CN109087552B - 一种航天器运控模拟训练系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种航天器运控模拟训练系统，所述航天运控模拟训练系统包括运控任务中心分系统、接口服务分系统、控制管理分系统和数据仿真与验证分系统，本发明科学合理，使用安全方便，本发明采用分布式结构和模块化设计，建成后的系统可以根据训练任务的需要进行灵活的配置，适应多种任务需求，运控任务中心分系统承担典型侦查卫星的运控岗位训练任务，数据仿真与验证分系统完成各类数据的生成以及运控方案的推演验证工作，控制管理子系统主要完成系统运行模拟设定、任务场景设定和岗位配置等功能，担任导调职能，接口服务分系统可以与军事模拟训练中心其他系统的信息交换与服务，实现大系统演练。
Description
技术领域
本发明涉及航天器模拟训练技术领域，具体为一种航天器运控模拟训练系统。
背景技术
随着我国航天事业的快速发展，在轨运行航天器数量持续增加，航天器对应的地面运控中心在航天器日常运行中的业务量和复杂度也在持续增加，另外，我军向联合作战的作战模式转变，对航天运控中心的快速响应操作也提出了新的要求，如何响应上述变化，实现对航天器运控任务组织指挥管理人员、专业岗位技术人员进行训练，使其能够适应以联合作战为背景的航天运控管理岗位是一个亟待解决的问题，所以，人们急需一种新型航天器运控模拟训练系统来解决上述问题。
发明内容
本发明提供一种航天器运控模拟训练系统，可以有效解决上述背景技术中提出的航天器对应的地面运控中心在航天器日常运行中的业务量和复杂度在增加和如何对航天运控中心的快速响应操作的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种航天器运控模拟训练系统，所述航天运控模拟训练系统包括运控任务中心分系统、接口服务分系统、控制管理分系统和数据仿真与验证分系统。
根据上述技术方案，所述运控任务中心分系统包括汇集分发子系统、侦查任务推演子系统、任务规划子系统、荷载控制子系统、数据处理子系统和指挥显示子系统。
根据上述技术方案，所述数据仿真和验证分系统包括数据仿真模拟子系统和任务仿真推演子系统。
根据上述技术方案，所述汇集分发子系统研制数据汇集分发软件，完成系统内信息交换任务，接收转发多方向遥测信息，接收转发航天器运控模拟训练系内各分系统之间交换的控制指令、预处理后数据和指显数据，所述侦查任务推演子系统研制三类侦察卫星的侦察任务推演软件，可以根据卫星资源对输入需求进行任务预规划，形成初步的卫星侦察计划，为需求筹划会商提供依据，所述任务规划子系统研制三类侦察卫星的任务规划软件，根据需求、空间资源状态、测控资源状态和数传接收站状态，完成运控任务的方案制定，包括卫星使用方案、测控方案和数传方案，所述荷载控制子系统研制三类侦察卫星的载荷控制软件，对各单星任务进行计划编排和指令编排，根据卫星运行轨道、待观测目标位置、载荷姿态和太阳位置信息，在一定的约束条件的情况下生成有效载荷开关机时间、侧摆角度和数传时间信息，并编排成相应的指令，所述指挥显示子系统研制综合显示平台软件，能够完成航天器测控信息、测控网运行状态信息、航天器效能状态信息和空间态势信息进行综合显示，按照任务需求完成重大事件和任务节点等显示处理，能够检索和管理维护遥测数据、指令信息、日志信息、运行状态信息和常数数据，所述数据处理子系统包括遥测数据处理模块和载荷数据处理模块，所述遥测数据处理模块对综合遥测数据进行实时快速挑帧和拼接，提取飞行器轨道数据、工作状态和载荷状态数据，发送到指挥显示子系统，所述载荷数据处理模块主要完成典型卫星数据的处理，能够按帧处理解压后的图像文件，进行图像恢复。
根据上述技术方案，所述接口服务分系统研制接口服务软件，完成与航天器长管系统和实装设备的接口转换工作，将接收到的长管系统的遥测数据和实装设备的数传数据封装为模训系统的内部数据格式，输入到汇集分发子系统。
根据上述技术方案，所述控制管理分系统研制控制管理软件，利用该软件完成系统运行所需参数的配置，包括运行模式设定、任务场景设定、岗位设定和网络资源配置，提供系统运行过程中关键事件和状态信息管理功能。
根据上述技术方案，所述数据仿真模拟子系统研制数据仿真软件，对系统运行的各类数据进行仿真模拟，包括各卫星轨道和姿态模拟、载荷运行状态模拟、遥测数据模拟、载荷数据模拟和地面站状态模拟，所述任务仿真推演子系统采用二维和三维方式对制定运控方案进行仿真推演，实时显示卫星运行状态模拟和侦察覆盖效果。
根据上述技术方案，所述航天运控模拟训练系统的系统模式包括独立运行模式、协同运行模式和数据流及控制流，所述独立运行模式是指航天器运控模拟训练系统不依赖外部系统支撑，利用系统内部的数据仿真与验证分系统模拟卫星长管系统和数传站等系统，独立开展运控模拟中心业务训练工作，所述协同运行模式是指航天器运控模拟训练系统与外部系统互联互通构成数传站、长管系统和运控系统大回路，联合开展全系统业务工作，运控模拟训练系统利用数传站和长管系统传来的数据完成本系统业务工作后将运控中心的产品送往系统外其他系统，协同运行模式下，数据仿真与验证分系统中的数据仿真验证软件不工作，由接口服务器分系统完成本系统与系统外的数据交互转换工作后，其余工作流程和工作内容与独立运行模式一致。
根据上述技术方案，所述数据流及控制流包括接口服务软件、数据汇集分发软件、数据模拟软件、遥测数据处理软件、方案仿真推演验证软件、载荷数据处理软件、轨道预报软件、侦查任务推演软件、载荷控制软件、任务规划软件、控制管理软件和综合显示平台软件，所述接口服务软件、数据汇集分发软件、遥测数据处理软件和载荷数据处理软件以驻留服务方式运行于服务器上，由具有系统级权限的用户启动后自动运行，无需人员干涉，所述数据模拟软件、方案仿真推演验证软件、轨道预报软件、侦查任务推演软件、载荷控制软件、任务规划软件、控制管理软件和综合显示平台软件运行于图形工作站或微机工作站上，用户通过综合显示平台软件进行身份认证后，根据各自权限有控制管理软件启动运行对应权限的业务软件。
与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明科学合理，使用安全方便，本发明采用分布式结构和模块化设计，建成后的系统可以根据训练任务的需要进行灵活的配置，适应多种任务需求，实现航天器运控任务的组织指挥、需求受理、需求筹划、任务规划、卫星控制和状态分析等岗位的模拟训练，本系统可以根据运控技术的发展和训练任务的需要进行功能扩展和技术升级，运控任务中心分系统承担典型侦查卫星的运控岗位训练任务，数据仿真与验证分系统完成各类数据的生成以及运控方案的推演验证工作，控制管理子系统主要完成系统运行模拟设定、任务场景设定和岗位配置等功能，担任导调职能，接口服务分系统可以与军事模拟训练中心其他系统的信息交换与服务，实现大系统演练，也可以与实装设备的接口，已有的测控设备和部队实装设备通过该接口能够接入航天器运控模拟训练系统。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
在附图中：
图1是本发明系统的结构示意图；
图2是本发明系统基本构成单元的结构示意图；
图3是本发明系统数据流的结构示意图；
图4是本发明系统控制流的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例：如图1-4所示，本发明提供一种技术方案，一种航天器运控模拟训练系统，航天运控模拟训练系统包括运控任务中心分系统、接口服务分系统、控制管理分系统和数据仿真与验证分系统。
根据上述技术方案，运控任务中心分系统包括汇集分发子系统、侦查任务推演子系统、任务规划子系统、荷载控制子系统、数据处理子系统和指挥显示子系统。
根据上述技术方案，数据仿真和验证分系统包括数据仿真模拟子系统和任务仿真推演子系统。
根据上述技术方案，汇集分发子系统研制数据汇集分发软件，完成系统内信息交换任务，接收转发多方向遥测信息，接收转发航天器运控模拟训练系内各分系统之间交换的控制指令、预处理后数据和指显数据，侦查任务推演子系统研制三类侦察卫星的侦察任务推演软件，可以根据卫星资源对输入需求进行任务预规划，形成初步的卫星侦察计划，为需求筹划会商提供依据，任务规划子系统研制三类侦察卫星的任务规划软件，根据需求、空间资源状态、测控资源状态和数传接收站状态，完成运控任务的方案制定，包括卫星使用方案、测控方案和数传方案，荷载控制子系统研制三类侦察卫星的载荷控制软件，对各单星任务进行计划编排和指令编排，根据卫星运行轨道、待观测目标位置、载荷姿态和太阳位置信息，在一定的约束条件的情况下生成有效载荷开关机时间、侧摆角度和数传时间信息，并编排成相应的指令，指挥显示子系统研制综合显示平台软件，能够完成航天器测控信息、测控网运行状态信息、航天器效能状态信息和空间态势信息进行综合显示，按照任务需求完成重大事件和任务节点等显示处理，能够检索和管理维护遥测数据、指令信息、日志信息、运行状态信息和常数数据，数据处理子系统包括遥测数据处理模块和载荷数据处理模块，遥测数据处理模块对综合遥测数据进行实时快速挑帧和拼接，提取飞行器轨道数据、工作状态和载荷状态数据，发送到指挥显示子系统，载荷数据处理模块主要完成典型卫星数据的处理，能够按帧处理解压后的图像文件，进行图像恢复。
根据上述技术方案，接口服务分系统研制接口服务软件，完成与航天器长管系统和实装设备的接口转换工作，将接收到的长管系统的遥测数据和实装设备的数传数据封装为模训系统的内部数据格式，输入到汇集分发子系统。
根据上述技术方案，控制管理分系统研制控制管理软件，利用该软件完成系统运行所需参数的配置，包括运行模式设定、任务场景设定、岗位设定和网络资源配置，提供系统运行过程中关键事件和状态信息管理功能。
根据上述技术方案，数据仿真模拟子系统研制数据仿真软件，对系统运行的各类数据进行仿真模拟，包括各卫星轨道和姿态模拟、载荷运行状态模拟、遥测数据模拟、载荷数据模拟和地面站状态模拟，任务仿真推演子系统采用二维和三维方式对制定运控方案进行仿真推演，实时显示卫星运行状态模拟和侦察覆盖效果。
根据上述技术方案，航天运控模拟训练系统的系统模式包括独立运行模式、协同运行模式和数据流及控制流，独立运行模式是指航天器运控模拟训练系统不依赖外部系统支撑，利用系统内部的数据仿真与验证分系统模拟卫星长管系统和数传站等系统，独立开展运控模拟中心业务训练工作，协同运行模式是指航天器运控模拟训练系统与外部系统互联互通构成数传站、长管系统和运控系统大回路，联合开展全系统业务工作，运控模拟训练系统利用数传站和长管系统传来的数据完成本系统业务工作后将运控中心的产品送往系统外其他系统，协同运行模式下，数据仿真与验证分系统中的数据仿真验证软件不工作，由接口服务器分系统完成本系统与系统外的数据交互转换工作后，其余工作流程和工作内容与独立运行模式一致。
根据上述技术方案，数据流及控制流包括接口服务软件、数据汇集分发软件、数据模拟软件、遥测数据处理软件、方案仿真推演验证软件、载荷数据处理软件、轨道预报软件、侦查任务推演软件、载荷控制软件、任务规划软件、控制管理软件和综合显示平台软件，接口服务软件、数据汇集分发软件、遥测数据处理软件和载荷数据处理软件以驻留服务方式运行于服务器上，由具有系统级权限的用户启动后自动运行，无需人员干涉，数据模拟软件、方案仿真推演验证软件、轨道预报软件、侦查任务推演软件、载荷控制软件、任务规划软件、控制管理软件和综合显示平台软件运行于图形工作站或微机工作站上，用户通过综合显示平台软件进行身份认证后，根据各自权限有控制管理软件启动运行对应权限的业务软件。
基于上述，本发明的优点在于：本发明采用分布式结构和模块化设计，建成后的系统可以根据训练任务的需要进行灵活的配置，适应多种任务需求，实现航天器运控任务的组织指挥、需求受理、需求筹划、任务规划、卫星控制和状态分析等岗位的模拟训练，本系统可以根据运控技术的发展和训练任务的需要进行功能扩展和技术升级，运控任务中心分系统承担典型侦查卫星的运控岗位训练任务，数据仿真与验证分系统完成各类数据的生成以及运控方案的推演验证工作，控制管理子系统主要完成系统运行模拟设定、任务场景设定和岗位配置等功能，担任导调职能，接口服务分系统可以与军事模拟训练中心其他系统的信息交换与服务，实现大系统演练，也可以与实装设备的接口，已有的测控设备和部队实装设备通过该接口能够接入航天器运控模拟训练系统。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种航天器运控模拟训练系统，其特征在于：所述航天运控模拟训练系统包括运控任务中心分系统、接口服务分系统、控制管理分系统和数据仿真与验证分系统；
所述航天运控模拟训练系统的系统模式包括独立运行模式、协同运行模式和数据流及控制流；
所述运控任务中心分系统包括汇集分发子系统、侦查任务推演子系统、任务规划子系统、荷载控制子系统、数据处理子系统和指挥显示子系统；
所述汇集分发子系统研制数据汇集分发软件，完成系统内信息交换任务，接收转发多方向遥测信息，接收转发航天器运控模拟训练系内各分系统之间交换的控制指令、预处理后数据和指显数据，所述侦查任务推演子系统研制三类侦察卫星的侦察任务推演软件，可以根据卫星资源对输入需求进行任务预规划，形成初步的卫星侦察计划，为需求筹划会商提供依据，所述任务规划子系统研制三类侦察卫星的任务规划软件，根据需求、空间资源状态、测控资源状态和数传接收站状态，完成运控任务的方案制定，包括卫星使用方案、测控方案和数传方案，所述荷载控制子系统研制三类侦察卫星的载荷控制软件，对各单星任务进行计划编排和指令编排，根据卫星运行轨道、待观测目标位置、载荷姿态和太阳位置信息，在一定的约束条件的情况下生成有效载荷开关机时间、侧摆角度和数传时间信息，并编排成相应的指令，所述指挥显示子系统研制综合显示平台软件，能够完成航天器测控信息、测控网运行状态信息、航天器效能状态信息和空间态势信息进行综合显示，按照任务需求完成重大事件和任务节点等显示处理，能够检索和管理维护遥测数据、指令信息、日志信息、运行状态信息和常数数据，所述数据处理子系统包括遥测数据处理模块和载荷数据处理模块，所述遥测数据处理模块对综合遥测数据进行实时快速挑帧和拼接，提取飞行器轨道数据、工作状态和载荷状态数据，发送到指挥显示子系统，所述载荷数据处理模块主要完成典型卫星数据的处理，能够按帧处理解压后的图像文件，进行图像恢复。
2.根据权利要求1所述的一种航天器运控模拟训练系统，其特征在于：所述数据仿真和验证分系统包括数据仿真模拟子系统和任务仿真推演子系统。
3.根据权利要求1所述的一种航天器运控模拟训练系统，其特征在于：所述接口服务分系统研制接口服务软件，完成与航天器长管系统和实装设备的接口转换工作，将接收到的长管系统的遥测数据和实装设备的数传数据封装为模训系统的内部数据格式，输入到汇集分发子系统。
4.根据权利要求1所述的一种航天器运控模拟训练系统，其特征在于：所述控制管理分系统研制控制管理软件，利用所述控制管理软件完成系统运行所需参数的配置，包括运行模式设定、任务场景设定、岗位设定和网络资源配置，提供系统运行过程中关键事件和状态信息管理功能。
5.根据权利要求2所述的一种航天器运控模拟训练系统，其特征在于：所述数据仿真模拟子系统研制数据仿真软件，对系统运行的各类数据进行仿真模拟，包括各卫星轨道和姿态模拟、载荷运行状态模拟、遥测数据模拟、载荷数据模拟和地面站状态模拟，所述任务仿真推演子系统采用二维和三维方式对制定运控方案进行仿真推演，实时显示卫星运行状态模拟和侦察覆盖效果。
6.根据权利要求1所述的一种航天器运控模拟训练系统，其特征在于：所述独立运行模式是指航天器运控模拟训练系统不依赖外部系统支撑，利用系统内部的数据仿真与验证分系统模拟卫星长管系统和数传站等系统，独立开展运控模拟中心业务训练工作，所述协同运行模式是指航天器运控模拟训练系统与外部系统互联互通构成数传站、长管系统和运控系统大回路，联合开展全系统业务工作，运控模拟训练系统利用数传站和长管系统传来的数据完成本系统业务工作后将运控中心的产品送往系统外其他系统，协同运行模式下，数据仿真与验证分系统中的数据仿真验证软件不工作，由接口服务器分系统完成本系统与系统外的数据交互转换工作后，其余工作流程和工作内容与独立运行模式一致。
7.根据权利要求6所述的一种航天器运控模拟训练系统，其特征在于：所述数据流及控制流包括接口服务软件、数据汇集分发软件、数据模拟软件、遥测数据处理软件、方案仿真推演验证软件、载荷数据处理软件、轨道预报软件、侦查任务推演软件、载荷控制软件、任务规划软件、控制管理软件和综合显示平台软件，所述接口服务软件、数据汇集分发软件、遥测数据处理软件和载荷数据处理软件以驻留服务方式运行于服务器上，由具有系统级权限的用户启动后自动运行，无需人员干涉，所述数据模拟软件、方案仿真推演验证软件、轨道预报软件、侦查任务推演软件、载荷控制软件、任务规划软件、控制管理软件和综合显示平台软件运行于图形工作站或微机工作站上，用户通过综合显示平台软件进行身份认证后，根据各自权限有控制管理软件启动运行对应权限的业务软件。
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