一种卫星导航仿真模型一致性验证方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种卫星导航仿真模型一致性验证方法，包括以下步骤：建立试验任务归类模型；根据试验任务的不同属性，建立试验任务验证目标体系；明确试验任务的核查对象；定义覆盖全面的任务评估内容；根据评估内容中涉及的模型和内容，对各类试验任务进行设计。还提供了一种卫星导航仿真模型一致性验证系统，包括卫星模型、应用模型、主控站模型、测控站模型、监测站模型、注入站模型、组合模型管理模块、基本模块模型参数和属性配置模块、以及试验任务参数配置模块。本发明专利技术的方案，可以为卫星导航仿真模型提供一种自顶向下的仿真验证方法，最大限度保证试验任务的全面性，验证结果能够直接用于北斗工程系统的优化升级。

A consistency verification method and system for satellite navigation simulation model

【技术实现步骤摘要】
一种卫星导航仿真模型一致性验证方法及系统
本专利技术主要涉及卫星导航
，尤其涉及一种卫星导航仿真模型一致性验证方法及系统。
技术介绍
大型复杂卫星网络规模大，实体多，业务广泛，为了降低真实系统的运行风险，大型复杂卫星系统建设前往往会伴随建设其数字孪生的软件仿真系统，对真实卫星系统运行情况进行模拟。软件仿真系统具备灵活性、开放性、前瞻性等硬件系统无法比拟的优势，但软件仿真系统首先必须关注仿真系统对于真实系统的等效性，仿真模型的正确性直接关系到整个仿真系统的有效性。北斗全球导航系统也需要建设软件仿真系统，用于在地面灵活的验证系统核心关键技术，北斗系统的软件仿真涉及卫星系统模型、运控系统模型、测控系统模型、星间链路运行管理系统模型和应用系统模型等多个等效模型，如何对仿真模型与真实模型间进行一致性验证确保仿真系统的有效性，成为了建立软件仿真系统最重要的部分。经过现有技术的检索，中国专利技术专利（申请公布号：CN201710609081.9），专利技术名称为卫星导航系统高保真仿真模型的可信度验证方法，其主要目的是解决卫星导航仿真模型的可信度的问题。本专利技术所描述的可信度验证方法包含四个方面的内容：通过建立体系化、层次化的模型验证标准工具库、建立基于时空参考框架、建立自底向上逐层递进的加权检验和建立基于实测数据误差分离及反推解算结合。但是，中国专利技术专利（申请公布号：CN201710609081.9），专利技术名称为卫星导航系统高保真仿真模型的可信度验证方法，只对单个模型的精细化建模和模型层次化结果比对以验证模型可信度提供了一种方法，北斗全球导航系统地面试验验证系统中的仿真模型精细化建模和验证由对应的工程系统建设方完成，由此来保证仿真模型与真实模型的一致性，但真实的卫星系统是面向业务和用户的，且导航系统的业务有其特殊性，一个业务需要多个模型联动才能完成，单个模型的正确性无法保证其参与联动时是有效的，因此，该方法不能用于整个卫星导航系统模型的一致性验证中。中国专利技术专利（申请公布号：CN201710608895.0），专利技术名称为卫星导航系统试验验证与测试评估数学模型的建立方法，其主要目的是解决卫星导航系统的系统级仿真试验验证的问题。该专利技术描述的试验验证与测试评估数学模型的建立方法包含四个三个方面的内容：以验证、设计、建设及应用过程为驱动，测试待测项；根据驱动数据形成系统级仿真模型；形成自闭合验证模型。但是，中国专利技术专利（申请公布号：CN201710608895.0），专利技术名称为卫星导航系统试验验证与测试评估数学模型的建立方法，该专利技术重点关注如何将系统划分一、二、三级颗粒度分别进行评估验证，同样的，未提及如何基于卫星导航系统业务对整个仿真系统进行试验验证。总结起来，目前的卫星导航系统模型验证方法和系统，要么单纯地描述模型的高保真建模与验证方法，要么是系统性的描述卫星导航系统的测试评估体系验证，缺少从真实业务角度针对卫星导航系统软件仿真模型进行一致性验证的方法。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种卫星导航仿真模型一致性验证方法，用于解决北斗系统地面软件仿真中各模型的正确性验证问题，本专利技术还提供了一种卫星导航仿真模型一致性验证系统。根据本专利技术实施例的一种卫星导航仿真模型一致性验证方法，包括以下步骤：S1：根据卫星导航系统的主要功能，从功能要求、试验属性、实施方式三方面进行任务归类，形成任务归类模型，每类模型可采用同样或类似的试验方法。S2：核定任务目标：根据试验任务划分归类模型定义每类任务的任务目标内容，形成全面覆盖的任务目标体系。S3：明确核查对象：结合卫星导航系统精细化的功能要求，按任务目标将目标任务链路中所有覆盖的核查要素列举。S4：定义任务评估内容：以上两步明确了任务评估的主体和目标，任务评估内容则定义待评估的核查对象的具体行为内容是否满足任务目标。S5：任务设计：按照以上任务评估内容对每个任务的试验配置、试验过程和试验结果进行详细定义；S6：将模型放入仿真平台，仿真运行进行评估；如果评估过程中模型的行为符合预期，即评估中各种各样探测点的性能都满足预期，则表明卫星导航仿真模型的一致性达到预期。作为本专利技术的进一步改进，在所述步骤S1中，所述任务归类模型将卫星导航系统试验任务划分为测量类试验任务和信息类试验任务。作为本专利技术的进一步改进，在所述步骤S2中，信息类试验任务核定目标为正确性评估、一致性评估、完备性评估和时效性评估；测量类任务的试验任务目标为系统定轨与时间同步指标和差分与完好性评估指标。作为本专利技术的进一步改进，在所述步骤S3中，信息类试验的核查对象为信息内容和信息执行载体；测量类试验的核查对象为系统关键体制。作为本专利技术的进一步改进，在所述步骤S4中，结合卫星导航系统的功能需求，信息类试验的任务评估内容包含：L星地上下行环路信息流试验、L上行S遥测下行环路信息流试验、多星星间链路信息流试验和星间星地信息流试验。测量类任务内容包含：组网星星座星间星地常规条件下系统测量试验、组网星星座星间星地故障条件下系统测量试验、组网星星座星间星地组网条件下系统测量试验、组网星星座自主运行常规条件下系统测量试验、组网星星座自主运行故障条件下系统测量试验。作为本专利技术的进一步改进，在所述步骤S5中，任务设计中包含场景配置设计、试验方法设计和探测点设计等，试验方法涉及复杂的内部处理流程，本专利技术的重点在于场景配置设计和探测点设计。探测点设计覆盖任务试验链路中的每个节点的监测内容，各个节点试验结果可追溯。根据本专利技术实施例的一种卫星导航仿真模型一致性验证系统，包括：卫星模型、应用模型、主控站模型、测控站模型、监测站模型、注入站模型、组合模型管理模块、基本模块模型参数和属性配置模块、以及试验任务参数配置模块；所述卫星模型的接收端连接注入站模型，所述卫星模型的发送端分别连接应用模型、监测站模型和测控站模型，以用于下播导航电文、生成遥测下行信息、组解帧星间互传信息、自主导航模式下的卫星轨道与钟差解算；所述应用模型的接收端连接卫星模型，用于根据导航信号观测值和导航电文信息完成用户导航解算；所述监测站模型的接收端连接卫星模型，以用于接收下行导航电文并解析；所述监测站模型的发送端连接主控站模型，以用于将导航电文帧格式信息回传至主控站模型；所述测控站模型的接收端连接卫星模型，测控站模型的发送端连接主控站模型，以用于上注遥控指令和星间控管信息，接收运控的上注回执信息；所述主控站模型的接收端连接监测站模型和测控站模型，发送端连接注入站模型，以用于实现精密定轨、时间同步、电文参数生成、上注电文编辑、导航电文上注和接收监测站回传导航电文；所述注入站模型的接收端连接主控站以用于接收主控站测通系统发送的上注电文数据帧，所述注入站模型的输出端连接卫星模型以用于上注导航电文帧格式；所述组合模型管理模块用于对各个模型进行组合配置；所述基本模块模型参数和属性设置模块用于对各个模型配置参数；所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种卫星导航仿真模型一致性验证方法，其特征在于,包括以下步骤：/nS1：建立试验任务归类模型，试验任务包括信息类验证任务和测量类验证任务；/nS2：确定信息类验证任务和测量类验证任务的验证目标；/nS3：确定信息类试验任务和测量类试验任务的核查对象；/nS4：根据核查对象参与的行为，定义覆盖全面的任务评估内容；/nS5：根据任务评估内容中涉及的模型和内容，对各类试验任务进行场景配置设计、试验方法设计和探测点设计；/nS6：将模型放入仿真平台，仿真运行进行评估；如果评估过程中模型的行为符合预期，则表明卫星导航仿真模型与真实模型具有一致性。/n

【技术特征摘要】
1.一种卫星导航仿真模型一致性验证方法，其特征在于,包括以下步骤：
S1：建立试验任务归类模型，试验任务包括信息类验证任务和测量类验证任务；
S2：确定信息类验证任务和测量类验证任务的验证目标；
S3：确定信息类试验任务和测量类试验任务的核查对象；
S4：根据核查对象参与的行为，定义覆盖全面的任务评估内容；
S5：根据任务评估内容中涉及的模型和内容，对各类试验任务进行场景配置设计、试验方法设计和探测点设计；
S6：将模型放入仿真平台，仿真运行进行评估；如果评估过程中模型的行为符合预期，则表明卫星导航仿真模型与真实模型具有一致性。


2.根据权利要求1所述的卫星导航仿真模型一致性验证方法，其特征在于：所述步骤S1中试验任务归类模型包括时间空间统一驱动试验任务、信号层试验任务、通信层试验任务、测量层试验任务和服务层试验任务；其中时间空间统一驱动试验任务、测量层试验任务和服务层试验任务属于测量类验证任务，通信层试验任务属于信息类验证任务。


3.根据权利要求2所述的卫星导航仿真模型一致性验证方法，其特征在于：所述步骤S2中信息类验证任务的验证目标为正确性评估、一致性评估、完备性评估和时效性评估；所述测量类验证任务的验证目标为系统定轨与时间同步评估和差分与完好性评估。


4.根据权利要求1所述的卫星导航仿真模型一致性验证方法，其特征在于：所述步骤S3中信息类试验任务的核查对象包含信息内容和信息执行载体，信息内容为系统间空中接口控制文件中定义的各项内容，信息执行载体包括卫星模型、运控模型、测控模型、用户模型；测量类试验任务的核查对象包含星间链路体制、星地联合定轨与时间同步体制、自主定轨与时间同步体制、差分及完好性监测体制。


5.根据权利要求1所述的卫星导航仿真模型一致性验证方法，其特征在于：所述步骤S4中任务评估内容包括信息流试验任务和测量类试验任务，所述信息流试验任务覆盖局部环路链路及全链路，其包括L星地上下行环路信息流试验、L上行S遥测下行环路信息流试验、多星星间链路信息流试验和星间星地信息流试验；所述测量类试验任务涵盖星间星地及自主运行常规和故障模式下的所有指标测量内容，其包括组网星星座星间星地常规条件下系统测量试验、组网星星座星间星地故障条件下系统测量试验、组网星星座星地组网条件下系统测量试验、自主运行常规条件下系...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙广富，左勇，刘文祥，王飞雪，欧钢，肖伟，倪少杰，李蓬蓬，李柏渝，牟卫华，叶小舟，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43