题目：基于HLA的航天任务系统仿真方法研究

基于HLA技术组建分布式航天任务仿真系统，目的是满足航天任务仿真系统高集成度的要求，降低系统的复杂度和计算机的计算负荷，建立可信的仿真系统。为了达到这个目标，本文在航天任务系统分析的基础上，分析了航天任务仿真系统的需求，设计了航天任务系统仿真框架。框架提供航天测控系统、航天器系统和航天应用系统三个层次的建模与仿真。依据该框架，可以针对不同的航天任务和航天任务实施的不同阶段组建不同的仿真系统，为航天任务执行过程中的论证、设计、验证、分析和任务操作等提供仿真服务。框架下的各仿真系统可以作为航天任务设计过程中的辅助工具、航天器发射前的操作模拟和航天器遥控指令上传前的执行模拟，也可以作为航天任务操作仿真环境，用作多航天器、多测控站、多组协同/对抗仿真。针对基于HLA的分布式航天任务仿真系统组建，本文设计的系统仿真框架包含四个部分的内容，分别是系统组件化和组件组合原则、通讯数据模型及其编码、组件同步策略和邦员软件构架。1） 组件化和组件组合原则。航天任务仿真系统组件化的过程，就是把航天任务系统各数学模型归到不同的仿真组件的分类过程。航天任务仿真系统被分成控制中心、测控站、轨道器、姿态器、有效载荷和应用终端6个仿真组件。通过组件的组合，可以在保持组件复杂度的同时得到功能更复杂的复合组件；通过选择不同的组件，和对组件实体模型的不同实现，可以完成不同的仿真任务。2） 通讯数据模型。按HLA-OMT规范对航天任务仿真系统各组件的通讯数据进行建模的过程，就是确定系统仿真模型的过程。仿真模型决定了通讯数据的类型，OMT规范决定了数据的格式，并依据航天任务系统的特点确定了数据的分发过滤机制。3） 统一数据编码。为了在保证系统灵活扩展能力的同时保持数据编码过程的一致性，框架设计了统一数据编码方法，为不同的数据提供统一的编码方案，使数据的编码与解码工作独立于系统的开发过程。4） 动态步长的时间步进机制。以事件驱动和消息回撤为基础设计的动态步长步进机制，在保证系统严格按步长推进的同时，又为及时处理仿真事件数据提供了条件。5） 组合推进方案。出于迸发事件数据处理的需要设计的组合推进方案，以两种推进服务相组合实现系统的时间推进，把动态步长步进机制和迸发数据处理有机的结合在一起，形成完善的时间推进机制，有力的支持了组件的推进同步。6） HLA中间件。HLA中间件为实现仿真系统组建提供用户操作和HLA服务使用之间的连接桥梁，针对航天任务仿真系统实现了HLA服务的再次封装，屏蔽了HLA服务的调用细节，降低了HLA技术的使用门槛。本文的研究工作为基于HLA技术组建分布式的航天任务仿真系统提供基本的组织原则、数据通讯基础、时间同步策略和邦员软件构架，对航天任务仿真系统的组建具有重要意义。仿真框架在数据编码机制、组件同步策略和邦员软件构架方面所做的工作，对于其它科学仿真系统的设计与组建也具有借鉴意义。