[发明专利]卫星仿真系统及其数据同步方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种卫星仿真技术，具体涉及一种卫星仿真系统及其数据同步方法。

背景技术

随着现代航天技术的发展，人们对未来航天器的创新设计和应用进行了卓有成效的研究，计算机仿真技术为这些研究提供了基础的、不可或缺的支持。现在，从卫星设计、卫星制造、卫星系统运营、星座组网直到卫星应用开发，都离不开计算机仿真提供的大量实验数据。仿真也为人们进行未来卫星的概念性创新应用研究提供了最有效的手段。

全数字仿真和半物理仿真是卫星系统研制过程中两种重要的实验方法。全数字仿真由加载动力学的dspace（数字空间）和星载计算机组成，由各自的时钟保证仿真同步。半物理仿真由加载动力学的dspace，卫星单机，星载计算机组成，也由各自的时钟保证仿真同步。

华为技术有限公司沈高在专利《实现数据同步、获知数据同步结果方法及其系统、HLR》（公开号CN 10101811113A），以同步请求和同步响应信号实现主备寄存器位置的数据同步。华为技术有限公司张普朝在专利《数据同步的方法、系统、中间数据节点及种植数据节点》（申请公布号CN 102143194 A）中，以数据同步标识和同步数据组成数据同步信息，实现多个终端节点的数据同步。上述方法中各节点或终端均基于物理时间同步，应用于卫星系统仿真存在如下缺点：

1 仿真实验成本高：Dspace等设备及星载计算机价格昂贵，配套试验的测试、记录需要大量的人员；

2 仿真过程不可控：基于物理时间的同步不可暂停，试验任务出现异常，不能暂停分析问题，只能停止分析事后数据；

3 仿真速率不可控：基于物理时间同步的技术只能应用于实时仿真，对于长时间的实验等同的仿真时间；

4 仿真系统搭建组成复杂：仿真过程参与设备包括Dspace，星载计算机等设备，数量多并且接口连接复杂。

发明内容

本发明提供一种卫星仿真系统及其数据同步方法，可用于超实时和欠实时仿真系统，数据同步误差可控、仿真过程可控、仿真速率可控、仿真过程可观。

为实现上述目的，本发明提供一种卫星仿真系统，其特点是，该系统包含：

制导导航控制模块；

调度模块，其输入端信号连接制导导航控制模块，接收制导导航控制模块发送的运行时间，每收到一次运行时间即发送启动指令；

动力学模块，其输入端信号连接调度模块；响应调度模块的启动指令，请求并执行执行机构指令；

执行机构指令存储区，其双向信号连接动力学模块，输入端信号连接制导导航控制模块，接收动力学模块的执行机构指令请求并发送执行机构指令至动力学模块；

敏感器数据存储区，其双向信号连接制导导航控制模块，输入端信号连接动力学模块，用于接收和存储敏感器数据；

上述制导导航控制模块与动力学模块相互通过共享内存信号连接。

上述的制导导航控制模块包含星载模块。

一种上述卫星仿真系统的数据同步方法，其特点是，该方法包含：

制导导航控制模块每过T时间向调度模块发送运行时间；T为动力学模块的离散周期；

调度模块每收到运行时间，即向动力学模块发送启动指令，动力学模块响应启动指令，发送执行机构指令请求，并包含指令请求时刻，当执行机构指令的时刻等于指令请求时刻，则返回执行机构指令至动力学模块，动力学模块收到执行机构指令并运行一次，运行结束即输出该时刻的敏感器数据；

制导导航控制模块发送敏感器数据请求，敏感器数据请求包含数据请求时刻和敏感器代码，当敏感器数据的时刻等于数据请求时刻，则返回敏感器数据至制导导航控制模块，制导导航控制模块继续运行并输出执行机构指令及该指令的时刻。

上述制导导航控制模块为自主运行；动力学模块为不自主运行。

上述动力学模块运行一次，系统时间累加一个采样周期。

上述动力学模块输出敏感器数据存入敏感器数据存储区；制导导航控制模块向敏感器数据存储区发送敏感器数据请求，敏感器数据存储区反馈敏感器数据给制导导航控制模块。

上述数据请求时刻为制导导航控制模块运行时间以T的整数倍向下取整。

若敏感器数据的时刻小于数据请求时刻，则不向制导导航控制模块返回敏感器数据。

上述制导导航控制模块输出执行机构指令存入执行机构指令存储区；动力学模块向执行机构指令存储区发送执行机构指令请求，执行机构指令存储区反馈执行机构指令给动力学模块。