ATSPACE卫星数字孪生设计与验证平台

在卫星设计中，采用ATSPACE卫星数字孪生设计与验证平台构建模型测试验证环境，分别实现模型规范检查、模型在环测试、运行时错误检查、软件在环测试以及硬件在环测试相关测试验证内容。

 

ATSPACE卫星数字孪生设计与验证平台具体由ATSPACE卫星全数字设计与仿真平台与ATSPACE卫星半实物仿真与验证平台组成。

基于模型的全数字设计与仿真平台集成图形化建模设计环境，提供相应的仿真接口，可快速进行卫星设计，并对模型的正确性与有效性进行验证。

 

    基于模型的全数字设计与仿真平台实现功能如下：

1）飞行器的轨道、姿态动力学和运动学计算；

2） 对飞行器不同敏感器的测量模型进行解算，模拟测量输出。

3） 对飞行器动量轮系统和推进系统模型进行解算，模拟执行机构控制输出。

4） 系统级和部件级可诊断性建模和分析功能；根据故障注入指令，对部件和系统级典型故障模式进行模拟仿真。

 

产品特点：

    1.仿真结果与实际运行结果一致。由于采用本平台与星载计算机一致的体系结构，所以仿真模型的算法、功能、性能、接口以及时序的仿真结果都与真实星载计算机上运行的结果一致。

   2.高效快速构建仿真原型。 采用计算机快速重构技术可以在很短的时间内根据不同的仿真任务要求，快速重构仿真计算平台，满足不同型号的仿真需要。

   3.仿真代码复用，节省软件研发时间，项目周期大幅缩减。基于平台创建的模型可以根据经过验证的可靠的星载计算机软件模板直接自动生成高可信C语言代码，该部分代码能够被直接复用到星载计算机软件开发阶段，可大幅缩短软件研发时间。

    5.简化时序和接口设计

传统的设计流程需要手工设计每一个时钟时序以及接口，并在设计中仔细检查每一个模块是否符合规范要求。而基于MBD的方法所有时钟都已自动代码生成的方式产生，不再需要手工逐个模块检查。

    6.积累数字化资产  

积累各种模型库、硬件平台、开发规范及测试用例库。

 

 

产品组成

产品序号	产品名称	产品用途
ATSPACE-01	卫星仿真软件集成开发环境	星载计算机软件一体化集成开发调试环境，可实现快速建模、模型实现以及软件调试的功能
ATSPACE-02	卫星部件与动力学仿模拟器	模拟仿真卫星敏感器与执行机构，并提供姿态动力学与轨道动力学
ATSPACE-03	卫星故障注入模拟器	模拟故障的分布特性以及故障模式，记录与分析故障测试数据
ATSPACE-04	卫星部件接口调理箱	调理星载计算机模拟器I/O接口线路输入输出信号，使星载计算机模拟器的接口电性要求与卫星真实部件完全匹配，可满足不同型号接口定义需求
ATSPACE-05	星载计算机模拟器	模拟真实的星载计算机运行环境
ATSPACE-06	三维可视化系统	可视化的三维场景仿真分析软件，支持动态遥测数据、姿态轨道预测、关节动作变换

 

ATSPACE-01卫星仿真软件集成开发环境

    1.能够与Matlab/Simulink 无缝连接

    2.采用 Matlab/Simulink 工具进行建模、仿真与代码生成

    3.以模块的形式提供各种硬件资源驱动块，方便在Simulink 块中使用

    4.支持用户嵌入已有 C 代码在模型中使用

    5.具有目标代码自动生成功能，生成基于VxWorks的目标代码，并能使用VxWorks 的IDE工具联合编译链接并下载至硬件的功能

 

解决问题

?  基于 HLA 基础架构，实现联合分步式仿真

?  快速建立仿真模型

?  为用户提供大量模型库，封装底层通信细节，为用户节约更多时间

 

    部件与动力学模拟器主要为半物理仿真提供闭环仿真环境，主要实现如下功能：

    1.传感器与执行机构的功能的模拟

    2.传感器与执行机构的接口访问逻辑的模拟

    3.传感器与执行机构的接口访问时序的模拟

 

解决问题

?  符合国军标GJB289A-97标准

?  完全物理模拟所需各类部件及其接口

?  大幅缩短等待真实设备的时间

 

ATSPACE-03卫星故障注入模拟器

    1.故障注入技术主要被用于构建可信性基准程序、评价容错机制的有效性、预测系统性能，提高测试用例覆盖性等方面。

    2.故障注入模拟器由故障注入器、故障注入控制器、故障模式库、检测收集器和数据分析器组成。

 

解决问题

?  模拟物理电气层故障

?  完全模拟通信协议层故障

?  按需模拟软件执行路径故障、单粒子翻转故障

 

接口调理箱用于调理控制器模拟器I/O接口线路输入输出信号，使控制器模拟器的接口电性要求与真实控制器接口完全匹配，同时可通过电缆接点内部转接，可满足不同型号接口定义需求。

调理箱前面板为用户提供大量检测孔，用于接口特定信号的测量，方便用户快速诊断接口故障。

 

解决问题

?  定制不同型号物理接口

?  为用户提供大量检测孔，方便用户快速诊断接口故障

 

    控制器模拟器是兼容控制器总线的控制器硬件，能够提供星载软件运行环境，进行各部件接口的控制，星上IO接口包括AD、DA、DIO、RS232、RS422、1553B、CAN等。

该模拟器具有如下特点：

   1.完全等效真实控制器的功能、性能、接口逻辑以及时序设计

   2.控制器软件可以直接在该模拟器上运行，运行结果与实际控制器上的运行结果具有良好的一致性

 

解决问题

?  支持 TSC695F、BM3803、SOC2008等控制器专用处理器

?  完全物理模拟仿真所需要的各种计算资源、接口资源以及中断资源

?  大幅缩短等待控制器实物的时间

 

ATSPACE-06三维可视化系统

实现了三维数据的显示与分析功能，支持航天任务的全过程的数据显示与分析，包括设计、测试、发射、运行和任务应用。

分析能力强大，包括附加的轨道预报算法、姿态定义、坐标类型和坐标系统、遥感器类型、高级的约束条件定义，以及卫星、城市、地面站和恒星数据库。

 

?  自定义卫星的模型，提供更加真实的动画显示

?  加强卫星升空后的监控、模拟、预测分析方法

?  解决通信分析、雷达分析、覆盖分析、轨道机动、精确定轨等任务要求