基于航天测控的实时仿真系统设计

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1、第30卷第2期2011年4月飞行器测控学报Jou肺aIofSpacecraftTT&CT卵hnoJog)rV01．30No．2Apr．2011基于航天测控的实时仿真系统设计。李祥明，李永刚，郭力兵，茅文浩，吴关鹏(中国卫星海上测控部·江苏江阴·214431)摘要：航天器发射试验具有高风险性，而承担航天器测控的测控系统规模庞大、关系复杂，其测控设备、软件的正确性关系列试验成败。仿真技术的广泛应用，使设备、软件的正确性在发射任务前就可以得到充分验证，从而提高发射试验的安全性。以航天器试验任务为背景设计的实时仿真系统，在航天测量船

2、上得到了成功应用，取得了良好的效果。关键词：航天测控；实时仿真；软件设计中图分类号：TP391．9；V556文献标识码：A文章编号：1674—5620(2011)02一0009一06DesignofaReal—timeAerospaceTT＆CSimulationSystemLIXiangming，LIYonggang，GUOLibing，MAOWenhao，WUGuanpeng(ChinaSatelliteMa“timeTT&CDe阳rtment，Jiangyin。JiangsuProvince214431)Abstrac

3、t：SpacecraftlaunchesinvoIveconstantrisksandlaunchsuppoftTT＆Csystemsareoftenoflargescaleandhighcomplexity．Therefore，functionalreliabilityofthehardwareandsoftwareofTT&Csystemsisofcriticalim—ponancetothesuccessofaspacecraftlaunchmission．I垤akinggooduseofsimulationtechn

4、ology，thefunctiomlre—liabilityofthehardwareandsoftwareofasystemcanbefullyverifiedbeforemissions．Areal．timesimulationsys—temisdesjgnedtomeetrequirementsofspacecraftlaunchIIlissionsanditissuccessfullyusedinspaceinstrumenta—tionships．Keywm心：AerospaceTT&C；Real—timesimu

5、lation；SoftwareDesignO引言仿真是借助计算机、软件及其他硬件设备，通过模型对系统进行研究的方法。实时仿真是在仿真过程中充分考虑系统中各仿真部件的时间同步、时序关系、实时算法和各类对象性能的基础上对系统动态运行状态仿真的技术，能够直接作用于被控对象，使被控对象的性能得到直接验证和有效评估[1]。实时仿真系统的这一特性使其在各领域得到广泛的应用。航天系统由于技术新、规模庞大及关系复杂等特性，其高风险性众所周知，航天测控系统中设备、软件的正确性和可靠性也越来越多地影响着航天系统的整体性能，关乎全局成败。航天测量

6、船承担航天器海上弧段的测控任务，具有机动性强、测控弧段覆盖率高等优势。但由于航天测量船长期海上作业，测控设备在颠簸、潮湿、盐雾等影响下，性能时常发生变化，故障相对较多。航天测量船的测控软件由于在动态环境下进行测控，其复杂性更高。因此，如何有效动态验证测控设备及软件的正确性成为一个关键性问题，而实时仿真技术则是解决这一问题的有效手段。1航天测控实时仿真系统体系结构航天测控实时仿真系统的主要功能是根据航天系统的组成及功能，利用实时仿真技术对各组成部件建立相应仿真模型。模拟在实时航天器发射任务中的航天器飞行轨道、姿态和各类参数，以

7、及测控系统在测控过程中的设备跟踪状态，以达到对测控设备及软件的验证效果。实时仿真系统由硬件系统和相应的软件系统组成。1．1硬件系统体系结构航天任务系统通常包括航天发射场、火箭与运载系统、测控系统、通信系统、航天器及有效载荷等[2]，每个测控站(船)包含多种测控设备。为实现·收稿日期：2010一07—26；修回日期：2010—11～15第一作者简介：李祥明(1970一)，男．高级工程师，主要从事海上航天洲控软件总体工作lE．mil：guoguo-Ieo@163．com10飞行器测控学报第30卷系统的仿真，需要由多个仿真部件分别

8、完成大信息量的仿真，以满足实时性的要求，因此相应的仿真系统也包含仿真多种不同功能的对象部件。为了解决多种仿真部件组成硬件仿真平台、完成多种仿真功能的大系统工作协调问题，本系统通过网络将各仿真部件及数据库连接起来，采用集中控制和分布仿真相结合的方式对各类测控信息进行仿真，各仿真部件间采用TC