[发明专利]一种面向卫星目标和恒星目标的天基观测模拟系统及方法

说明书

本发明涉及一种面向卫星目标和恒星目标的天基观测模拟系统及方法，实现了观测卫星对空间卫星目标和恒星的模拟观测。该系统包括恒星数据库读取模块、卫星动力学仿真类库、卫星初始参数配置模块、观测卫星动力学仿真与控制、目标卫星动力学仿真与控制、观测卫星载荷转台模拟、目标可见性判断模块、观测卫星载荷成像模拟、观测结果模拟输出模块。本发明在以整个天基观测物理过程模拟为出发点，构建和模拟包含观测卫星、观测载荷、目标卫星、恒星等各个模型的天基观测过程，并动态输出置信度高的天基观测模拟结果。

技术领域

本发明涉及针对天基观测的计算机仿真技术。确切的说是一种面向卫星目标和恒星目标的天基观测模拟系统及方法。

背景技术

为了更有效的利用空间，更深入的探索空间，各航天大国都在积极研究空间监视技术。空间监视主要是对探测识别和跟踪特定的空间目标，主要是通过地基观测系统和天基观测系统完成。相比于地基观测系统而言，天基观测系统具有以下显著的优点：不受地理位置和气象条件的约束，并且可以从不同的方位观测目标；天基观测不经过大气衰减，具有比地基观测更高的信噪比；天基观测系统在轨运行，只需要一颗星便能够实现对整个地球同步轨道的覆盖。鉴于天基观测的优点，得到了越来越多的重视。

天基观测在完成目标的探测识别时，往往依赖于大量的目标大小、形状和姿态随目标运动变化的真实序列图像源。由于技术因素的制约，在现有条件下无法用真实空间环境进行大量的试验并获取试验图像数据，阻碍着天基观测技术的发展。因此，利用计算机仿真技术对天基观测系统的模拟具有非常重要的现实意义。

仿真是对现实系统的某一层次抽象属性的模仿，是以计算机技术为基础，以控制论与相似原理为方法，借助系统模型对现实系统进行解析的一门综合性技术。计算机仿真技术是以多学科与理论为基础，以计算机及其相应的软件为工具，通过虚拟试验的方法分析和解决问题的综合性技术。计算机仿真大致经历了模拟机仿真、模拟—数字混合机仿真和数字机仿真几个阶段。随着并行处理技术和集成电路的发展，数字机已成为计算机仿真的主流。并以在机械制造、航空航天、交通运输、船舶工程、军事模拟等领域得到了广泛的应用，并且受到了越来越多的关注和重视。

可视化技术可以很好的表征天基观测模拟的结果。可视化技术是利用计算机图像学和图像处理技术，将数据转换成图像或图形在计算机中显示出来，并进行交互处理的方法和技术。随着可视化技术的发展，现阶段已经形成了很多可视化工具，其中GL的OpenGL已被认为是高性能图形和交互式视景处理的标准。其中观测结果输出模块主要通过OpenGL实现。

现阶段对天基观测的研究往往是卫星观测平台和观测载荷单独研究和模拟，包含整个天基观测过程的各个对象的研究和模拟相对较少。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种面向卫星目标和恒星目标的天基观测模拟系统及方法，在以整个天基观测物理过程模拟为出发点，构建和模拟包含观测卫星、观测载荷、目标卫星、恒星等各个模型的天基观测过程，并动态输出置信度高的天基观测模拟结果。

本发明技术解决方案：一种面向卫星目标和恒星目标的天基观测模拟系统，包括恒星数据库读取模块、卫星动力学仿真类库、卫星初始参数配置模块、观测卫星动力学仿真与控制、目标卫星动力学仿真与控制、观测卫星载荷转台模拟模块、目标可见性判断模块、观测卫星载荷成像模拟、观测结果模拟输出模块；其中：

恒星数据库读取模块，读取真实星表数据并将星表的经度和纬度信息转换为地心惯性系下的位置矢量信息，记录每颗星的位置矢量和星等信息，提供给目标可见性判断模块；

卫星动力学仿真类库，以面向对象的方式提供不同精度动力学模型和不同精度的数值积分方法的卫星轨道和姿态动力学仿真的功能，供观测卫星的动力学仿真与控制模块和目标卫星的动力学仿真与控制模块调用，可复用性和可扩展性高；