CN117068405A - 基于cps的数字卫星仿真系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于CPS的数字卫星仿真系统及其方法。数字卫星仿真系统包括连接层组件、转化层组件、认知层组件、控制层组件。控制层组件接收认知层组件的数据，接收用户输入的与数字卫星仿真有关的配置信息，控制分析状态量，生成业务决策，并将业务决策传输给认知层组件。认知层组件接收并处理业务决策，并将业务决策传输至转化层。转化层组件根据业务决策进行数字卫星仿真运行，将业务决策转化为数字卫星仿真指令，并将数字卫星仿真指令传输至连接层组件。连接层组件执行数字卫星仿真指令。本系统具有时间连续性和状态更新离散性，各模块可独立扩展升级，模块调度持续可控，支持卫星半物理测试，支持高速数据流、低速控制流测试。
Description
技术领域
本发明涉及数字卫星仿真测试技术领域，尤其涉及基于CPS的数字卫星仿真技术。
背景技术
数字卫星是一种能够实现各种机载子系统高精度仿真、在轨飞行过程验证和测试演练的系统。它可以根据真实卫星的数据格式生成原始遥测帧，正确执行和响应遥测命令，并且为测控地面测试系统提供真实的遥测帧和外部数据接口。数字卫星系统可以用于验证测控和轨道机动的准确性，以及其他相关的星上载荷任务仿真，为卫星总体设计及测试提供一个真正的操作和验证平台，该平台可以帮助设计者在设计阶段迭代优化设计方案，同时给用户提供更加直观的产品原型。
基于模型的系统工程概念，由国际系统工程学会(International Council onSystems Engineering，INCOSE)于2007年提出。基于模型的系统工程设计是在传统的基于文本的系统工程设计方法上改进而来，充分利用数学模型、传感器实时更新、卫星载荷运行状态历史数据，集成多尺度、多物理量、多功能，实现从数字世界角度对物理系统的完整映射，刻画并反映了真实物理系统的全生命周期的仿真过程。2013年，美国国家航空航天局(National Aeronautics and Space Administration，NASA)开发了MBSE架构[3]，这个数字仿真系统架构运用在立方体卫星(Cube Satellite，CubeSat)、火情预警卫星(FireSatellite，FireSat)。欧洲航天局(European Space Agency，ESA)也在积极将MBSE运用在实际场景中，在伽利略系统借助仿真程序(Galileo System Simulation Facility，GSSF)，达到系统级仿真。
网络物理系统在基于模型的系统工程方法之上，进一步对不同任务的需求和功能进行分析，以特定的任务时间线为横轴，协同调度不同的任务以顺序或并发的形式执行，辅以分配不同的软硬件资源，进一步缩小数字仿真与真实物理系统的差距。
相比之前单一扁平的软硬件系统架构而言，当前所构建的软硬件系统常常具有以下特点：响应式计算、并发运行、反馈控制、实时计算、安全关键型，那么，传统的单一扁平架构就无法适应当前系统设计的要求。因此，美国NSF工业大学的Jay Lee等教授提出了适用于当前软硬件系统发展的CPS(Cyber-Physical Systems，网络物理系统)架构，改架构包括连接层、转换层、网络层、认知层和控制层五层，如图1所示。
发明内容
为了克服上述技术缺陷，本发明的第一个方面提供一种基于CPS的数字卫星仿真系统，其包括：
连接层组件，所述连接层组件用于直接从卫星硬件环境中采集数据并通过网络套接字传输给转化层组件；还用于执行数字卫星仿真指令；
转化层组件，所述转化层组件用于将从连接层组件接收到的数据转化为认知层和控制层的输入；还用于根据业务决策进行数字卫星仿真运行，从而将业务决策转化为数字卫星仿真指令，并将数字卫星仿真指令传输至连接层组件的网络套接字；
认知层组件，所述认知层组件用于接收转化层组件的数据，并为控制层提供中间服务和业务信息支撑；还用于接收并处理业务决策，并将业务决策传输至转化层；
控制层组件，所述控制层组件用于接收认知层组件的数据，接收用户输入的与数字卫星仿真有关的配置信息，控制分析状态量，生成业务决策，并将业务决策传输给认知层组件；
所述数字卫星仿真系统为具有时间连续性和状态更新离散性的混合系统，连接层组件、转化层组件、认知层组件和控制层组件中的每一子系统均使用扩展状态机描述混合系统进程，每一混合系统进程包括输入、输出和状态变量，所述状态变量的对应模式分为开模式和关模式。
进一步地，所述连接层组件包括：
Udp接收模块，所述Udp接收模块采用UDP通信机制，用于接收外部设置，配置数字卫星仿真参数，如卫星轨道、姿态、时间等，以及仿真步长、仿真速度、任务参数等；
任务开始模块，所述任务开始模块采用按钮点击触发或网络命令触发，用于启动任务仿真进程，根据参数定时进行卫星任务周期仿真驱动控制；
GNSS时间模块，所述GNSS时间模块采用外部触发方式，用于接收外部GNSS信号触发，与外部时间同步；
Socket接口模块，所述Socket接口模块采用TCP/IP通信机制，用于仿真模块间TCP/IP通信转发。
进一步地，所述转化层组件包括：
定时器，所述定时器用于定时触发仿真任务，自主判定时间基准为计算机自触发或使用外部GNSS时间模块定时触发，根据仿真频率，自主产生任务仿真启动控制信息；
卫星仿真模块，所述卫星模型仿真模块用于卫星姿态、轨道及任务仿真，调用卫星相机、转台和激光仿真模块，生成各模块间交互数据；
目标仿真模块，所述目标仿真模块用于目标状态仿真，所述目标状态仿真包括目标轨道仿真、目标姿态仿真、目标形状仿真、光谱特性等信息仿真。
进一步地，所述卫星仿真模块包括：
卫星相机仿真模块，所述卫星相机仿真模块用于根据目标模块、相机仿真模块、转台仿真模块和卫星姿态及轨道数据，生成相机观测图像；
卫星转台仿真模块，所述卫星转台仿真模块用于根据任务规划结果、目标检测控制信息，仿真生成转台实时指向角度、角速度信息；
卫星激光仿真模块，所述卫星激光仿真模块用于仿真生成激光测距载荷对目标的测距结果信息，包括距离、时间等。
优选地，根据卫星载荷类型不同，本申请的卫星仿真模块还可增加其它载荷模块。
进一步地，所述认知层组件包括数据仿真驱动线程模块，所述数据仿真驱动线程模块用于根据任务开始模块调用信息，内部按卫星工作流程，调动卫星仿真模块，生成卫星仿真图像及数据。
进一步地，基于CPS的数字卫星仿真系统进一步包括扩展接口，所述扩展接口用于扩展业务模块。
进一步地，所述控制层组件包括用户交互模块，所述用户交互模块用于显示仿真进程、仿真结果和仿真进程控制交互接口。
进一步地，在与用户交互时，所述控制层组件用于用户输入的与数字卫星仿真有关的配置信息，所述配置信息包括场景配置、卫星配置、目标配置和规划配置。
本申请的第二个方面提供一种基于CPS的数字卫星仿真方法，其包括：
步骤S1：连接层组件用于直接从卫星硬件环境中采集数据并通过网络套接字传输给转化层组件；
步骤S2：转化层组件用于将从连接层组件接收到的数据转化为认知层和控制层的输入；
步骤S3：认知层组件用于接收转化层组件的数据，并为控制层提供中间服务和业务信息支撑；
步骤S4：控制层组件用于接收认知层组件的数据，接收用户输入的与数字卫星仿真有关的配置信息，控制分析状态量，生成业务决策，并将业务决策传输给认知层组件；
步骤S5：认知层组件接收并处理业务决策，并将业务决策传输至转化层；
步骤S6：转化层组件根据业务决策进行数字卫星仿真运行，从而将业务决策转化为数字卫星仿真指令，并将数字卫星仿真指令传输至连接层组件的网络套接字；
步骤S7：连接层组件执行数字卫星仿真指令。
进一步地，在步骤S4中，所述配置信息包括场景配置、卫星配置、目标配置和规划配置。
采用了上述技术方案后，与现有技术相比，具有以下有益效果：
本申请提供一种基于CPS的数字卫星仿真系统，具有一定的优越性，例如，各个模块可独立扩展升级，模块调度持续可控，可支持半物理测试，可支持高速数据流，低速控制流测试。本申请在传统CPS系统架构的基础上进行进一步创新，使用统一建模语言(UML)，实现对数字卫星仿真系统架构进行分层设计，并将传统CPS系统架构中的网络层功能合并至连接层，合二为一，最终只有四个分层，即控制层、认知层、转化层、连接层，实现对卫星整个生命周期的全过程仿真。现有技术中的CPS系统架构针对系统内包括多个子系统(卫星)，而本申请的CPS系统针对一个卫星，可多个并行。本申请技术方案对卫星总体论证设计过程提供准确的仿真测试场景，同时为工程研制阶段提供额外的功能测试场景，弥补卫星总体论证设计阶段与工程研制阶段间的设计实现差距，进而辅助推进卫星仿真软件平台化发展，有助于扩展基于模型的系统工程(MBSE)的卫星工程设计研制理论基础，节约卫星研制各阶段的人力物力损耗，扩展基于模型的系统工程的卫星工程设计研制理论基础，符合实际设计实践的要求。
附图说明
图1为现有技术中的CPS体系架构示意图；
图2为本申请的数字卫星仿真系统轨道实时仿真示例；
图3为本申请的CPS体系架构示意图；
图4为本申请的基于CPS的数字卫星仿真系统的连接层UML建模示例图；
图5为本申请的基于CPS的数字卫星仿真系统的转化层UML建模示例图；
图6为本申请的基于CPS的数字卫星仿真系统的认知层UML建模示例图；
图7为本申请的基于CPS的数字卫星仿真系统的控制层UML建模示例图；
图8本申请的基于CPS的数字卫星仿真系统的流程图示例；
图9为本申请的基于CPS的数字卫星仿真系统的初始界面图；
图10为本申请的基于CPS的数字卫星仿真系统的参数配置界面图；
图11为本申请的基于CPS的数字卫星仿真系统的命令数据发送界面图；
图12为本申请的基于CPS的数字卫星仿真方法的流程图；
图13为本申请的基于CPS的数字卫星仿真系统的实践验证结果示意图。
具体实施方式
以下结合附图与具体实施例进一步阐述本发明的优点。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
基于CPS的数字卫星仿真系统实现方法主要包括系统设计逻辑策略、系统层次模型建模和系统整体流程实现。值得注意的是，以下各个公式中出现的数据仅仅只是示例，不应以此限制本发明的保护范围。
一、系统设计逻辑策略
本申请提出的数字卫星仿真系统具有时间连续性和状态更新离散性，即为一个混合系统，这样的系统动态包含时间流逝的持续变化，同时具有内部状态的离散瞬时更新。针对混合系统这样的特性，本申请使用一个扩展状态机来描述一个混合进程，并且这个状态机带有多种模式和模式切换机制。每个混合进程都有输入、输出、状态变量和其他一些实值变量。一个实值变量，就是其值取自于实数集合，并且随着时间过程连续的更新。而对于状态切换，常常是作用于变量之上，并且以某种条件量作为限制，条件量满足设定条件之后，状态切换机制立刻执行。
这里，我们以数字卫星仿真系统中卫星轨道实时仿真为例，这里的仿真频率为1Hz，在仿真时间运行到特定时段，需要切换模式执行另一项发送数据任务，这个简单实例包含两种模式和对应的模式切换机制，如图2所示。
T≤76253800 (2)
(T≥76253798) (3)
76253798≤T≤76253800 (4)
T≥76253780 (6)
上述的实例就是一个简单的动态系统，具有两种切换模式：模式关和模式开。时间变量是一个连续变量，当模式为开的情况下，系统给定的函数为等式(1)，其中为常量系数。注意的是，模式开情况下，给定的限制函数满足线性关系，即给定某个满足条件的时间，会得到一个唯一的响应值。对于模块开中，同样给定了限制条件式(2)，也就是说不满足这样的情况下，模式必然切换为关的状态，而附加的条件式(3)则是确保式(4)条件下，模式转变为关即可。同理，在模式关的情况下，给出了一个函数等式为(5)，以及伴随模式的限制条件(6)。
因此，我们可以得到混合系统中关于混合进程的一般性分析和定义，具体公式为式(7)中表示一个混合系统进程(Hybird Process)，该进程包含输入、输出和状态变量；以及一个连续时不变表达式(Continuous-Time Invariant)，它一般是一个布尔表达式关于给定的状态变量；那么，上述公式表明该混合系统进程包含两个状态情况，分别对应模式off和on，以及对应的限制满足条件。
二、系统层次模型建模
在给出了混合系统中混合进程的一般性定义之后，就可根据数字卫星仿真系统模型架构，针对不同层次结构中的子系统(此处的“子系统”是指本申请的CPS架构的各个分层中的各个模块，例如，udp接收模块就是一个子系统)依次进行设计和建模，因为在混合进程的一般性定义中，我们给出了单个混合进程的输入、输出和状态变量，这样就保证了设计单个子系统的完备性，而不再用考虑与其他子系统之间的交互。这样，我们根据图3给出的数字卫星仿真系统的层次架构图，使用UML(统一建模语义)分别构建不同层的模型。
首先是连接层，作为直接和卫星各硬件组件、子系统、载荷交互的逻辑层，连接层的功能逻辑相对简洁，每个模型的功能较为单一。因此，本申请设计的数字卫星仿真系统中将连接层和网络层合并一起设计。连接层主要包含这几个功能模型：TaskStart(即任务开始模块)、UdpReceiveThread(即Udp接收模块)、UdpGPSTime(即GNSS时间模块)、Socket(即Socket接口模块)，使用UML建模如图4所示。
然后就是转化层，实现将连接层和网络层接收到的数据转化为认知层和控制层的输入，同时将认知层和控制层给出的决策判断转化为连接层的执行命令。本申请设计的数字卫星仿真系统对卫星的不同分系统和载荷进行数字建模，可以实现不同颗粒的数字卫星模型的聚合协同运作，并且最高粒度可达到开环场模型的级别。本申请提出的数字卫星仿真系统的转化层主要包含以下模型：SatelliteModel(即卫星仿真模块)、TargetModel(即目标仿真模块)、Timer(即定时器)、SatCameraModel(即卫星相机仿真模块)、SatServoModel(即卫星转台仿真模块)、SatLaserModel(即卫星激光仿真模块)。其中，SatelliteModel聚合了SatCameraModel、SatServoModel和SatLaserModel，使用UML建模如图5所示，由于我们提供了统一的数据接口和格式，这样便于后续其他子系统的扩展。此外，针对多星仿真的需求，本仿真系统框架可以在卫星模型粒度上集成多个卫星模型，实现多星协同的仿真任务。
接着是认知层，从CPS的五层框架图来看，认知层主要提供中间层的服务，为任务控制层提供业务信息支撑，同时衔接转换层的不同颗粒度的数字模型，起到承上启下的作用。因此，认知层主要属于整体数字卫星系统的业务范畴，对于业务范畴的建模，我们采用高内聚的建模方式，减少业务之间的孤立层度，但是随着数字卫星仿真系统业务量的增长，必然会带来业务耦合的问题，并且导致内务模型过于庞大，不易于排查风险错误。针对实际情况分析，本申请设计的数字卫星仿真系统采用单个模型作为认知层，但是同样提供了扩展接口，方便后续因为业务量剧增而进行业务模型扩展。认知层的模型为：DataProcessThread(即数据仿真驱动线程模块)，使用UML建模如图6所示。
最后是控制层，显而易见，控制层是整个数字卫星仿真系统的控制核心，同时控制层也是与用户交互的接口。这样的场景情况下，控制层必须具有较高的鲁棒性和信息处理的实时性。因为认知层封装了数字卫星仿真系统的业务细节，并完成与底层交互的细节，使得控制层可以聚焦于具体决策的生成和状态量的控制分析，这样既提高控制层处理决策的效率，又满足鲁棒性和实时性的要求。因此，本申请提出的数字卫星仿真系统的控制层包含的模型为：MyMainWindow(即用户交互模块)，使用UML建模如图7所示。
在根据CPS架构实现对数字卫星仿真系统不同层次建模之后，我们就可以根据不同层次模型之间的输入输出以及不同的状态量的特性，将不同层次的模型进行拼接，最终实现对整个系统的建模构建。
综上，本申请的基于CPS的数字卫星仿真系统包括：连接层组件、转化层组件、认知层组件以及控制层组件。所述数字卫星仿真系统为具有时间连续性和状态更新离散性的混合系统，连接层组件、转化层组件、认知层组件和控制层组件中的每一子系统均使用扩展状态机描述混合系统进程，每一混合系统进程包括输入、输出和状态变量，所述状态变量的对应模式分为开模式和关模式。
连接层组件用于直接从卫星硬件环境中采集数据并通过网络套接字传输给转化层组件；还用于执行数字卫星仿真指令。
转化层组件用于将从连接层组件接收到的数据转化为认知层和控制层的输入；还用于根据业务决策进行数字卫星仿真运行，从而将业务决策转化为数字卫星仿真指令，并将数字卫星仿真指令传输至连接层组件的网络套接字。
认知层组件用于接收转化层组件的数据，并为控制层提供中间服务和业务信息支撑；还用于接收并处理业务决策，并将业务决策传输至转化层。
控制层组件用于接收认知层组件的数据，接收用户输入的与数字卫星仿真有关的配置信息，控制分析状态量，生成业务决策，并将业务决策传输给认知层组件。
连接层组件包括：Udp接收模块、任务开始模块、GNSS时间模块、Socket接口模块。
转化层组件包括：定时器、卫星仿真模块、目标仿真模块。其中，卫星仿真模块包括卫星相机仿真模块、卫星转台仿真模块、卫星激光仿真模块。
认知层组件包括数据仿真驱动线程模块。优选地，认知层组件进一步包括扩展接口，所述扩展接口用于扩展业务模块。
控制层组件包括用户交互模块。在与用户交互时，所述控制层组件用于用户输入的与数字卫星仿真有关的配置信息，所述配置信息包括场景配置、卫星配置、目标配置和规划配置。
三、系统整体流程
(1)系统实现
采用本申请提出基于CPS的数字卫星仿真系统架构，编码实现对应的数字卫星仿真软件，并在实际场景中进行实践研制。根据系统不同层次的UML建模图和系统的整体流程图(如图8所示)，我们采用Python和C++作为主要开发语言，借助开源框架Qt和OpenGL，对我们提出的数字卫星仿真系统进行编码实现，给出实际的试验结果。本申请提出的基于CPS数字卫星仿真系统实现软件的界面，如图9-图11所示。
图8所示为数字卫星仿真软件的初始界面，主要包含以下几个界面组件：卫星状态、任务状态、软件状态、接收数据、软件信息、参数配置和一些操控按钮。图9所示为软件运行之前进行相关配置的跳转界面，主要包括：场景配置、卫星配置、目标配置和规划配置。根据不同的配置参数，我们实现的数字卫星仿真系统软件可以模拟多种不同轨道场景、多种不同目标类别、以及多星协同的仿真任务。图10所示的界面则是数据指令发送界面，通过CAN总线，可以与真实卫星样机或其他地面检测软件进行指令数据交互。
(2)实践验证
如图12所示，在完成整个数字卫星仿真系统的构建之后，采用上述构建完成的数字卫星仿真系统进行数字卫星仿真的方法包括以下步骤S1-步骤S7：
步骤S1：连接层组件直接从卫星硬件环境中采集数据并通过网络套接字传输给转化层组件。
步骤S2：转化层组件将从连接层组件接收到的数据转化为认知层和控制层的输入。
步骤S3：认知层组件接收转化层组件的数据，并为控制层提供中间服务和业务信息支撑。
步骤S4：控制层组件接收认知层组件的数据，接收用户输入的与数字卫星仿真有关的配置信息，控制分析状态量，生成业务决策，并将业务决策传输给认知层组件；所述配置信息包括场景配置、卫星配置、目标配置和规划配置。
步骤S5：认知层组件接收并处理业务决策，并将业务决策传输至转化层。
步骤S6：转化层组件根据业务决策进行数字卫星仿真运行，从而将业务决策转化为数字卫星仿真指令，并将数字卫星仿真指令传输至连接层组件的网络套接字。
步骤S7：连接层组件执行数字卫星仿真指令。
示例地，相机作为卫星最为常用的载荷之一，对于图像的采集和处理也是卫星最为普遍的功能。针对这一功能场景，我们使用编码实现的数字卫星仿真软件，对特定卫星轨道场景下，按照给定要求的仿真频率，模拟拍摄特定图像格式的图像信息。根据给定的场景要求，我们实现的数字卫星仿真软件实现卫星参数和场景的可配置，以及不同拍摄目标的设置，具体的实践验证结果如图13所示。实验结果表明，本申请提出的数字卫星仿真系统架构及对应的仿真软件，具有一定的优越性，复合实际设计实践的要求。
应当注意的是，本发明的实施例有较佳的实施性，且并非对本发明作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例，但凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种基于CPS的数字卫星仿真系统，其特征在于，包括：
连接层组件，所述连接层组件用于直接从卫星硬件环境中采集数据并通过网络套接字传输给转化层组件；还用于执行数字卫星仿真指令；
转化层组件，所述转化层组件用于将从连接层组件接收到的数据转化为认知层和控制层的输入；还用于根据业务决策进行数字卫星仿真运行，从而将业务决策转化为数字卫星仿真指令，并将数字卫星仿真指令传输至连接层组件的网络套接字；
认知层组件，所述认知层组件用于接收转化层组件的数据，并为控制层提供中间服务和业务信息支撑；还用于接收并处理业务决策，并将业务决策传输至转化层；
控制层组件，所述控制层组件用于接收认知层组件的数据，接收用户输入的与数字卫星仿真有关的配置信息，控制分析状态量，生成业务决策，并将业务决策传输给认知层组件；
所述数字卫星仿真系统为具有时间连续性和状态更新离散性的混合系统，连接层组件、转化层组件、认知层组件和控制层组件中的每一子系统均使用扩展状态机描述混合系统进程，每一混合系统进程包括输入、输出和状态变量，所述状态变量的对应模式分为开模式和关模式。
2.如权利要求1所述的基于CPS的数字卫星仿真系统，其特征在于，所述连接层组件包括：
Udp接收模块，所述Udp接收模块采用UDP通信机制，用于接收外部设置，配置数字卫星仿真参数；
任务开始模块，所述任务开始模块采用按钮点击触发或网络命令触发，用于启动任务仿真进程，根据参数定时进行卫星任务周期仿真驱动控制；
GNSS时间模块，所述GNSS时间模块采用外部触发方式，用于接收外部GNSS信号触发，与外部时间同步；
Socket接口模块，所述Socket接口模块采用TCP/IP通信机制，用于仿真模块间TCP/IP通信转发。
3.如权利要求1所述的基于CPS的数字卫星仿真系统，其特征在于，所述转化层组件包括：
定时器，所述定时器用于定时触发仿真任务，自主判定时间基准为计算机自触发或使用外部GNSS时间模块定时触发，根据仿真频率，自主产生任务仿真启动控制信息；
卫星仿真模块，所述卫星模型仿真模块用于卫星姿态、轨道及任务仿真，调用卫星相机、转台和激光仿真模块，生成各模块间交互数据；
目标仿真模块，所述目标仿真模块用于目标状态仿真，所述目标状态仿真包括目标轨道仿真、目标姿态仿真、目标形状仿真、光谱特性仿真。
4.如权利要求3所述的基于CPS的数字卫星仿真系统，其特征在于，所述卫星仿真模块包括：
卫星相机仿真模块，所述卫星相机仿真模块用于根据目标模块、相机仿真模块、转台仿真模块和卫星姿态及轨道数据，生成相机观测图像；
卫星转台仿真模块，所述卫星转台仿真模块用于根据任务规划结果、目标检测控制信息，仿真生成转台实时指向角度、角速度信息；
卫星激光仿真模块，所述卫星激光仿真模块用于仿真生成激光测距载荷对目标的测距结果信息。
5.如权利要求1所述的基于CPS的数字卫星仿真系统，其特征在于，所述认知层组件包括数据仿真驱动线程模块，所述数据仿真驱动线程模块用于根据任务开始模块调用信息，内部按卫星工作流程，调动卫星仿真模块，生成卫星仿真图像及数据。
6.如权利要求5所述的基于CPS的数字卫星仿真系统，其特征在于，进一步包括扩展接口，所述扩展接口用于扩展业务模块。
7.如权利要求1所述的基于CPS的数字卫星仿真系统，其特征在于，所述控制层组件包括用户交互模块，所述用户交互模块用于显示仿真进程、仿真结果和仿真进程控制交互接口。
8.如权利要求1所述的基于CPS的数字卫星仿真系统，其特征在于，在与用户交互时，所述控制层组件用于用户输入的与数字卫星仿真有关的配置信息，所述配置信息包括场景配置、卫星配置、目标配置和规划配置。
9.一种基于CPS的数字卫星仿真方法，其特征在于，包括：
步骤S1：连接层组件用于直接从卫星硬件环境中采集数据并通过网络套接字传输给转化层组件；
步骤S2：转化层组件用于将从连接层组件接收到的数据转化为认知层和控制层的输入；
步骤S3：认知层组件用于接收转化层组件的数据，并为控制层提供中间服务和业务信息支撑；
步骤S4：控制层组件用于接收认知层组件的数据，接收用户输入的与数字卫星仿真有关的配置信息，控制分析状态量，生成业务决策，并将业务决策传输给认知层组件；
步骤S5：认知层组件接收并处理业务决策，并将业务决策传输至转化层；
步骤S6：转化层组件根据业务决策进行数字卫星仿真运行，从而将业务决策转化为数字卫星仿真指令，并将数字卫星仿真指令传输至连接层组件的网络套接字；
步骤S7：连接层组件执行数字卫星仿真指令。
10.如权利要求9所述的基于CPS的数字卫星仿真方法，其特征在于，在步骤S4中，所述配置信息包括场景配置、卫星配置、目标配置和规划配置。
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