[发明专利]月球飞行器全过程数字仿真系统及方法

说明书

本发明提供一种月球飞行器全过程数字仿真系统及方法，本发明提供的月球飞行器全过程数字仿真系统包括：飞行模拟单元、仿真任务管理单元、地面测量控制单元、轨道设计单元、数据处理与视景仿真单元、飞行任务评估分析单元。本发明有效解决了传统的数字仿真系统较细颗粒度仿真和超实时仿真的矛盾，以及基于不同开发语言应用软件的接入、较大数据量的信息传输等问题。

技术领域

本发明涉及数字仿真技术，特别涉及月球飞行器全过程数字仿真系统及方法。

背景技术

月球飞行器任务过程中，涉及到地月转移、中途轨道修正、近月制动、环月运行等阶段，复杂的月球飞行器任务还包括交会对接、月地加速、月地转移等阶段，具有多任务多状态多接口的工作特点，特别需要一个能够对全过程各个环节、各个阶段、各个系统及它们之间交互的仿真验证系统，以满足完成月球飞行器全过程仿真分析、任务演示和性能评估的需要。

月球飞行器全过程数学仿真系统涉及飞行模拟、仿真任务管理、地面测量控制、轨道设计、数据处理与视景仿真、飞行任务评估分析共六大功能，飞行模拟功能包括器载计算机模拟、执行机构模拟、测量敏感器模拟和动力学与环境模拟，因此，月球飞行器全过程任务仿真一方面要求飞行模拟单元具备较细颗粒度和超实时的仿真能力，另一方面，需要具备较强的可扩展性、异构性和数据传输能力，能够便捷的接入不同开发语言开发的各类应用软件，并且适用于大数据量的数据传输、存储和管理。

传统的数字仿真系统存在一系列问题，如很难处理较细颗粒度仿真和超实时仿真的矛盾、基于不同开发语言应用软件的接入、较大数据量的信息传输等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种月球飞行器全过程数字仿真系统及方法，采用HLA/RTI+RT-Lab的运行支撑架构，可实现月球飞行器较细颗粒度超实时仿真、多软件接入和大数据量的传输、存储和管理的能力。

本发明提供的月球飞行器全过程数字仿真系统，包括：

飞行模拟单元，所述飞行模拟单元采用Simulink建模，生成仿真代码，通过Matlab/RTW工具箱结合RT-Lab实时仿真平台进行仿真代码的编译下载和执行；

仿真任务管理单元，所述仿真任务管理单元完成仿真系统的初始化，控制整个仿真进程，完成仿真控制、飞行流程任务切换、状态管理及参数修正；

地面测量控制单元，所述地面测量控制单元接收仿真任务管理单元发送的月球飞行器的位置速度和指令信息，输出月球飞行器的轨控信息到飞行模拟单元；

轨道设计单元，所述轨道设计单元接收仿真任务管理单元发送的月球飞行器的位置速度、指令信息和约束条件，向仿真任务管理单元输出月球飞行器期望变轨点和变轨后的轨道参数；

数据处理与视景仿真单元，所述数据处理与视景仿真单元接收仿真任务管理单元发送的数据库数据、监视数据、状态数据和评估数据，在本地运行软件上输出仿真系统定制的视景和曲线图表；

飞行任务评估分析单元，所述飞行任务评估分析单元接收仿真任务管理单元发送的仿真数据，得出各成员生成的评估项目的数据、曲线和图示。

进一步，所述飞行模拟单元包括：器载计算机模拟模块、执行机构模拟模块、测量敏感器模拟模块、动力学与空间环境模拟模块，所述器载计算机模拟模块将执行器开关机指令发送给所述执行机构模拟模块，所述执行机构模拟模块将控制力/力矩发送给所述动力学与空间环境模拟模块，所述动力学与空间环境模拟模块将运动状态发送给所述测量敏感器模拟模块，所述测量敏感器模拟模块将测量信号发送给所述器载计算机模拟模块，所述器载计算机模拟模块、所述执行机构模拟模块、所述动力学与空间环境模拟模块和所述测量敏感器模拟模块组成所述飞行模拟单元内部回路。