基于HLA的空間網絡可視化仿真平臺研究.pdf

1、隨著人類空間探測范圍的不斷擴展,以及探測任務的逐漸復雜化和多樣化,傳統(tǒng)點對點的通信已經無法實現(xiàn)深空探測的可靠通信需求。為保證深空探測任務的通信可靠性以及越來越高的業(yè)務需求,各航天組織擬在目前的點對點空間通信鏈路的基礎上建立一個通用的空間網絡。針對月球的深空探測網絡已經出具規(guī)模,目前已經開展針對火星探測的空間通信網絡建設,未來更遠的深空探測任務都將基于空間網絡確保通信的可靠性而建立。
　　由于空間探測高昂的成本使得建立貼合空間通信環(huán)

2、境的地面仿真系統(tǒng)成為一個關鍵的技術論證環(huán)節(jié)。為模擬空間網絡的任務多節(jié)點的通信環(huán)境,提出了一種基于 HLA的空間網絡仿真架構,而本文的主要工作是基于 HLA架構開發(fā)相應的可視化仿真平臺設計方案,主要進行了以下三個部分的研究:
　　第一,仿真場景可視化。通過STK軟件的強大場景輸出能力,搭建基于STK X的HLA可視化聯(lián)邦成員。利用S TK/VO模擬深空探測的軌道器和探測器的3D運行場景,并通過STK/Connect模塊與HLA其他聯(lián)

3、邦成員相結合,將實時的仿真參數(shù)傳遞給其他聯(lián)邦成員,將 STK中的二維/三維可視化控件和各種數(shù)據分析能力無縫集成到整個HLA分布式仿真平臺中。
　　第二,數(shù)據處理可視化。在上述基于 STK的可視化聯(lián)邦成員中,由于STK本身不具備數(shù)據處理能力,因此進一步開發(fā)了STK與MATLAB和數(shù)據庫的接口以實現(xiàn)數(shù)據處理的可視化。具體可分為仿真數(shù)據可視化和統(tǒng)計數(shù)據可視化:仿真數(shù)據可視化包括各個聯(lián)邦成語成員當前場景及任務數(shù)據通過開發(fā)的 UI直接顯示;

4、數(shù)據采集聯(lián)邦成員統(tǒng)計數(shù)據處理可視化包括對各聯(lián)邦成員的仿真數(shù)據調用、存儲和處理計算以數(shù)據可視化顯示。同時,使用MATLAB/SIMULINK建立任務分析模型以處理各個分布式的聯(lián)邦成員的數(shù)據,通過STK/Connect命令返回相應的結果到各個聯(lián)邦成員。
　　第三,操作管理可視化。操作管理可視化包括聯(lián)邦成員的管理可視化和仿真過程控制交互可視化,通過建立相應的 UI界面實現(xiàn)上述功能。由于空間網絡的各個網絡節(jié)點是以聯(lián)邦成員的“對象”形式,通

5、過HLA/RTI實現(xiàn)信息交互,基于 UI可直觀的實現(xiàn)包括聯(lián)邦成員的創(chuàng)建、加入、退出、銷毀等可視化的控制;并可通過仿真管理聯(lián)邦成員實現(xiàn)對仿真過程的控制和S TK的交互,包括整個仿真過程的開始、暫停、加速、減速等。
　　最后基于以上三個部分工作,本文最終給出了一個仿真實例。應用HLA/RTI和STIX的可視化技術搭建的空間網絡仿真平臺模擬真實的火星探測空間網絡環(huán)境以及場景,并對此場景下的通信任務進行模擬,驗證的通信協(xié)系統(tǒng)性能,并分析統(tǒng)