[发明专利]面向航天测控的基于HLA的嵌入式分布仿真平台及其实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种面向航天测控的基于HLA的嵌入式分布仿真平台及其实现方法，属于航天测量控制技术领域和计算机仿真技术领域。

背景技术

当今，随着空间飞行仿真系统综合化、自动化、智能化的不断发展，对仿真技术从方法到内容上都提出了更高的要求。一方面，传统的简单仿真器独立运行的仿真模式已不能满足现代航天测控系统先进性和复杂性对仿真技术及仿真环境的客观要求，从而促使仿真技术走向网络化和交互化，即从单一的性能仿真向多功能平台在作战环境下的体系对抗仿真发展：另一方面，计算机和信息科学技术的迅猛发展，也使得将先进仿真技术贯穿于空间飞行仿真系统的全生命周期，即包括从需求分析和定义、概念论证、技战术指标论证、初步设计、详细设计到实验测试、维护训练等成为可能，从而大大减少了开发费用、提高了开发效率，缩短了开发周期。因此，分布仿真已成为计算机空间飞行仿真领域的前沿和热点。

分布仿真的关键问题是多个仿真系统间的互操作问题，为此美国国防领域的相关组织通过大量的研究，提出了建模与仿真的高层体系结构(High Level Architecture，简称HLA)}HLA的核心思想是互操作和重用，其显著特点是通过运行支撑环境RTI(Run-Time Infrastructure)，提供通用的、相对独立的支撑服务程序，将仿真应用同底层的支撑环境分开，即将具体的仿真功能实现、仿真运行管理和底层通信传输三者分离，隐蔽了各自的实现细节，从而使各部分可以相互独立地进行开发，并能充分利用各自领域的先进技术。相对于DIS标准，HLA解决了仿真系统的灵活性和可扩充性问题，减少了网络冗余数据，并且可以将真实仿真、虚拟仿真和构造仿真集成到一个综合的仿真环境中，满足大系统的仿真需要。因此，基于HLA的分布仿真将是今后仿真发展的主要方向。但仿真系统系统开销较大，自主开发难度较高，一般的商用仿真平台解决方案针对性教强，难以适应用户的长期需求；并且现在还没有将航天测控系统的方案设计、分析评估、二/三维表现、兼容DIS和HLA等多种协议等功能的一体化嵌入式分布仿真平台及其实现方法。

发明内容

本发明提出一种面向航天测控的基于HLA的嵌入式分布仿真平台及其实现方法，通过该方法建立的嵌入式分布仿真平台，解决了HLA中实现多平台、多协议联邦互连的关键技术，给出了解决互操作问题的方案，即采用桥接成员实现多联邦互连的方法，对桥接成员进行了原型设计和具体实现。并针对不同用户的需求和软硬件使用环境，实现基于多种配置文件的嵌入式仿真平台，有效地降低了用户的系统开销，提高了系统的执行效率和解决方案的针对性。在此基础上，通过结合不同任务的需求，实现集设计、分析、仿真、验证和强大数据功能于一体的测控任务数字化平台。利用该平台可以实现测控任务的全数字化、快速化、可视化以及多功能性，为测控任务设计方案的优选、优化、演示和验证提供基础。

技术解决方案

本发明的技术解决方案：面向航天测控的基于HLA的嵌入式分布仿真平台，用于在HLA仿真标准的基础上，实现嵌入式分布仿真平台，其特征在于包括：

嵌入式仿真平台，与空间飞行试验任务紧密结合，嵌入式仿真模块包括：1)、

1、通过完成靶场及航区地形地貌环境仿真、效应环境仿真完成综合自然环境生成系统；2、结合完成具备标准化和实时交互特性的基于复杂度的运载火箭、测控设备、重要设施、卫星模型的建立，以及光学、雷达、遥测信号的仿真设计，进而反映整个航天测控系统对综合自然环境、天线参数、目标属性等的敏感性，从而形成航天测控网环境生成系统，使整个系统具备置信度较高的空间态势感知能力；以二/三维天地一体建模仿真态势、三维实时飞行场景、数据、表格、图像等多种支撑手段完成了飞行器及航天器重要参数、性能指标的验证、表现、评估，实时准确地实现了飞行器的飞行状况、轨迹、星下点轨迹以及卫星的飞行状况；为试验指挥人员分析、评判、决策提供一个技术先进、功能比较完善的验证、实施和评估平台。

分布实时控制接口，主要分为数据接收处理和管理控制两大功能模块。数据接收处理模块主要负责接收处理遥、外测数据，并通过平滑、滤波、插值加密等处理后按照仿真引擎的命令格式要求发送到嵌入式仿真平台，因此数据接收处理进程可分为数据接收、数据处理、数据发送三个功能部件。管理控制模块主要是为用户提供视点选择、显示控制等控制命令，同时提供相关应急操作命令。在系统仿真过程中如果出现异常时，为最大程度保障仿真仿真过程的继续进行，需要设置一个应急控制进程。