[发明专利]一种面向卫星系统的分布式仿真系统及其仿真方法

说明书

本发明提供了一种面向卫星系统的分布式仿真系统及其仿真方法，属于仿真技术领域。所述面向卫星系统的分布式仿真系统，包括：zookeeper分布式仿真服务模块、仿真控制分系统以及分布式计算分系统；zookeeper分布式仿真服务模块，包括至少三台计算机，用于采用树状节点，完成仿真控制分系统和分布式仿真计算分系统之间的交互；仿真控制分系统，用于对zookeeper分布式仿真服务模块中的第一层节点进行初始化和维护；分布式仿真计算分系统，包括多台仿真计算机，每台仿真计算机中的每个进程对应卫星系统中的一颗卫星，用于实现对卫星系统中所有卫星的分布式并行仿真计算。本发明可以提升仿真计算的执行效率，减少仿真执行的时间。

技术领域

本发明涉及仿真技术领域，尤其涉及一种面向卫星系统的分布式仿真系统及其仿真方法。

背景技术

随着社会对通信、遥感、导航等卫星信息服务提升的强烈需求，世界主要卫星大国都提出了面向不同应用的大规模卫星系统建设设想。大规模卫星系统的研究及建设存在难度大、投入多、周期长的特点，因此在大规模卫星系统进行实质性投入之前需要借助仿真系统对拟建系统的功能、指标、设计方案等进行仿真。利用仿真系统对大规模卫星系统进行仿真成为了卫星系统建设的基本前提。

卫星系统的仿真涉及因素较多，过程复杂，涉及卫星能源仿真、运动仿真、任务仿真、通信仿真、处理仿真等多个环节。针对卫星仿真，目前技术方案是基于建立离散事件队列实现的，利用计算机上实现一颗或多颗卫星的状态和功能仿真，例如芬兰阿尔托大学和德国慕尼黑工业大学开发维护的ONE(Opportunistic Network Environment)仿真器，如图1所示，在ONE仿真器中，对卫星系统的仿真是通过建立和维护离散事件队列进行，在每一个时间片内完成所有卫星对离散事件队列中当前时间片的事件响应以及状态的更新，所有卫星都完成后进入下一个时间片，从而完成时间推进，进而完成对给定仿真场景下一段时间的仿真。ONE仿真器包括仿真时间更新、事件产生器更新、事件队列检查和事件队列处理、卫星位置更新、卫星状态更新6个模块等。

然而，包括ONE在内的卫星离散时间队列仿真系统是基于单台计算机实现的，仿真系统软件无法进行分布式拓展。对于大规模卫星系统的仿真，卫星数量众多，处理逻辑复杂，ONE仿真器基于单一计算机的处理方法无法适应。具体来说，当卫星数量为几百颗时，ONE系统仿真效率极低，并且会由于操作系统进程调度等待或死锁等问题导致仿真系统崩溃，无法进行仿真。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明提供了一种面向卫星系统的分布式仿真系统及其仿真方法，以至少部分解决以上所提出的技术问题。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种面向卫星系统的分布式仿真系统，包括：

zookeeper分布式仿真服务模块、仿真控制分系统以及分布式计算分系统；

所述zookeeper分布式仿真服务模块，包括至少三台计算机，用于采用树状节点，完成所述仿真控制分系统和分布式仿真计算分系统之间的交互；

所述仿真控制分系统，用于对所述zookeeper分布式仿真服务模块的树状节点中的第一层节点进行初始化和维护；

所述分布式仿真计算分系统，包括多台仿真计算机，每台仿真计算机中的每个进程对应卫星系统中的一颗卫星，用于实现对卫星系统的中所有卫星的分布式并行仿真计算，即维护所述卫星在所述zookeeper分布式仿真服务模块中的树状节点中除第一层以外的其他层节点。

在一些实施例中，zookeeper分布式仿真服务分系统，包括：

第一创建单元，用于创建第一层节点，包括时间节点、位置根节点、待处理事件根节点、未来事件根节点以及仿真状态节点；