系统仿真学报2024,Vol.36Issue(3) :533-544.DOI:10.16182/j.issn1004731x.joss.22-1260

空间操作任务的分布式仿真系统

A Distributed Simulation System for Space Operation Missions

刘云昭 王明明 李劲涛 刘传凯 罗建军
系统仿真学报2024,Vol.36Issue(3) :533-544.DOI:10.16182/j.issn1004731x.joss.22-1260

空间操作任务的分布式仿真系统

A Distributed Simulation System for Space Operation Missions

刘云昭 1王明明 2李劲涛 1刘传凯 3罗建军2
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作者信息

  • 1. 西北工业大学 航天飞行动力学技术国家重点实验室,陕西 西安 710072
  • 2. 西北工业大学 航天飞行动力学技术国家重点实验室,陕西 西安 710072;西北工业大学 深圳研究院,广东 深圳 518057
  • 3. 北京航天飞行控制中心,北京 100094
  • 折叠

摘要

针对非合作目标抓捕、在轨维护、空间装配等复杂空间操作任务的地面验证需求,构建一套分布式仿真系统,主要由后台仿真模型、前端视景演示系统和前端主控制器组成.为实现不同建模工具或编程语言之间的多学科模型耦合与交互,引入FMI(functional mock-up interface)标准进行系统集成,提高了系统的模块化程度、通用性与可移植性.为充分利用计算资源、提高仿真效率,分布式部署仿真子系统与模块,利用DDS(data distribution service)通信机制实现高效、可靠的数据交互.双臂空间机器人抓捕非合作目标的演示案例表明,该仿真系统能够高保真模拟从远距离导引到近距离操作的全过程,满足实时仿真的要求.

Abstract

For the ground verification requirements of complex space operation missions such as non-cooperative target capture,on-orbit maintenance,and in-space assembly,a distributed simulation system is developed,which mainly consists of a back-end simulation model,a front-end visual demonstration system,and a front-end main controller.In order to realize the multidisciplinary model coupling and interaction among different modeling tools or programming languages,the functional mock-up interface(FMI)standard is introduced for system integration,improving the modularity,generality,and portability of the system.To fully utilize computing resources and improve the simulation efficiency,simulation subsystems and modules are deployed in a distributed manner,and the data distribution service(DDS)communication mechanism is used to achieve efficient and reliable data interaction.A demonstration case of a dual-armed space robot capturing a non-cooperative target shows that the simulation system can simulate the whole process from long-range guidance to close operation in real time,with high fidelity.

关键词

仿真系统/空间操作/FMI/航天器/在轨服务

Key words

simulation system/space operation/functional mock-up interface(FMI)/spacecraft/on-orbit service

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基金项目

国家自然科学基金(61973256)

国家自然科学基金(U2013206)

出版年

2024
系统仿真学报
北京仿真中心 中国系统仿真学会

系统仿真学报

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子:0.551
ISSN:1004-731X
参考文献量20
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