一种天地一体化孪生模拟系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种天地一体化孪生模拟系统，包括：场景部署服务子系统，用于以微服务的形式提供场景部署服务以实现天地一体化孪生模拟对应的仿真场景部署和空天地资源配置功能，并生成天地一体化孪生模拟中的仿真节点；模型算法服务子系统，用于以微服务的形式提供模型算法服务以根据所述场景部署服务的仿真场景部署和空天地资源配置进行环境建模并产生仿真节点对应的仿真数据；硬件接入服务子系统，用于以微服务的形式提供硬件接入服务以将半实物设备和实物设备接所述系统并通过虚实映射将半实物设备和实物设备与对应的仿真节点进行映射并将仿真节点与设备进行关联、以及采集设备产生的数据；每个子系统配置在独立容器中，容器部署在分布式服务器中。容器部署在分布式服务器中。容器部署在分布式服务器中。

【技术实现步骤摘要】
一种天地一体化孪生模拟系统及方法


[0001]本专利技术属于卫星通信
，具体来说，涉及卫星通信
中 的卫星设计对应的仿真模拟领域，更具体地说，涉及一种针对卫星网络在 论证、建设、使用过程中的天地一体化孪生模拟系统及方法。

技术介绍

[0002]国际通信组织将卫星通信纳入未来重要的网络接入方式之一。国际电 信联盟(I TU)在2016提出“下一代移动通信网应满足用户能随时随地访 问服务”的需求，针对星地融合提出中继宽带传输、数据回传、动中通与 混合多媒体四类典型应用场景。
[0003]目前，地球同步轨道卫星长期主导卫星通信业务，但是地球同步轨道 卫星的轨道资有限，且传输时延大，而低轨道卫星传输时延大大降低，新 兴的低轨通信星座大都能实现50ms以内的时延，与地面光纤网络相当， 因此，低轨卫星的设计和建设变得越来越重要。但是，如果采用低轨卫星 来覆盖全球，就需要大量的卫星来成大规模卫星星座，例如OneWeb卫星 星座，且由于卫星通信网络具有复杂多变的网络环境和通信情况，因此卫 星网络在论证、建设和使用的过程中都面临更加严峻的挑战，如何在卫星 建设实施过程中进行更好的仿真模拟和论证变得尤为重要。
[0004]如图1所示，目前国内外卫星通信领域主流仿真软件均是C/S架构的 单机版系统，所有的模块(场景模块库、分析模块库)都放在一个单机软 件(STK软件)中，然后这个软件部署在一台工作站上，所有的功能都由这 台工作站提供，STK通过模块接口调用场景和分析，并通过二维或三维渲 染显示模拟场景。由此可以看出，单机C/S机构的仿真软件无法满足大规 模星座网络的仿真要求，且单机版仿真系统没有接入通信协议和实物仿真， 未形成一个大规模天地一体化孪生模拟平台，仿真规模达不到大规模网络 星座的要求，无法为大规模卫星网络的建设提供有效的仿真模拟以支持卫 星建设论证。

技术实现思路

[0005]因此，本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种新的天 地一体化孪生模型系统及方法。
[0006]根据本专利技术的第一方面，提供一种天地一体化孪生模拟系统，所述系 统包括：场景部署服务子系统，用于以微服务的形式提供场景部署服务以 实现天地一体化孪生模拟对应的仿真场景部署和空天地资源配置功能，并 生成天地一体化孪生模拟中的仿真节点；模型算法服务子系统，用于以微 服务的形式提供模型算法服务以根据所述场景部署服务的仿真场景部署 和空天地资源配置进行环境建模并产生仿真节点对应的仿真数据；硬件接 入服务子系统，用于以微服务的形式提供硬件接入服务以将半实物设备和 实物设备接所述系统并通过虚实映射将半实物设备和实物设备与对应的 仿真节点进行映射并将仿真节点与设备进行关联、以及采集设备产生的数 据；其中，所述多个子系统中的每一个配置在一个独立的容器中，所述容 器部署在一台或多台分布式服务器中。
[0007]优选的，所述系统还包括：仿真模拟服务子系统，用于以微服务的形 式提供不同协议的仿真模拟服务对应的仿真模拟配置以供用户发起天地 一体化孪生模拟的仿真模拟任务，并收集仿真过程产生的数据。
[0008]优选的，所述系统还包括：协议栈服务子系统，用于以微服务的形式 提供协议栈服务以实现天地一体化孪生模拟的协议栈仿真模拟，并完成各 仿真节点对应的仿真数据的交互以及通信指标的统计。
[0009]优选的，所述系统还包括：消息推送服务子系统，用于以微服务的形 式提供数据推送服务，以实现将仿真数据推送。
[0010]优选的，所述系统还包括：数据存储服务子系统，用于以微服务的形 式提供数据存储服务，以存储天地一体化孪生模拟产生的数据。
[0011]优选的，所述系统还包括：网关路由服务子系统，用于以微服务的形 式提供网关路由服务，以在天地一体化孪生模拟中为其他子系统提供的微 服务配置统一的访问入口。
[0012]优选的，所述系统还包括：监控中心服务子系统，用于以微服务的形 式提供监控服务，以在天地一体化孪生模拟中监控其他子系统的微服务的 运行状态。
[0013]优选的，所述系统还包括：配置中心服务子系统，用于以微服务的形 式提供统一的配置管理服务，以在天地一体化孪生模拟中管理所有子系统 的微服务的配置文件。
[0014]优选的，所述系统还包括：注册中心服务子系统，用于以微服务的形 式向所有子系统提供微服务注册服务，并使注册的微服务在天地一体化孪 生模拟中相互发现和调用。
[0015]优选的，所述系统还包括：展示交互服务子系统，用于以微服务的形 式提供展示交互服务以展示天地一体化孪生模拟的仿真场景，以及为其他 子系统的微服务之间的交互、配置和展示提供展示界面。
[0016]在本专利技术的一些实施例中，所述空天地资源包括：卫星节点、固定终 端节点、移动终端节点、导弹，其中，所述固定终端包括核心网、信关站、 基站；所述移动终端包括飞机、车辆、船只。
[0017]优选的，所述场景部署服务子系统以微服务形式提供的仿真场景部署 类型包括：空天地综合信息网络应用、卫星及星座互联、空中战术数据链 组网、地面蜂窝通信组网。其中，所述场景部署服务包括：场景管理，用 于根据用户的仿真需求部署天地一体化孪生模拟的仿真场景类型；卫星管 理，用于配置所述场景管理模块部署的天地一体化孪生模拟的仿真场景对 应的卫星资源；固定终端管理，用于配置所述场景管理模块部署的天地一 体化孪生模拟的仿真场景对应的固定终端资源；移动终端管理，用于配置 所述场景管理模块部署的天地一体化孪生模拟的仿真场景对应的移动终 端资源；导弹管理，用于配置所述场景管理模块部署的天地一体化孪生模 拟的仿真场景对应的导弹资源；分析评估，用于根据所述场景管理模块部 署的天地一体化孪生模拟的仿真场景对应的资源配置生成仿真节点。
[0018]在本专利技术的一些实施例中，所述模型算法服务包括：空间动力类模型， 其包括运动模型、轨迹模型、空间模型、姿态模型；空间环境类模型，其 包括大气模型、雨衰模型、电离层模型；用户与业务类模型，其包括用户 模型、业务模型、分布模型；通信链路类模型，其包括信道模型、干扰模 型、天线模型；标准接口，用于为所有模型提供标准接口以接入所述系统。
[0019]在本专利技术的一些实施例中，所述硬件接入服务包括：硬件管理，用于 对接入的半实物设备和实物进行管理；其中，所述半实物设备包括物理板 卡，所述实物设备包括终端样机、干扰模拟设备、信道模拟设备、测试仪 器仪表；设备接入，用于基于标准SDK将半实物设备和实物设备向系统注 册以将半实物设备和实物设备接入所述系统；虚实映射，用于在天地一体 化孪生模拟系统中将将半实物设备和实物设备与对应的仿真节点进行映 射并将仿真节点与设备进行关联；硬件数据采集，用于采集接入的设备产 生的数据。
[0020]在本专利技术的一些实施例中，所述仿真模拟服务包括：协议配置，用于 对资源节点的通信协议进行配置；仿真配置，用于基于配置的通信协议将 资源对应的仿真节点组成天地一体化仿真通信网络；仿真推演引擎，用于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种天地一体化孪生模拟系统，其特征在于，所述系统包括：场景部署服务子系统，用于以微服务的形式提供场景部署服务以实现天地一体化孪生模拟对应的仿真场景部署和空天地资源配置功能，并生成天地一体化孪生模拟中的仿真节点；模型算法服务子系统，用于以微服务的形式提供模型算法服务以根据所述场景部署服务的仿真场景部署和空天地资源配置进行环境建模并产生仿真节点对应的仿真数据；硬件接入服务子系统，用于以微服务的形式提供硬件接入服务以将半实物设备和实物设备接所述系统并通过虚实映射将半实物设备和实物设备与对应的仿真节点进行映射并将仿真节点与设备进行关联、以及采集设备产生的数据；其中，所述多个子系统中的每一个配置在一个独立的容器中，所述容器部署在一台或多台分布式服务器中。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：仿真模拟服务子系统，用于以微服务的形式提供不同协议的仿真模拟服务对应的仿真模拟配置以供用户发起天地一体化孪生模拟的仿真模拟任务，并收集仿真过程产生的数据。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：协议栈服务子系统，用于以微服务的形式提供协议栈服务以实现天地一体化孪生模拟的协议栈仿真模拟，并完成各仿真节点对应的仿真数据的交互以及通信指标的统计。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：消息推送服务子系统，用于以微服务的形式提供数据推送服务，以实现将仿真数据推送。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：数据存储服务子系统，用于以微服务的形式提供数据存储服务，以存储天地一体化孪生模拟产生的数据。6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：网关路由服务子系统，用于以微服务的形式提供网关路由服务，以在天地一体化孪生模拟中为其他子系统提供的微服务配置统一的访问入口。7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：监控中心服务子系统，用于以微服务的形式提供监控服务，以在天地一体化孪生模拟中监控其他子系统的微服务的运行状态。8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：配置中心服务子系统，用于以微服务的形式提供统一的配置管理服务，以在天地一体化孪生模拟中管理所有子系统的微服务的配置文件。9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：注册中心服务子系统，用于以微服务的形式向所有子系统提供微服务注册服务，并使注册的微服务在天地一体化孪生模拟中相互发现和调用。10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：展示交互服务子系统，用于以微服务的形式提供展示交互服务以展示天地一体化孪生模拟的仿真场景，以及为其他子系统的微服务之间的交互、配置和展示提供展示界面。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述空天地资源包括：卫星节点、固定终端节点、移动终端节点、导弹，其中，所述固定终端包括核心网、信关站、基站；所述移动终端包括飞机、车辆、船只。12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述场景部署服务子系统以微服务形式提供的仿真场景部署类型包括：空天地综合信息网络应用、卫星及星座互联、空中战术数据链组网、地面蜂窝通信组网。13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述场景部署服务包括：场景管理，用于根据用户的仿真需求部署天地一体化孪生模拟的仿真场景类型；卫星管理，用于配置所述场景管理模块部署的天地一体化孪生模拟的仿真场景对应的卫星资源；固定终端管理，用于配置所述场景管理模块部署的天地一体化孪生模拟的仿真场景对应的固定终端资源；移动终端管理，用于配置所述场景管理模块部署的天地一体化孪生模拟的仿真场景对应的移动终端资源；导弹管理，用于配置所述场景管理模块部署的天地一体化孪生模拟的仿真场景对应的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘垚圻，张杰坦，孙加伟，缪志伟，柴镇，程伟，亓静，李红光，付垠凯，王坚，陈丽，周一青，石晶林，
申请(专利权)人：中国科学院计算技术研究所，
类型：发明
国别省市：