大规模星座多任务并行仿真系统
以“星链”为代表的大规模低轨星座已经成为当前全球航天技术领域内的热点。大规模低轨星座的兴起必将引领一场全球技术变革。与传统的单星仿真任务不同,大规模星座仿真任务涉及超大规模状态变量的递推计算,并且星间、星地信息交互异常复杂,采用传统串行架构无法满足仿真实时性要求。为支撑大规模星座相关任务仿真推演,公司开发了一套大规模星座多任务并行仿真系统,系统采用并行计算架构,通过模块化和参数化设计,能够高效的支撑大规模星座各类任务效能仿真评估,包括星座构型保持与运控、对地成像及灾害监测、通信建链与信息路由、时敏目标接力跟踪识别等。

产品技术特点:

考虑到动力学及运动学状态计算规模较大,大规模星座多任务并行仿真系统基于CPU+GPU的异构硬件平台,采用CUDA并行模式进行求解。系统最大可支持10万颗级规模的星座仿真,仿真步长优于10ms。此外该系统集成了高精度的时间参照系、高精度轨道动力学模型(EGM2008,非球形摄动100阶)、高精度空间环境模型(三体摄动、大气摄动、太阳光压、地磁和大气等),能够生成高可信度的大规模星座效能量化评估结果。

高精度动力学建模
构建了高精度的时间参考系和坐标参考系、超高阶摄动轨道动力学和姿态动力学、高精度空间环境模型和空间几何分析模型,支持星座轨道、构型和姿态等状态变量的高精度仿真分析。
高性能并行计算求解
采用CPU+GPU异构硬件架构和CUDA编程开发模式,支持大规模星座动力学和空间几何的高效求解,保障大规模星座各类分析任务仿真的实时性。
支持星座的快速构建
根据星座的规模、轨道根数等参数,能够快速构建大规模星座仿真模型,支持星上通信、探测、遥感等各类载荷的参数化构建,实现星座各类任务的快速仿真。
支持外部设备的接
支持独立仿真模式,同时支持外部半物理仿真设备的接入,如通信模拟设备、光学模拟设备和各类运动及动力学转台等。
  • 高精度动力学建模分析
  • 高精度空间几何分析
  • 多类星上载荷模拟
  • 多类星座任务仿真
核心功能

高精度动力学建模分析
构建了高阶摄动轨道动力学和高精度的空间环境模型,支持星座轨道动力学、姿态动力学的高精度长周期仿真分析,支持星座的轨道修正保持、星座构型保持、碰撞预警分析等。

核心功能

高精度空间几何分析
基于高精度的时间参考系和高精度的坐标参考系,可实现对星间、星地复杂空间几何的高精度分析,支持目标跟踪窗口序列分析、空间光照条件分析、探测通信覆盖分析等复杂任务。

核心功能

多类星上载荷模拟

支持数传通信载荷、光学探测载荷、空间操作机构等各类星上载荷的仿真分析,包括通信载荷功率分析、多普勒频移分析、星间-星地通信建链分析、卫星红外遥感模拟、目标红外成像模拟等。



核心功能

多类星座任务仿真
构建了专业的星座任务协同规划任务模块,支持星座协同探测覆盖分析、星座协同导航定位分析、星座协同跟踪预报分析、星座协同遥感探测分析等。

应用场景
  • 星座方案设计论证
  • 星座任务规划验证
  • 星座效能包络分析
  • 卫星星座运营指控



星座方案设计论证:

系统具备参数化建模的特点,支持各类高、中、低各类卫星星座的方案设计和参数优化,支持卫星长周期轨道姿态摄动分析、轨道姿态保持分析;此外基于该系统,可开展空间交会对接、在轨操作与在轨服务等各类方案的设计论证。


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