宇航计测技术JournalofAstronauticMetrologyandMeasurement2005年8月第25卷第4期Aug.,2005Vol.25,No.4:1000-7202(2005)04-0041-05:V448文献标识码:A基于面向对象的空间飞行器仿真系统设计陈宏宇(上海微小卫星工程中心,上海200050)摘要采用基于面向对象的软件工程建模思想,设计了一套空间飞行器轨道、姿态及其空间环境的数学仿真系统,最终根据系统的功能需求,给出了描述系统结构的对象模型。采用该系统模型有利于提高仿真系统的可靠性、可维护性和稳定性。关键词面向对象空间飞行器仿真系统软件工程Object2orientedDesignforSpacecraftSimulationSystemChenHong2yuAbstractWithobjectz2orientedtechnologyofsoftwareengineering,anewmethodisputforwardonde2signingthespacecraftsimulationsystemincludingorbit,attitudeandspaceenvironment.Theobject2orientedmodelisgivenfollowingthedescriptionofsystemrequirement.Comparedwithtraditionalprogramming,thismethodoffersystembetterperformanceinreliability,maintainability,andstability.仿真。并且随着计算机技术的飞速发展和数学模型引言1的不断完善,数学仿真以其经济方便,实现灵活,能快速得到结果等优点受到越来越多的重视。图1是一空间飞行器数学仿真系统是设计和验证飞行器轨控系统、姿控系统的重要工具。在系统概念研究和方案设计阶段,大都充分利用系统的数学模型来仿真验证方案的可行性和系统的性能。在系统技术设计阶段,也常用数学仿真代替由于受到技术和经济条件的限制而常常难以实现的动力学和环个典型的飞行器闭环仿真验证系统的示意图。其中飞行器仿真系统辅以环境信号模拟器等构成了对飞行器姿态、轨道、空间环境等的数学模型仿真。传统仿真系统软件的开发大都采用面向过程的编程方式,其结果往往可读性差,不便维护,尤其是系统型号更换后,软件修改困难,可靠性难以保证收稿日期:2005201231作者简介:陈宏宇(1976-),男,工程师,主要从事卫星系统设计工作。相符,减少了重复编码出错的概率和程序的●数据的安全性。面向对象方法通的属性与方法声明为私有、公共或是受保的权限,实现了数据的封装,将对象封闭保保证了程序运行中数据加工的合法性,再程序运行的安全性,可靠性。●消息机制。程序中有状态、行为和个对象间通过传递消息,提出请求,进行操增加了各个模型的独立性,同时更方便实真。由此可见,对于飞行器、地球、太阳等能和属性上各自独立又相互联系的空间天采用面向对象的设计方法来描述具有得天越性。以此开发空间飞行器仿真系统比起图1飞行器闭环仿真验证系统结构图过程软件中的大量函数和变量,清晰易懂护、数据安全、稳定可靠。美国AGI公司开软件STK(SatelliteToolKit)即充分表现了设计思想。据此需要,本文采用面向对象计了一套通用的空间飞行器动力学及环境针对这一问题,本文基于面向对象的软件工程设计建模思想,设计了空间飞行器轨道、姿态及其空间环境的数学仿真系统,旨在于提高此类仿真系统的可据和有效的验证工具,也可作为科普演示系2采用面向对象技术描述仿真模型学计算为依据演示卫星的准确空间环境。“面向对象技术”既是当前软件工程中流行的一种程序开发方法,又是一种认识论和方法学的原则。面向对象技术利用软件对象来进行程序开发,争取尽可能模拟人类习惯的思维方式,使开发软件的方法与过程尽可能接近人类认识世界解决问题的方法与过程,也即使描述问题的问题空间和解决问题的方法空间尽可能的一致。面向对象仿真建模方法较传统的面向过程方法相比,具有以下特征:●易理解性强。面向对象仿真强调的是对象,而不是系统所涉及的过程。面向对象方法将现实世界中有相同特性(属性)和相同行为(方法)的一组事物(对象)抽象描述为“类”,更好地模拟了真实世界。程序的可读性大大加强,系统的可靠性和可维护性随之提高。●继承性。继承性便于对基本属性相同又各自具有一定特性的模型组进行抽象。例如对同3空间飞行器仿真系统需求3.1系统功能总述一般的空间飞行器控制反馈及其环境示意图如图2,虚线框中的部分即是需要统。该系统主要包括几个天体的轨道模型力学模型、空间环境模型(地磁场、地球红敏感器模型、界面...