空间天文观测任务计算分析系统、方法、介质及设备技术方案

本发明专利技术涉及一种空间天文观测任务计算分析系统，包括：对象管理与参数配置服务模块、矢量几何动态创建服务模块、时间窗口序列动态创建服务模块和对象可见性计算分析服务模块。将空间天文观测任务的计算分析过程进行矢量化抽象和一体化设计，实现矢量几何动态创建、时间窗口序列动态创建、数据元素动态管理的通用计算分析支持服务，实现空间天文观测计算相关问题的通用化支持。本发明专利技术采用面向服务的设计思想，空间天文观测任务计算分析系统进行面向服务的设计，保证各个计算分析服务模块可重用、松耦合、接口明确、独立包含无状态和基于开放的标准，实现计算分析过程服务化。本发明专利技术还涉及空间天文观测任务计算分析方法、介质及设备。

Computational Analysis System, Method, Media and Equipment for Space Astronomical Observation Mission

【技术实现步骤摘要】
空间天文观测任务计算分析系统、方法、介质及设备
本专利技术涉及空间天文观测
，尤其涉及一种空间天文观测任务计算分析系统、方法、介质及设备。
技术介绍
面对暗物质、暗能量、天体起源与演化等天文学和基础物理学的挑战和机遇，欧美各国陆续提出了数个大规模的空基和地基巡天项目，目前已经遴选出的旗舰项目包括：美国国家科学院首推的地基大口径全天巡视望远镜项目、欧空局的欧几里德项目和美国的空基短波红外多波段成像与无缝光谱巡天计划，这些项目预计在2020年代初开始投入运行。空间天文观测(spaceastronomicalobservation)是指在距地面几十公里的高空到地球大气层外的太空进行的天文观测。空间天文观测是推动天文学和物理学的根本问题研究的基础。然而现有技术中没有专门的系统来实现空间天文观测任务的计算分析。因此，亟需专门的空间天文观测任务计算分析系统来实现空间天文观测任务计算分析。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种空间天文观测任务计算分析系统、方法、介质及设备。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种空间天文观测任务计算分析系统，包括：对象管理与参数配置服务模块，用于进行场景创建及场景中对象参数的配置管理；矢量几何动态创建服务模块，用于在所述场景中进行矢量几何动态创建，得到约束计算的空间模型；数据元素动态管理服务模块，用于提供矢量几何动态创建服务模块所有计算数据元素的维护管理，为任务计算分析提供数据支持；时间窗口序列动态创建服务模块，用于在所述场景中进行所需类型的时间窗口序列的动态创建；对象可见性计算分析服务模块，用于根据所述场景中对象间的链路和观测可见性，以及所述时间窗口序列和所述空间模型，计算满足约束条件的显示观测可见窗口。为实现上述专利技术目的，本专利技术还提供一种空间天文观测任务计算分析方法，其特征在于，包括：进行场景创建及场景中对象参数的配置管理；在所述场景中进行矢量几何动态创建，得到约束计算的空间模型；在所述场景中进行所需类型的时间窗口序列的动态创建；根据所述场景中对象间的链路和观测可见性，以及所述时间窗口序列和所述空间模型，计算满足约束条件的显示观测可见窗口。本专利技术还提供一种计算机可读存储介质，包括指令，当所述指令在计算机上运行时，使所述计算机执行上述空间天文观测任务计算分析方法。本专利技术还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上的并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述空间天文观测任务计算分析方法。本专利技术的有益效果是：基于空间天文望远镜观测任务实际在轨运行过程中的资源约束条件，将空间天文观测任务计算分析相关功能封装为服务单元，且所述服务单元之间通过定义的交互接口实现相互间和对外的服务提供，通过所述服务单元集成为空间天文观测任务的计算分析工具箱，通过所述计算分析工具箱实现航天器载荷设备开展天文观测任务的相关基础计算功能，具体地将观测任务的计算分析过程进行矢量化抽象和一体化设计，实现矢量几何动态创建、时间窗口序列动态创建、数据元素动态管理的通用计算分析支持服务，实现空间天文观测计算相关问题的通用化支持。采用面向服务的设计思想，空间天文观测任务计算分析系统进行面向服务的设计，保证各个计算分析服务模块可重用、松耦合、接口明确、独立包含无状态和基于开放的标准，实现计算分析过程服务化。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种空间天文观测任务计算分析系统框图；图2为本专利技术实施例提供的一种空间天文观测任务计算分析方法流程图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。图1给出了本专利技术实施例提供的一种空间天文观测任务计算分析系统框图。如图1所示，该系统包括：对象管理与参数配置服务模块、矢量几何动态创建服务模块、时间窗口序列动态创建服务模块和对象可见性计算分析服务模块。对象管理与参数配置服务模块用于进行场景创建及场景中对象参数的配置管理；矢量几何动态创建服务模块用于在所述场景中进行矢量几何动态创建，得到约束计算的空间模型；时间窗口序列动态创建服务模块用于在所述场景中进行所需类型的时间窗口序列的动态创建；对象可见性计算分析服务模块用于根据所述场景中对象间的链路和观测可见性，以及所述时间窗口序列和所述空间模型，计算满足约束条件的显示观测可见窗口。需要说明的是，本专利技术实施例提供的空间天文观测任务计算分析系统支持但不限于常见的7种天文观测的任务约束计算分析模型，包括亮星规避时间窗口计算模型、日月杂光的规避计算模型、地气光的影响计算模型、南大西洋异常区SAA计算模型、地球遮挡计算模型、掩星时间窗口计算模型、其它天体规避时间窗口计算模型。上述实施例中，基于空间天文望远镜观测任务实际在轨运行过程中的资源约束条件，将空间天文观测任务计算分析相关功能封装为服务单元，且所述服务单元之间通过定义的交互接口实现相互间和对外的服务提供，通过所述服务单元集成为空间天文观测任务的计算分析工具箱，通过所述计算分析工具箱实现航天器载荷设备开展天文观测任务的相关基础计算功能，具体地将观测任务的计算分析过程进行矢量化抽象和一体化设计，实现矢量几何动态创建、时间窗口序列动态创建、数据元素动态管理的通用计算分析支持服务，实现空间天文观测计算相关问题的通用化支持。采用面向服务的设计思想，空间天文观测任务计算分析系统进行面向服务的设计，保证各个计算分析服务模块可重用、松耦合、接口明确、独立包含无状态和基于开放的标准，实现计算分析过程服务化。可选地，对象管理与参数配置服务模块包括场景创建管理单元、航天器配置管理单元、地面站配置管理单元、火箭配置管理单元、观测载荷配置管理单元和地面目标配置管理单元。场景创建管理单元用于创建场景，并设置场景参数；航天器配置管理单元用于设置航天器的飞行轨道参数、姿态飞行模式以及包含的观测载荷；地面站配置管理单元用于设置地面站的站址坐标、AER(方位角、仰角和距离)观测条件以及包含的测量设备；火箭配置管理单元用于设置火箭的飞行弹道参数和飞行姿态；观测载荷配置管理单元用于设置观测载荷的安装位置、安装方向和视场形状；地面目标配置管理单元用于描述地面目标，并在计算航天器关于地面目标的观测窗口时，将地面目标与所述场景中相关航天器的观测设备相关联。需要说明的是，1)场景的创建及管理：场景是一组模型、对象的组织结构对象，一个场景可包含航天器、火箭、地面站、观测载荷、地面目标等对象，可通过图形交互界面对场景中的对象进行管理，设置场景的运行时间段、步长等。2)航天器配置管理：可通过图形界面设置航天器的飞行轨道参数(一段事件的航天器星历)、姿态飞行模式以及包含的观测载荷。其中，姿态飞行模式可支持三轴稳定对地、偏航机动、侧摆、惯性姿态、太阳指向等模式以及用户自定义坐标系下固定姿态。3)地面站配置管理：可通过图形界面设置地面站的站址坐标、RAE观测条件以及包含的测量设备。4)火箭配置管理：可通过图形界面设置火箭的飞行弹道参数(一段事件的航天器星历)及飞行姿态。5)观测载荷配置管理：每个航天器可包含多个观测载荷，可通过图形界面设置观测载荷的安装位置、安装方向、视场形状等参数。观测载荷视场可支持简单锥、矩形、复杂锥、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空间天文观测任务计算分析系统，其特征在于，包括：对象管理与参数配置服务模块，用于进行场景创建及场景中对象参数的配置管理；矢量几何动态创建服务模块，用于在所述场景中进行矢量几何动态创建，得到约束计算的空间模型；数据元素动态管理服务模块，用于提供矢量几何动态创建服务模块所有计算数据元素的维护管理，为任务计算分析提供数据支持；时间窗口序列动态创建服务模块，用于在所述场景中进行所需类型的时间窗口序列的动态创建；对象可见性计算分析服务模块，用于根据所述场景中对象间的链路和观测可见性，以及所述时间窗口序列和所述空间模型，计算满足约束条件的显示观测可见窗口。

【技术特征摘要】
1.一种空间天文观测任务计算分析系统，其特征在于，包括：对象管理与参数配置服务模块，用于进行场景创建及场景中对象参数的配置管理；矢量几何动态创建服务模块，用于在所述场景中进行矢量几何动态创建，得到约束计算的空间模型；数据元素动态管理服务模块，用于提供矢量几何动态创建服务模块所有计算数据元素的维护管理，为任务计算分析提供数据支持；时间窗口序列动态创建服务模块，用于在所述场景中进行所需类型的时间窗口序列的动态创建；对象可见性计算分析服务模块，用于根据所述场景中对象间的链路和观测可见性，以及所述时间窗口序列和所述空间模型，计算满足约束条件的显示观测可见窗口。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述对象管理与参数配置服务模块包括：场景创建管理单元，用于创建场景，并设置场景参数；航天器配置管理单元，用于设置航天器的飞行轨道参数、姿态飞行模式以及包含的观测载荷；地面站配置管理单元，用于设置地面站的站址坐标、AER观测条件以及包含的测量设备；火箭配置管理单元，用于设置火箭的飞行弹道参数和飞行姿态；观测载荷配置管理单元，用于设置观测载荷的安装位置、安装方向和视场形状；地面目标配置管理单元，用于描述地面目标，并在计算航天器关于地面目标的观测窗口时，将地面目标与所述场景中相关航天器的观测设备相关联。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述矢量几何动态创建服务模块包括：基础内置坐标系单元，用于定义系统内置基础坐标系，所述系统内置基础坐标系由坐标原点和坐标框架组成；空间点动态创建单元，用于动态创建空间点；其中，空间点包括空间实体对象点和抽象计算点；所述空间实体对象点指空间目标质心或几何上固定的点；所述抽象计算点指根据几何关系计算出的虚拟抽象点；矢量动态创建单元，用于根据现有空间目标和坐标系动态创建矢量；或根据已有坐标系以及该坐标系下的固定方向创建矢量；或根据矢量叉乘创建矢量；或根据两面相交创建矢量；或根据矢量在平面上的投影创建矢量；平面动态创建单元，用于根据已有坐标系及矢量创建平面，平面方向指向其法向矢量方向；坐标框架动态创建单元，用于根据已有的坐标框架及矢量创建坐标框架；坐标系动态创建单元，用于根据已有的空间实体对象点和坐标框架创建坐标系，其中所述空间实体对象点的重心或中心定为坐标原点；角度动态创建单元，用于根据矢量和平面动态创建角度，包括根据已有两个矢量夹角创...

【专利技术属性】
技术研发人员：王红飞，杨世龙，吴鹏，
申请(专利权)人：中国科学院空间应用工程与技术中心，
类型：发明
国别省市：北京,11