[發明專利]軟件定義的在軌衛星模擬器系統及方法

有效

• 申請號: 201910750003.X
• 申請日: 2019-08-14
• 公開（公告）號: CN110501722B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 楊同智;曾齊;劉廷玉;盛開明;閻珺
• 申請（專利權）人: 上海衛星工程研究所
• 主分類號: G01S19/02
• 分類號: G01S19/02;G01S19/08;G06F30/20
• 代理公司: 上海段和段律師事務所 31334
• 代理人: 李佳俊;郭國中

本發明提供了一種衛星地面應用系統的技術領域內的軟件定義的在軌衛星模擬器系統及設計方法，包括：射頻層、中頻層、軟件層；所述軟件層能夠描述衛星的具體業務，模擬衛星內部數據流，生成星地交互的仿真數據，并通過網絡與所述中頻層的通用基帶設備通信，完成衛星業務仿真數據與中頻信號之間的轉換；所述中頻層負責實現信號制式模擬，所述射頻層負責實現頻點、功率模擬，所述中頻層與所述射頻層配合實現衛星射頻信號的硬件模擬，提供在軌衛星射頻信號模擬的硬件平臺，所述硬件平臺采用通用化設計。本發明通過軟件定義更改實現衛星模擬器的功能重構，提高了衛星模擬器的重用性與研制效率，降低了研制成本，具有良好地工程應用價值。

技術領域

本發明涉及衛星地面應用系統的技術領域，具體地，涉及一種軟件定義的在軌衛星模擬器系統及方法，應用于衛星設計與地面應用系統功能驗證。

背景技術

衛星工程是一項高風險、高投入、高度復雜而又高精度的系統工程，而衛星控制系統是衛星平臺的核心，直接決定了衛星任務成敗，因此國內外各航天機構都非常重視衛星控制系統的地面仿真驗證工作，設計并建立了多種衛星控制仿真系統，在衛星設計和研制中進行了大量的地面仿真和試驗，以確保衛星在軌運行的成功率。

傳統衛星模擬器采用專用硬件設計，無法重用，增大了研制成本，降低了研制效率，此外，在衛星需求分析、方案設計時，會搭建一套純軟件的任務仿真與效能評估系統，對部分設計及任務性能進行仿真驗證，以支持衛星需求分析、方案設計，但該系統采用軟件設計，未接入真實物理系統，未能發揮進一步的工程價值。

經現有技術檢索，中國發明專利號為CN200910137349.9，發明名稱為一種基于氣浮原理的衛星軌道運動地面模擬系統，包括氣浮平臺、放置于該氣浮平臺上的氣足、與該氣足相連接的高壓氣源以及中心引力模擬裝置，該中心引力模擬裝置包括：第一中心軸，垂直安裝于該氣浮平臺中間；第一磁鐵，水平安裝于該第一中心軸上；第二中心軸，垂直安裝于該氣足上；第二磁鐵，水平安裝于該第二中心軸上，且與第一磁鐵磁力的合力作用線通過第一、第二中心軸的連線。應用該系統的方法，包括如下步驟：開通高壓氣源，在氣足與氣浮平臺間產生一層氣膜將衛星模擬器浮起，給衛星模擬器提供一定的運動速度，由中心引力模擬裝置提供衛星模擬器圓周運動的向心力，令衛星模擬器在氣浮平臺上繞固定于氣浮平臺上的中心軸無摩擦轉動。該發明也無法解決衛星模擬器的重用性與研制效率等技術問題。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種軟件定義的在軌衛星模擬器系統及方法。

根據本發明提供的一種軟件定義的在軌衛星模擬器系統，包括：射頻層、中頻層、軟件層；

所述軟件層能夠描述衛星的具體業務，包括綜合電子仿真模塊、導航信息仿真模塊、能源仿真模塊、熱控仿真模塊、機構仿真模塊、姿控仿真模塊、軌控仿真模塊、載荷仿真模塊以及數傳仿真模塊；

所述中頻層負責實現信號制式模擬，由測控、數傳通用基帶設備組成，實現遙測、遙控與數傳中頻信號模擬；

所述射頻層負責實現導航信號接收、頻點與功率模擬；

所述軟件層通過網絡接收所述中頻層的測控綜合基帶發來的遙控數據、所述射頻層的多模導航接收機發來的導航數據，響應遙控指令與導航信息，依據仿真模型模擬衛星內部數據流，生成星地交互的遙測、數傳仿真數據，并通過網絡與所述中頻層的通用測控綜合基帶設備、高碼率數傳基帶設備通信，完成衛星業務仿真數據與中頻信號之間的轉換；

所述中頻層與所述射頻層配合實現衛星測控與數傳射頻信號的硬件模擬，提供在軌衛星射頻信號模擬的硬件平臺，所述硬件平臺實現遙控與導航射頻信號接收、遙測與數傳射頻信號模擬，所述硬件平臺采用通用化設計。

一些實施方式中，所述射頻層包括通用導航接收機與微波組件，所述通用導航接收機采用商用多模多頻導航接收機，所述多模多頻導航接收機可覆蓋不同體制導航信號的接收。