[發(fā)明專(zhuān)利]基于節(jié)點(diǎn)-支路耦合矩陣的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)仿真系統(tǒng)的頂層建模

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011575576.2
• 申請(qǐng)日: 2020-12-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112580220A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周治國(guó)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06F30/20
• 分類(lèi)號(hào): G06F30/20
• 代理公司: 北京盛凡智榮知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11616
• 代理人: 孫莉莉

1.一種基于節(jié)點(diǎn)-支路耦合矩陣的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)仿真系統(tǒng)的頂層建模方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：將物理實(shí)體衛(wèi)星和虛擬仿真衛(wèi)星中的狀態(tài)量統(tǒng)一抽象為“數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)”(DataNode)，將信息處理、信息傳輸?shù)刃畔h(huán)節(jié)抽象為“信息支路”(Cyber Branch)，其首末端節(jié)點(diǎn)分別為輸入與輸出數(shù)據(jù)，其支路特性方程為輸入與輸出之間的映射算子；

步驟2：為統(tǒng)一建模，研究中可將數(shù)據(jù)模塊宏觀地分為兩個(gè)大類(lèi)：數(shù)據(jù)傳輸模塊與數(shù)據(jù)處理模塊。這兩類(lèi)模塊并不是相互獨(dú)立，而是通過(guò)相互交換的信息緊密耦合。在控制環(huán)節(jié)，模塊的數(shù)據(jù)輸出將匯集為一個(gè)總的信息池，它將作為另一些模塊的數(shù)據(jù)源。這類(lèi)模塊定義為“數(shù)據(jù)母線(xiàn)”模塊。將以上三類(lèi)模塊(數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)母線(xiàn))建模為從數(shù)據(jù)信息到輸出數(shù)據(jù)的映射，具體做如下處理：

步驟2.1：不同數(shù)據(jù)元件間的數(shù)據(jù)交互過(guò)程均被統(tǒng)一定義為數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程可以視為不同數(shù)據(jù)元件間的信息映射。與數(shù)據(jù)傳輸相對(duì)，數(shù)據(jù)處理過(guò)程只在某個(gè)數(shù)據(jù)元件內(nèi)執(zhí)行。通過(guò)計(jì)算、優(yōu)化等過(guò)程，數(shù)據(jù)處理模塊的輸入數(shù)據(jù)可轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的結(jié)果并予以輸出；

步驟2.2：數(shù)據(jù)母線(xiàn)模塊可以是一個(gè)虛擬的數(shù)據(jù)模塊，存在于數(shù)據(jù)傳輸支路與數(shù)據(jù)處理支路的接口位置，在實(shí)際系統(tǒng)中并不對(duì)應(yīng)任何信息功能。但其為前兩類(lèi)模塊提供了數(shù)據(jù)接口，從而使各模塊通過(guò)數(shù)據(jù)交互相互耦合，形成一個(gè)完整的數(shù)據(jù)模型網(wǎng)；

步驟2.3：各類(lèi)數(shù)據(jù)元件通過(guò)一定的規(guī)律連接在一起，使系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，這種連接關(guān)系即被定義為系統(tǒng)拓?fù)洌?/p>

步驟3：結(jié)合數(shù)據(jù)網(wǎng)的特性，利用有向拓?fù)鋱D對(duì)各數(shù)據(jù)元件的連接關(guān)系進(jìn)行描述，進(jìn)一步將其等價(jià)轉(zhuǎn)換為節(jié)點(diǎn)-支路耦合矩陣；

進(jìn)一步地，所述一種基于節(jié)點(diǎn)-支路耦合矩陣的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)仿真系統(tǒng)的頂層建模方法，其特征在于：根據(jù)步驟2，對(duì)某個(gè)控制系統(tǒng)，若其數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)包含N個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)(D₁...D_N)，K條數(shù)據(jù)傳輸支路(b₁...b_K)、L條數(shù)據(jù)處理支路(b_K+1...b_K+L)和M條數(shù)據(jù)池支路(b_K+L+1...b_K+L+M)，則節(jié)點(diǎn)-支路耦合矩陣A的階數(shù)為N×(K+L+M)。

進(jìn)一步地，所述一種基于節(jié)點(diǎn)-支路耦合矩陣的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)仿真系統(tǒng)的頂層建模方法，其特征在于：根據(jù)步驟3，采用耦合矩陣A，信息空間與物理空間數(shù)據(jù)的傳輸與處理在對(duì)應(yīng)的模塊中得到統(tǒng)一描述，不同空間的數(shù)據(jù)模型交互得到統(tǒng)一耦合，進(jìn)而完成衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)數(shù)字孿生系統(tǒng)的頂層建模。

A中元素定義如下：

按此定義，矩陣A的結(jié)構(gòu)為：