[发明专利]一种北斗卫星自主导航平行仿真模拟方法与系统

说明书

本发明公开了一种北斗卫星自主导航平行仿真模拟方法与系统，方法包括以下步骤：构建具有工程代表性的仿真系统；开发两种模式的星间链路数据来源，其一为数学仿真得到的模拟星间测量数据，其二为外部离线加载的真实工程在轨卫星的星间测量数据；按照试验目的，进行自主导航试验。北斗卫星自主导航平行仿真模拟统包括仿真调度运行模块、仿真模型库、场景配置模块、监控与显示模块、性能评估模块、在轨工程数据库和星间链路用表数据库。本申请进行的的自主导航试验结果可信性高，能够用于北斗工程系统自主导航算法的试验验证及优化，除了复现北斗工程系统的状态之外，还具有灵活扩展的能力，为自主导航算法的评估和算法迭代优化提供了强大的手段。

技术领域

本发明涉及卫星导航技术领域，尤其涉及一种北斗卫星自主导航平行仿真模拟方法与系统。

背景技术

北斗卫星导航系统作为重要的战略性资源，已经在军事和国民经济建设各个方面扮演着越来越重要的角色。目前，各种卫星导航系统的正常运行都是通过地面控制来实现的，如果地面设备发生故障或者被摧毁，导航系统的性能将大幅下降甚至是不能提供服务。因此，基于星间链路技术的卫星导航系统自主导航技术应运而生，它的出现有助于提高卫星导航系统的安全性与自主生存能力。我国的北斗系统目前也具备自主导航的能力，但是由于北斗导航卫星上的星载计算机处理器运算能力较低，在工程中需要不断的迭代优化自主导航算法的设计，并且要综合考虑工程约束和输出电文的精度。需要建设具备真实工程系统约束条件的自主导航算法试验验证系统，从而降低工程实施风险、并提供算法优化验证的手段。

目前，已知的对北斗卫星导航系统自主导航算法进行验证的系统，要么是为了学术研究而搭建的针对理想条件的仿真平台，缺乏对实际工程系统约束的考虑（文献1：曹辉．基于星间测量的星座自主导航研究与半物理仿真系统实现[D]．南京：南京航空航天大学，2009）；要么是搭建的半实物模拟系统用于对单台卫星关键单机的测试，缺乏系统级对全系统全星座要素条件的自主导航算法的验证（文献2：贾卫松等．北斗全球系统自主导航地面模拟系统设计与实现[J]．航天器工程，2017，26（3）：105-111）。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种北斗卫星自主导航平行仿真模拟方法与系统。可以最大程度的逼近北斗工程系统的状态，进而保证仿真试验结果可信，能够灵活的用于北斗工程系统的关键技术试验验证及优化、工程卫星流程的检验及优化等任务。

根据本发明的一个方面，提供一种北斗卫星自主导航平行仿真模拟方法,包括以下步骤：

S1、根据贴近工程系统实际状态的要求，构建具有工程代表性的仿真系统，其中，所述的仿真系统的卫星系统模型的接口应当遵循工程的接口控制文件定义、并且具备真实工程卫星系统的处理流程、可以输出并存储内部的关键数据信息便于评估分析、内部的自主导航算法模块能够灵活的加载与配置；

S2、根据系统灵活性要求，开发两种模式的星间链路数据来源，其一为数学仿真得到的模拟星间测量数据，其二为外部离线加载的真实工程在轨卫星的星间测量数据；

S3、按照试验目的，进行自主导航试验，其中，所述的自主导航试验步骤包括：

S101、仿真场景配置。主要配置星座属性、数学仿真属性、仿真起始时刻、仿真时长、星间测量数据来源途径等；

S102、加载本场景对应的星间链路用表，用于指明卫星模型之间的连接关系；

S103、加载自主导航试验所需要初始数据:给每一个参与仿真的卫星节点模型加载自主导航试验所需要的星历参数、星钟参数、群延迟参数、长期预报星历参数、自主导航业务参数等；

S104、仿真启动，仿真系统中的卫星模型开启自主导航功能，按照星间测量数据源的不同，卫星获得星间测量数据。数据来源包括：数学仿真得到的模拟星间测量数据和真实工程在轨卫星的星间测量数据；

S1、仿真结束，对结果进行数据分析评估。