适用于万量级数据的卫星姿轨控半物理仿真系统及方法与流程

本发明涉及一种适用于万量级数据的卫星姿轨控半物理仿真系统及方法，属于卫星控制分系统半物理仿真测试。

背景技术：

1、随着航天技术发展，卫星功能越来越复杂多样,随之数据量也越来越大，姿轨控分系统作为卫星系统中难度较大的一环，面临着大数量情况，保证分系统测试数据实时性和试验验证有效性至关重要。

2、在研制过程中，半物理仿真是姿轨控分系统研制过程必须一个试验项目。与数学仿真相比，半物理仿真能够真实反映卫星姿态、轨道控制系统的实际运行状态，具有更高的逼真度和置信度。在过去几年里，一些研究人员开发了相关平台来完成卫星控制分系统的仿真测试，但面对万量级的遥测数据传输和监控时，传统根据数据流依次解析的处理方式效率低，会出现数据处理延时等问题。

3、此外，传统的仿真平台软件数据协议解析定义在平台软件的底层实现中，对不同的卫星型号中数据模型的解析、显示是根据需求定制开发，可扩展性和可维护性差。同时平台的开发和测试周期长，增加了整个分系统的研制周期和成本，对测试的可靠性也带来了挑战。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种适用于万量级数据的卫星姿轨控半物理仿真系统及方法，在大数据量传输时提高数据实时传输监控的效率，满足数据模型快速搭建，测试结果组态显示的要求，同时能够在测试需求复杂多变的场景下，快速搭建半物理测试环境。

2、本发明的技术解决方案是：一种适用于万量级数据的卫星姿轨控半物理仿真系统，包括：

3、数据接口层，作为硬件接口和平台系统中间的适配层，用于万量级波道数据的采集；

4、数据中转dh层，将数据接口层接收的数据根据模拟部件数据模型层中各数据模型的定义进行拆分并转发，用于万量级波道数据的拆分和中转；

5、模拟部件数据模型层，用于构建半物理仿真各模拟单机部件的数据模型，以及对接收的数据进行解析得到结构化的模型数据结构，并通过测试消息总线分发至业务逻辑引擎层；

6、业务逻辑引擎层，用于接收模拟部件数据模型层发送的结构化数据，根据平台测试脚本控制仿真数据判读和数据存储；

7、ui组态控件显示层，用于通过组态控件拖拽组合实现自定义的ui监控展示界面。

8、进一步地，所述数据接口层包括若干进行数据采集的硬件采集模块，并采用prism依赖注入的模块化框架构建通用软件架构，根据数据接口层的接口类型设计数据采集模块。

9、进一步地，所述数据采集模块包括ni-can采控模块、udp采控模块、lvds采控模块、ni-daq多功能采集模块。

10、进一步地，所述数据中转dh层根据模拟部件数据模型层的数据模型定义，同时配合结构化的解析协议配置表，将数据接口层接入的大数据量模型根据配置表格式拆分成各小数据流再分发。

11、进一步地，所述模拟部件数据模型层包括根据各模拟部件特点设计的模拟部件数据模型，各数据模型间无耦合，根据数据模型的定义形成协议配置文件，当测试应用场景变化时，通过各标准模型的配置文件组合搭建各模拟部件数据场景。

12、进一步地，所述业务逻辑引擎层根据分布式应用的场景，采用wcf分布式应用框架开发各业务逻辑，数据的请求和响应封装在各消息中，各种引擎业务通过服务技术提供。

13、进一步地，所述ui组态控件显示层用于进行图像显示、文本显示、曲线显示、表格显示，实现可视化界面元素和展现数据分离，并绑定各数据，动态形成用户自定义的数据采集监控界面。

14、根据所述的一种适用于万量级数据的卫星姿轨控半物理仿真系统实现的半物理仿真方法，包括：

15、仿真平台软件启动时，数据接口层各硬件采集模块获取大数据；

16、大数据通过数据中转dh层，根据各模拟部件数据模型结构被拆分成小数据流并转发；

17、模拟部件数据模型层将数据中转dh层接入的数据，根据数据解析模型配置表，自适应嵌套解析得到结构化的模型数据结构，并通过测试消息总线分发出去；

18、通过业务逻辑引擎层为测试消息总线分发的数据提供各种服务，包括对数据的存储、判读，以及各测试指令的组合控制；通过获取测试消息总线上的结构化的模型数据，在ui组态控件显示层中，自定义搭建实时展示界面；

19、仿真平台软件结束运行，各测试工况本地持久化存储。

20、一种计算机可读存储介质，所述的计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述的计算机程序被处理器执行时实现所述适用于万量级数据的卫星姿轨控半物理仿真方法的步骤。

21、一种适用于万量级数据的卫星姿轨控半物理仿真设备，包括数据采集接口、存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述的处理器执行所述的计算机程序时实现所述适用于万量级数据的卫星姿轨控半物理仿真方法的步骤。

22、本发明与现有技术相比的优点在于：

23、(1)本发明采用层级化、模型化设计思想，层级划分简洁清晰，各模型、数据、接口间无耦合无感知，通过标准化总线进行交互，平台软件设计灵活，可在复杂多变的测试场景下实现快速搭建，适用于卫星姿轨控分系统半物理仿真测试。

24、(2)本发明自主构建了丰富的数据接口硬件模块库，能够实现数据采集模块化开发，各硬件插件模块自由组合等半物理仿真测试平台关键技术，可在不同测试环境下高效搭建。

25、(3)本发明设计、定义了模拟部件的数据模型，根据该模型定义，将万量级的大数据流拆分成各小数据流并转发，降低了平台软件对数据流吞吐量的要求。同时通过模型可配置，配置可导入的功能，实现了测试场景的快速迁移和复用，提高了平台软件搭建的灵活性。

技术特征：

1.一种适用于万量级数据的卫星姿轨控半物理仿真系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种适用于万量级数据的卫星姿轨控半物理仿真系统，其特征在于，所述数据接口层包括若干进行数据采集的硬件采集模块，并采用prism依赖注入的模块化框架构建通用软件架构，根据数据接口层的接口类型设计数据采集模块。

3.根据权利要求2所述的一种适用于万量级数据的卫星姿轨控半物理仿真系统，其特征在于，所述数据采集模块包括ni-can采控模块、udp采控模块、lvds采控模块、ni-daq多功能采集模块。

4.根据权利要求1所述的一种适用于万量级数据的卫星姿轨控半物理仿真系统，其特征在于，所述数据中转dh层根据模拟部件数据模型层的数据模型定义，同时配合结构化的解析协议配置表，将数据接口层接入的大数据量模型根据配置表格式拆分成各小数据流再分发。

5.根据权利要求1所述的一种适用于万量级数据的卫星姿轨控半物理仿真系统，其特征在于，所述模拟部件数据模型层包括根据各模拟部件特点设计的模拟部件数据模型，各数据模型间无耦合，根据数据模型的定义形成协议配置文件，当测试应用场景变化时，通过各标准模型的配置文件组合搭建各模拟部件数据场景。

6.根据权利要求1所述的一种适用于万量级数据的卫星姿轨控半物理仿真系统，其特征在于，所述业务逻辑引擎层根据分布式应用的场景，采用wcf分布式应用框架开发各业务逻辑，数据的请求和响应封装在各消息中，各种引擎业务通过服务技术提供。

7.根据权利要求1所述的一种适用于万量级数据的卫星姿轨控半物理仿真系统，其特征在于，所述ui组态控件显示层用于进行图像显示、文本显示、曲线显示、表格显示，实现可视化界面元素和展现数据分离，并绑定各数据，动态形成用户自定义的数据采集监控界面。

8.根据权利要求1所述的一种适用于万量级数据的卫星姿轨控半物理仿真系统实现的半物理仿真方法，其特征在于，包括：

9.一种计算机可读存储介质，所述的计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述的计算机程序被处理器执行时实现如权利要求8所述方法的步骤。

10.一种适用于万量级数据的卫星姿轨控半物理仿真设备，包括数据采集接口、存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于：所述的处理器执行所述的计算机程序时实现如权利要求8所述方法的步骤。

技术总结适用于万量级数据的卫星姿轨控半物理仿真系统及方法，属于卫星技术领域，包括：数据接口层、数据中转DH层、模拟部件数据模型层、业务逻辑引擎层和UI组态控件显示层。数据接口层是硬件接口和平台系统中间的适配层，用于仿真平台万量级波道数据的采集；数据中转DH层将大数据根据各模拟器数据模型的定义进行拆分并转发；模拟部件数据模型层，用于构建半物理仿真中各模拟单机部件的数据模型；业务逻辑引擎层，以服务的方式提供各仿真数据判读和数据存储功能。本发明层级清晰、模型设计精巧，能够在卫星姿轨控分系统半物理仿真测试过程中，满足对万量级数据收发、实时解析、监测及存储的需求，同时可提高效率，有较强的可靠性和可维护性。技术研发人员：周泽亚,孔维萍,张永茜,刘曌,史康,孙原,董涛受保护的技术使用者：上海航天控制技术研究所技术研发日：技术公布日：2024/10/10