[发明专利]卫星仿真系统及卫星仿真方法

说明书

本发明涉及卫星仿真系统及卫星仿真方法，该卫星仿真系统包括卫星星务模型模块、虚拟卫星外设接口模块、调度接口模块、虚拟卫星单机模型模块和空间环境模型模块，卫星星务模型模块的构建方法包括：去除卫星星务软件中的操作系统和虚拟化映射卫星星务软件中的硬件读写接口；虚拟卫星外设接口模块包括用于交换卫星星务模型模块和虚拟卫星单机模型模块之间数据的虚拟卫星外设接口数据结构体；调度接口模块用于获取并转发卫星星务模型模块和虚拟卫星单机模型模块之间的数据；空间环境模型模块用于模拟卫星所在的空间环境，虚拟卫星单机模型模块用于模拟卫星单机和/或分系统在空间环境下的功能和内部逻辑。本发明可以提升卫星仿真系统的仿真速率。

技术领域

本发明主要涉及卫星仿真技术领域，具体地涉及一种卫星仿真系统及卫星仿真方法。

背景技术

卫星的数字化仿真技术正在不断发展，可以使用卫星仿真系统来模拟卫星任务的准备阶段和执行阶段等。随着卫星的任务种类越来越复杂，卫星进入任务前的准备时间以及执行任务流程的时间可能越来越长，通常需要数小时甚至更长时间，若卫星仿真系统采用1倍速的仿真速率来模拟卫星的工作情况，会导致卫星仿真系统的使用者需要等待较长时间才能完成整个卫星仿真任务，严重影响卫星研究人员的工作效率，因此在实际使用卫星仿真系统的过程中，希望卫星仿真系统能有较快的仿真速率。

现有的卫星仿真系统主要基于虚拟CPU的方式实现，在虚拟CPU内加载卫星星务软件以模拟真实的卫星状态。但是基于虚拟CPU的卫星仿真系统，其仿真速率基本为1至2倍速，卫星仿真系统的使用者在完整的卫星仿真任务中仍然要花费大量时间，存在卫星仿真系统的仿真速率过于低下，影响卫星研究人员工作效率的问题。

发明内容

本申请所要解决的技术问题是提供一种卫星仿真系统及卫星仿真方法，可以提升卫星仿真系统的仿真速率。

本申请为解决上述技术问题而采用的技术方案是一种卫星仿真系统，包括卫星星务模型模块、虚拟卫星外设接口模块、调度接口模块、虚拟卫星单机模型模块以及空间环境模型模块，其中，卫星星务模型模块的构建方法包括：去除卫星星务软件中的操作系统以及虚拟化映射卫星星务软件中的硬件读写接口；虚拟卫星外设接口模块包括虚拟卫星外设接口数据结构体，虚拟卫星外设接口数据结构体用于交换卫星星务模型模块和虚拟卫星单机模型模块之间的数据；调度接口模块用于获取并转发卫星星务模型模块和虚拟卫星单机模型模块之间的数据；空间环境模型模块用于模拟卫星所在的空间环境，虚拟卫星单机模型模块用于模拟卫星单机和/或分系统在空间环境下的功能和内部逻辑。

在本申请的一实施例中，卫星星务模型模块包括虚拟内部寄存器单元和虚拟星务时钟单元，卫星星务模型模块的构建方法还包括：将卫星星务软件的内部寄存器地址设置为数组，并生成虚拟内部寄存器单元；将卫星星务软件中每个分系统的线程设置为函数，每个分系统的初始化函数仅执行一次；将卫星星务软件中读写数据的方式设置为从虚拟卫星外设接口模块读写；将卫星星务软件中通过中断触发的数据读写操作重新设置为当数据准备完成时直接触发数据读写操作；构建用于维护星上时的虚拟星务时钟，并生成虚拟星务时钟单元；将卫星星务软件的存储模式设置为小端模式；以及将修改后的卫星星务软件编译为动态链接库以生成卫星星务模型模块。

在本申请的一实施例中，虚拟卫星外设接口数据结构体包括是否已更新标志、数据指针地址以及数据有效长度字段，根据虚拟卫星外设接口数据结构体交换卫星星务模型模块和虚拟卫星单机模型模块之间的数据的过程包括：当卫星星务模型模块向虚拟卫星单机模型模块发送命令时，虚拟卫星外设接口模块执行以下步骤：根据命令的实际长度为虚拟卫星外设接口数据结构体中的数据指针申请相应大小的内存，并将命令的实际长度赋值给数据有效长度字段；将命令的内容拷贝至数据指针指向的内存中；将是否已更新标志设置为已更新。