基于HLA的卫星光学测量仿真研究

首先介绍了卫星工具包软件STK的特点，详细描述了基于高层体系结构HLA这一仿真协议下的卫星光学测量仿真系统的设计和开发的过程，结合系统的开发要求分析了对卫星过境时光学测量的约束条件，具体描述了卫星光学测量仿真系统的功能及其设计过程，并进行了对象类和交互类设计开发，对于仿真中涉及的成员同步问题进行了分析，最后结合对卫星工具包软件STK的接口成员开发具体介绍了通过应用国防科大自主开发的KD—RTI系列联邦成员开发工具来实现联邦成员的过程。     

RTI网络监控研究

分析了高层体系结构（HLA）的核心部件联邦运行支持环境,即RTI网络的监控机制在大规模虚拟试验中的重要性和监控程序的设计流程。对监控程序进行了模块化分并分析了各个模块的功能和实现方法。提出了一种利用HLA管理对象模型（MOM）中的预定义的对象类和交互类,以联邦成员的方式加入联邦,通过订购发表MOM对象类和交互类,并向RTI发送MOM交互类来实现对联邦和联邦成员进行监控的方法。     

联邦成员框架代码的自动生成技术研究

联邦成员软件的开发者面临着学习和使用RTI库的问题,大量低层接口的编程往往会使联邦开发者的注意力从联邦问题域转移到RTI技术细节上去.因此生成联邦成员框架代码的设计和实现可以大大降低成员软件开发难度,加快成员软件开发.该文通过分析联邦成员的程序流程和软件组成,采用面向对象的方法对联邦成员进行了抽象,设计了一些体现联邦成员特征的基本类,并基于这些设计实现了一种由HLA对象模型（FOM/SOM）自动生成联邦成员软件框架代码的方法.在RTI和实际的仿真实体模型间提供了一个抽象层,开发者不必考虑联邦成员与RTI之间的信息交换过程,只负责实现仿真实体模型的仿真功能,从而在成员级上实现了成员代码重用.     

导弹攻防建模与分布式仿真技术研究

研究防御导弹拦截过程,导弹攻防对抗仿真是评估导弹突防效能的重要手段,导弹作战仿真为效能评估研究提供平台.针对HLA仿真框架下导弹攻防对抗仿真过程,提出了攻防导弹建立模型,并且以S函数模块作为中间件实现了与RTI的实时数据交互,以进程通信中的共享内存和事件技术实现了联邦成员与Simulink上的模型之间的同步,提高了分布式环境下导弹成员的建模效率,解决了导弹模型如何与RTI实时数据交互的问题.仿真证明,以Simulink对导弹进行建模、以S函数模块作为中间件实现与RTI的数据交互能够提高建模效率,且满足分布式系统实时实现防御的要求.     

基于HLA的潜艇仿真时间管理研究

作为高层体系结构的软件实现,RTI提供了支持分布式交互仿真实现的服务.RTI提供的时间管理服务保证了正确地实现成员间仿真时间的协调推进和数据交换.潜艇作战仿真系统涉及的仿真节点多,仿真实时性要求高,各联邦成员之间的同步问题会影响到仿真系统的正常运行和仿真结果.通过分析RTI的时间管理机制,针对RTI技术在时间管理服务方面的特点和应用,探讨了使用保守时间推进机制的潜艇仿真时间管理的开发方法,并通过编程实现了仿真时间与墙钟时间的同步,保证了系统的真实性和可靠性.     

基于分布式对象的统一RTI接口设计与实现

统一的RTI接口是为了解决异构联邦成员的互操作问题而提出的,其设计目标是具有广泛的兼容性和可扩展性。该文介绍了分布式对象中间件及其接口定义语言,建立了RTI的分布式对象模型和接口抽象,探讨了统一RTI接口在集成不同语言和不同协议的联邦成员中的应用以及在层次式RTI中的扩展。     

基于HLA的联邦成员原型的设计

在构建一个基于HLA的分步交互式仿真系统时，最关键的是联邦成员的实现。在研究HLA和RTI的基础上，结合面向对象程序设计方法，设计了一种基于HLA的联邦成员原型，并重点讨论了联邦成员原型中的对象类、交互类和联邦成员代理类的设计。该原型具有通用性，且能方便地用面向对象的程序开发工具来实现。     

基于对象模型的联邦成员开发框架研究

通过分析联邦开发与运行过程(FEDEP),针对联邦成员之间信息交互的联邦对象模型FOM,提出以对象模型为中心的联邦成员开发框架.在基于对象模型的联邦成员开发框架中,从联邦开发者的角度封装RTI内部对象模型操作,通过建立对象模型的静态与动态管理服务,不仅降低联邦成员与不同仿真应用中FOM的耦合性,而且通过对象管理的透明,能够快速将对象模型嵌入联邦成员开发框架中的仿真层,实现联邦成员的快速开发与集成.     

基于网格技术的仿真系统互联与互操作

当前国内基于HLA/RTI开发的大多数仿真系统都是在局域网内构建单联邦,实现联邦内各联邦成员之间的互联与互操作。该文将网格技术与HLA/RTI相结合,实现广域网内多个仿真系统之间的互联与互操作,完成联邦级或系统级的功能共享和重用,并对基于网格技术互联的系统体系结构及关键技术进行了介绍。     

基于HLA的反舰导弹突防仿真系统研究

目前对反舰导弹突防航母编队的仿真研究势在必行,已成为我们主要研究的课题,而高层体系结构（HLA）是新一代仿真体系结构,在军用仿真中已得到了广泛的应用.该文在分析了反舰导弹突防系统的功能和特点基础上,依据HLA的基本概念、方法和原理对分布式反舰导弹突防仿真系统进行系统设计,建立了系统体系结构,为联邦成员进行分类、确立具体的联邦成员,并介绍了仿真系统的FOM/SOM设计,详述了仿真系统的联邦成员和RTI的接口的实现过程.     

基于进化算法的人造卫星轨道优化设计与仿真

进化算法因其较强的搜索能力已被广泛应用于卫星轨道求解当中,但传统的方法是在轨道建模的基础上解微分方程得出,因轨道模型要考虑很多摄动因素,所以运算量巨大,充分运用STK软件强大、精确的卫星轨道机动运算功能,利用STK软件的连接模块将进化算法得到的数据输入到STK的轨道机动模块,算出卫星发射轨道并求出最佳机动方案,使算法简单可靠.最后,通过STK的轨道机动模块、三维显示模块对设计出来的轨道仿真演示.实例结果证明了该方法的有效性.     

编队星载GNSS观测数据的建模与仿真

编队星载GNSS观测数据的建模仿真是编队卫星研发任务中的关键问题之一.结合编队卫星构形设计方法、导航卫星可见性分析、几何距离生成以及观测误差的特性分析,建立了观测数据仿真模型.基于SIX的三维图形显示、精确的卫星轨道模型和数据报告等功能,以及Matlab便于数据操作和算法开发的特点,搭建了观测数据仿真平台,获取了编队星载GNSS接收机的观测数据.给出了仿真设计框架与具体流程,并通过仿真实例给出了观测数据仿真结果及其可信性验证.     

基于STK的编队飞行队形保持控制及仿真

小卫星编队飞行是近年来各个国家航天领域研究的重点,而编队飞行队形的保持控制是其中的一个重要方面.主要介绍了一种基于STK的编队飞行队形保持控制仿真实现方法.控制算法采用了基于Hill方程动力学模型的线性二次型最优控制.利用STK中的嵌入式脚本(Plug-in),将由控制算法得到的队形保持控制力,添加到STK轨道计算的力学模型中,从而进行队形保持控制.通过对有一定初始构型偏差的卫星编队飞行进行仿真,控制结果表明:控制后的卫星编队队形误差可控制在1m之内,最高精度可达到厘米级.从而验证了此控制方法及仿真实现方法的可行性.     

STK在空间作战系统仿真中的应用

卫星工具包(STK)是广泛应用于航天工程全过程的先进卫星系统分析软件.文中首先提出空间作战系统的概念,在建立空间作战系统模型的基础上,利用STK软件的通信连接功能和三维演示功能,对作战系统的轨道设计、任务规划、作战控制等方面的仿真演示进行了设计和实现.在仿真过程中采用了基于多个端El的分布式仿真,通过仿真结果,验证了空间作战系统任务规划后拦截方案的可行性,并为以后武器系统的相关仿真实验提供了更多的借鉴与参考.     

基于HLA的小卫星编队飞行分布式仿真

小卫星编队飞行技术的应用需要突破构形保持、姿态协同等复杂的关键技术难题。在一定逼近度下建立地面仿真环境,既可用于测试与验证复杂关键技术解决方案的有效性和可行性,又大大降低了系统研制代价和新技术应用的风险性。根据HLA(高层体系结构)分布式仿真技术,设计实现了小卫星编队飞行分布式仿真平台。仿真平台包含小卫星编队构形维持控制、重构控制和小卫星姿态指向一致控制等模块,具有对仿真结果的统计分析能力。同时以成像高度计三星编队为例,利用仿真平台进行了数字仿真,验证了该平台的可行性以及小卫星编队飞行构形维持和姿态指向一致控制模块的有效性。     

MATLAB/STK联合仿真方法研究及GUI设计

详细介绍了MATAB(矩阵实验室)与STK(卫星工具箱)软件互联的方法;STK提供了相应的二次开发接口,可供MATLAB等软件进行二次开发;利用MATLAB和STK软件组合搭建仿真环境,以某Walker星座的设计与优化算法为例,具体介绍了联合仿真步骤流程及GUI界面的设计方法,并综合考虑了卫星轨道、传感器以及卫星编队等相关参数对星座最优设计的影响;结果表明,利用MATLAB和STK组合仿真能够以图像及数据列表的形式方便直观的给出最优结果,通过联合仿真,较大程度上减小了MATLAB的编程工作量,同时通过GUI界面的设计,以可视化的形式对主体程序进行集成,只需输入参数,便可快速进行相应的轨道仿真与数据输出,避免了在进行卫星星座设计时需反复对STK参数进行调整的工作;在对卫星星座设计与运行轨道的问题分析中,MATLAB/STK联合仿真相较于使用单一软件进行问题分析而言,要更加便利、形象直观。     

STK/Scheduler在卫星数传调度中的应用研究

卫星数传调度问题是一类复杂的组合优化问题,即如何为卫星数传任务分配地面资源的问题,它是当前航天领域需要重点研究的问题之一.STK/Scheduler模块是STK工具包中的调度模块,对外提供了二次开发功能.针对卫星数传调度问题,研究了STK/Scheduler模块在该问题中的应用.首先在分析问题的基础上建立了卫星数传任务模型和调度模型,然后对基于STK/Scheduler的卫星数传调度系统进行了设计.最后利用AFIT基准数据进行了验证,结果表明在卫星数传任务规模不太大的情况下,TK/Scheduler为卫星数传调度问题的求解提供了一条捷径.     

天基系统支持地面作战的建模与仿真研究

天基系统在地面作战中发挥的作用越来越突出,有效的天基作战系统模型支持对于地面作战仿真的应用与发展越来越重要.文中分析了天基系统对地面作战的支持作用,应用基于Agent的复杂适应系统理论CAS对支持地面作战的天基系统进行表示和建模;并应用基于高层体系结构HLA的中间件技术设计与实现了连接卫星工具包STK与HLA运行支撑框架RTI的中间件,最终解决了分布交互作战仿真中天基系统的模型支持问题.     

同步卫星扫描视锥与轨道的绘制算法

为了模拟同步卫星在外太空的飞行状态,建设先进的同步卫星模拟仿真系统对于卫星的研制与性能分析有着重要的意义;由于卫星是在特定的轨道上飞行,所以对卫星轨道的绘制建模是卫星模拟仿真系统开发中关键的一环;在这篇文章中介绍了同步卫星与地面观察站通信过程中的扫描视锥与同步卫星运行轨道的绘制算法,重点探讨了基于OpenGL基本矢量图元的绘制以及利用世界坐标系和向量的方法对在绘制过程中所需数据的求解过程;分析了根据同步卫星的运行姿态与其所在轨道的位置来确定同步卫星扫描视锥的角度;最后通过一个虚拟世界的3D引擎验证算法的可行性与绘制效果。     

基于STK的卫星系统设计优化研究

随着小卫星技术的发展，卫星系统的结构和功能也越来越复杂。为了降低卫星系统的造价，提高卫星系统的性能，需要对卫星系统进行设计优化。该文针对目前通用设计软件的不足，提出在STK和ModelCenter的基础上。开发卫星系统设计优化平台，详细阐述了基于STK仿真环境的卫星系统设计优化过程。为实现卫星系统的设计优化，应在任务分析的基础上定义STK场景，确定卫星系统的性能评价指标和设计变量，对设计变量进行敏感性分析，选择关键的设计变最，确定优化目标函数和约束条件并进行优化求解。最后给出了一个卫星系统设计优化的应用实例。