个实施例中，所述质量评估单元进行质量评估包括：规模维度、结构维度与能力维度。

16、在一个实施例中，进行演进模型编辑与算法配置包括：星座部署方案设计分析以及卫星轨道重构分析。

17、在一个实施例中，所述表示层包括：django模块；

18、所述django模块为所述对地观测知识图谱模块提供知识图谱可视化显示。

19、在一个实施例中，所述表示层还包括：cesium模块；

20、所述cesium模块为所述演进模型编辑与算法配置模块提供演进场景可视化显示。

21、在一个实施例中，所述演进场景可视化显示包括：卫星轨道及星座参数设计的可视化显示、智能形态演进分析的可视化显示以及仿真场景设置与结果的可视化显示。

22、在一个实施例中，所述云原生管理平台采用面向服务的微服务架构搭建云原生仿真系统的运行环境。

23、上述面向对地观测卫星系统形态演进分析的云原生仿真系统，适用于对地观测卫星系统的智能演进仿真分析，采用云原生技术体制构建了面向对地观测任务的仿真分析系统，通过虚拟机或镜像，将卫星仿真系统(stk仿真系统)放到云平台，不仅能做星座设计等单向任务，而且可以提供整个流程的分析，兼容性更强，能够为研究星座的部署方案设计、星座的任务规划与调度、星座的在轨重构优化等提供支撑。

技术特征：

1.面向对地观测卫星系统形态演进分析的云原生仿真系统，其特征在于，包括：云原生管理平台、业务逻辑层和表示层；

2.根据权利要求1所述的面向对地观测卫星系统形态演进分析的云原生仿真系统，其特征在于，所述云原生管理平台包括：windows虚拟机以及docker镜像。

3.根据权利要求1或2所述的面向对地观测卫星系统形态演进分析的云原生仿真系统，其特征在于，所述业务逻辑层包括：对地观测知识图谱模块以及演进模型编辑与算法配置模块；所述对地观测知识图谱模块以及所述演进模型编辑与算法配置模块均与所述表示层相连；

4.根据权利要求3所述的面向对地观测卫星系统形态演进分析的云原生仿真系统，其特征在于，所述对地观测知识图谱模块包括：依次相连的任务筹划单元、卫星调度单元、智能应用单元以及质量评估单元；

5.根据权利要求4所述的面向对地观测卫星系统形态演进分析的云原生仿真系统，其特征在于，所述质量评估单元进行质量评估包括：规模维度、结构维度与能力维度。

6.根据权利要求3所述的面向对地观测卫星系统形态演进分析的云原生仿真系统，其特征在于，进行演进模型编辑与算法配置包括：星座部署方案设计分析以及卫星轨道重构分析。

7.根据权利要求1或2所述的面向对地观测卫星系统形态演进分析的云原生仿真系统，其特征在于，所述表示层包括：django模块；

8.根据权利要求7所述的面向对地观测卫星系统形态演进分析的云原生仿真系统，其特征在于，所述表示层还包括：cesium模块；

9.根据权利要求8所述的面向对地观测卫星系统形态演进分析的云原生仿真系统，其特征在于，所述演进场景可视化显示包括：卫星轨道及星座参数设计的可视化显示、智能形态演进分析的可视化显示以及仿真场景设置与结果的可视化显示。

10.根据权利要求1或2所述的面向对地观测卫星系统形态演进分析的云原生仿真系统，其特征在于，所述云原生管理平台采用面向服务的微服务架构搭建云原生仿真系统的运行环境。

技术总结本申请属于仿真技术领域，涉及面向对地观测卫星系统形态演进分析的云原生仿真系统，包括：云原生管理平台、业务逻辑层和表示层；所述云原生管理平台分别与所述业务逻辑层和所述表示层相连，以分别为所述业务逻辑层和所述表示层提供运行环境；所述业务逻辑层为对地观测卫星系统提供智能形态演进分析；所述表示层与所述业务逻辑层相连，以为所述业务逻辑层提供可视化显示；所述云原生管理平台包括：Windows虚拟机以及Docker镜像。本申请能够提升星座应用效能、保持星座正常运行、增强星座整体性能。技术研发人员：张万鹏,罗俊仁,谷学强,刘鸿福,王尧受保护的技术使用者：中国人民解放军国防科技大学技术研发日：技术公布日：2024/7/23