基于HLA的有效载荷任务仿真系统设计

论文摘要

卫星业务运控中心作为空间任务地面应用系统有效载荷地面支持系统的一个重要部分,负责制定任务期间有效载荷的协同工作计划,生成指令序列,监视各有效载荷运行状态,接收飞行器下行的科学数据,交数据处理中心进行处理,供科学家使用。卫星业务运控中心的工作需要大量的监视控制软件和操作人员。为了提高任务前对运控软件的测试强度,构建对操作人员进行演练的仿真环境,加强任务中对制定载荷工作计划的决策支持以及故障监测能力,有必要创建一套有效载荷任务仿真系统。本文详细分析了有效载荷任务仿真系统的应用场景,拓宽了狭义的任务仿真范围,将仿真系统的功能扩展到了任务中的辅助决策和故障对策验证范畴。论文还针对分布式系统所面临的诸多困难进行分析,给出了使用HLA解决这些问题的方案。针对HLA不适宜传输实时大数据量的特点,论文提出了一种将多播技术集成于HLA中的解决方法。针对有效载荷任务仿真系统中大部分的不稳定因素集中在载荷模块的特点,论文提出了一套系统架构方案,将载荷模块内部实现置于非关键点,减小其变化对系统的冲击,允许根据需要对系统中的载荷模块进行配置。应用HLA技术构建系统的最大困难在于时间管理,论文对有效载荷任务仿真系统的时间管理策略进行了深入的研究,提出了一套使用保守时间管理策略的步进法时间管理方式,并引入管理者角色,使得仿真系统可以采用任意的速率进行推进。论文还对每一个联邦成员的内部结构及其所涉及到的技术细节进行了说明,并给出了每一个联邦成员时间推进循环部分的流程图,以便于将来系统的实现。通过对课题的研究,为有效载荷运控系统中任务仿真系统的设计和实现积累了经验。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 选题的背景及意义
• 1.2 国内外的研究现状及相关工作
• 1.3 小结
• 1.4 本文的结构
• 第二章 基本理论和HLA 技术简介
• 2.1 仿真技术
• 2.2 HLA 简介
• 2.2.1 HLA 概要
• 2.2.2 联邦管理服务
• 2.2.3 声明管理服务
• 2.2.4 对象管理服务
• 2.2.5 所有权管理服务
• 2.2.6 时间管理服务
• 2.2.7 数据分发管理服务
• 2.3 小结
• 第三章 有效载荷任务仿真系统建模
• 3.1 卫星系统组成
• 3.2 有效载荷任务仿真系统目标
• 3.3 星上有效载荷工作原理
• 3.4 仿真系统的应用场景
• 3.5 仿真系统的需求与约束
• 3.6 仿真系统总体设计
• 3.7 小结
• 第四章 系统分布式关键技术研究
• 4.1 任务仿真中的分布式课题
• 4.2 如何使用HLA 解决分布式课题
• 4.3 HLA 中的大数据量传输解决方案
• 4.4 小结
• 第五章 系统架构设计
• 5.1 系统静态架构
• 5.1.1 联邦及联邦成员概述
• 5.1.2 联邦对象模型
• 5.1.3 FED 文件
• 5.1.4 数据共享
• 5.2 时间管理
• 5.2.1 HLA 时间管理
• 5.2.2 有效载荷任务仿真系统时间管理
• 5.3 生命周期控制
• 5.3.1 联邦成员的生命周期
• 5.3.2 联邦的生命周期
• 5.3.3 管理者的责任
• 5.3.4 联邦执行流程
• 5.4 系统部署与运行
• 5.5 小结
• 第六章 联邦成员设计
• 6.1 联邦成员通用结构
• 6.1.1 线程
• 6.1.2 事件队列
• 6.1.3 时间推进
• 6.1.4 属性更新
• 6.1.5 状态信息
• 6.2 测控系统联邦成员
• 6.3 轨道姿态联邦成员
• 6.4 数据管理联邦成员
• 6.5 有效载荷联邦成员
• 6.6 系统管理联邦成员
• 6.7 运控流程可视化联邦成员
• 6.8 小结
• 第七章 结论
• 7.1 本文的总结
• 7.2 研究取得的成果
• 7.3 将来工作的展望
• 参考文献
• 发表论文
• 致谢