通用卫星平台数字化设计方法、装置与流程

本技术属于航天，具体涉及一种通用卫星平台数字化设计方法、装置。

背景技术：

1、随着航天技术的发展，卫星星座建设规模化、体系化、低成本的发展趋势日益凸显，巨型星座爆发“奇点”的来临，如何突破定制化壁垒，基于卫星各单机系统接口标准化工作，开展卫星数字化快速设计技术成为研究热点。

2、传统的卫星设计流程是总体设计师需要根据用户需求进行技术指标分解，初步确定卫星方案及分系统的技术指标等，分系统设计师开展方案的仿真验证、修订、再调整、再仿真。各分系统设计师的设计依据依赖于总体设计师指标的分解，各分系统根据自身负责专业领域背靠背开展设计。分系统设计师需要对各分系统的设计进行初步仿真和分系统指标满足度测试。后续因各分系统之间的耦合关系，往往因一个关键参数的修改导致分系统其他关联指标的大量调整，从而需要重新设计分系统的方案，各分系统技术指标的协同迭代更新效率低，各分系统设计缺乏基于自主设计决策的能力。从而导致卫星设计迭代周期较长，指标优化速度慢，效率较低，已无法满足现代卫星高集成度、短周期的研制需求。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题或至少部分地解决上述技术问题，本技术实施例提供了通用卫星平台数字化设计方法、装置。

2、第一方面，本技术实施例提供了一种通用卫星平台数字化设计方法，包括：

3、获取设计需求文本，对所述设计需求文本进行解析，确定所述设计需求文本对应的分系统以及各分系统的需求指标；

4、针对所述设计需求文本对应的每一分系统，将所述分系统的需求指标与所述分系统对应的型谱库进行匹配，获得所述分系统的单机选型结果；所述型谱库包括以下一项或多项：产品尺寸信息、包络信息、接口信息、数据接口性能指标、可靠性信息和成本信息；

5、整合所述设计需求文本对应的各分系统的单机选型结果，获得一个或多个卫星平台设计方案；

6、对所述一个或多个卫星平台设计方案进行仿真，以对所述一个或多个卫星平台设计方案进行优化；

7、输出通过所述仿真的卫星平台设计方案。

8、可选的，所述对所述设计需求文本进行解析，确定所述设计需求文本对应的分系统以及各分系统的需求指标，包括：对所述设计需求文本进行解析，确定载荷需求指标，所述载荷需求指标包括以下一项或多项：载荷类型、载荷工作模式、功耗、重量和数据量；按照分系统性能指标对所述载荷需求指标进行解析，确定所述设计需求文本对应的分系统以及各分系统的需求指标。

9、可选的，所述方法还包括：针对每一分系统，判断所述分系统的需求指标是否满足所述分系统对应的合理性要求；在所述分系统的需求指标不满足所述分系统对应的合理性要求的情况下，重新对所述设计需求文本进行解析，以确定所述分系统的需求指标。

10、可选的，所述设计需求文本对应的分系统包括以下一项或多项：结构机构分系统、姿轨控分系统、电源分系统、综合电子分系统、测控数传分系统、热控分系统和推进分系统；

11、所述针对所述设计需求文本对应的每一分系统，将所述分系统的需求指标与所述分系统对应的型谱库进行匹配，获得所述分系统的单机选型结果，包括：

12、响应于所述设计需求文本对应的分系统包括姿轨控分系统、综合电子分系统、测控数传分系统和/或推进分系统，分别将所述姿轨控分系统、综合电子分系统、测控数传分系统和/或推进分系统的需求指标与对应的型谱库进行匹配，获得所述姿轨控分系统、综合电子分系统、测控数传分系统和/或推进分系统的单机选型结果；

13、响应于所述设计需求文本对应的分系统包括电源分系统，根据所述姿轨控分系统、综合电子分系统、测控数传分系统和/或推进分系统的单机选型结果以及所述电源分系统的需求指标，从所述电源分系统对应的型谱库中确定所述电源分系统的单机选型结果；

14、响应于所述设计需求文本对应的分系统包括结构机构分系统和/或热控分系统，根据所述姿轨控分系统、综合电子分系统、测控数传分系统、推进分系统和/或电源分系统的单机选型结果，从所述结构机构分系统和/或热控分系统对应的型谱库中确定所述结构机构分系统和/或热控分系统的单机选型结果。

15、可选的，整合所述设计需求文本对应的各分系统的单机选型结果，获得一个或多个卫星平台设计方案，包括：根据最大安装接触面的卫星单机布局设计要求，确定卫星平台的框架结构选型结果；根据卫星平台的框架结构选型结果、所述设计需求文本对应的各分系统的单机选型结果和多目标遗传算法，获得一个或多个卫星平台设计方案。

16、可选的，在对所述一个或多个卫星平台设计方案进行仿真之前，所述方法还包括：对所述一个或多个卫星平台设计方案进行整体性检验；在所述一个或多个卫星平台设计方案的整体性检验未通过的情况下，对所述一个或多个卫星平台设计方案中不满足所述整体性检验要求的分系统重新选型，直至所述一个或多个卫星平台设计方案通过所述整体性检验。

17、可选的，所述对所述一个或多个卫星平台设计方案进行仿真，包括：针对每一卫星平台设计方案，根据载荷力学响应条件，对所述卫星平台设计方案进行卫星力学响应仿真；在所述卫星平台设计方案的卫星力学响应仿真的结果满足第一要求的情况下，对所述卫星平台设计方案进行卫星热分析仿真；在所述卫星平台设计方案的卫星热分析仿真的结果满足第二条件的情况下，对所述卫星平台设计方案进行力热联合仿真。

18、可选的，所述对所述一个或多个卫星平台设计方案进行仿真，包括：

19、在所述卫星平台设计方案的卫星力学响应仿真的结果不满足第一要求的情况下，根据预设的第一优化策略，对所述卫星平台设计方案的结构机构分系统进行优化；或，

20、在所述卫星平台设计方案的卫星热分析仿真的结果不满足第二条件的情况下，根据预设的第二优化策略，对所述卫星平台设计方案的热控分系统进行优化；或，

21、在所述卫星平台设计方案的力热联合仿真的结果不满足第三条件的情况下，根据预设的第三优化策略，对所述卫星平台设计方案的结构机构分系统及热控分系统进行联合优化。

22、可选的，所述方法还包括：构建知识库，所述知识库包括以下一项或多项：解析模型、匹配模型、合理性校验模型、整体性校验模型和优化模型；

23、所述解析模型用于解析设计需求文本，确定所述设计需求文本对应的分系统以及各分系统的需求指标；

24、所述匹配模型用于将分系统的需求指标与所述分系统对应的型谱库进行匹配，获得所述分系统的单机选型结果；

25、所述合理性校验模型用于判断分系统的需求指标是否满足所述分系统对应的合理性要求；

26、所述整体性校验模型用于对整合设计需求文本对应的各分系统的单机选型结果后获得的卫星平台设计方案进行整体性检验；

27、所述优化模型包括多个优化策略，用于对仿真结果不满足要求的卫星平台设计方案进行优化。

28、第二方面，本技术实施例提供了一种通用卫星平台数字化设计装置，包括：

29、解析模块，用于获取设计需求文本，对所述设计需求文本进行解析，确定所述设计需求文本对应的分系统以及各分系统的需求指标；

30、匹配模块，用于针对所述设计需求文本对应的每一分系统，将所述分系统的需求指标与所述分系统对应的型谱库进行匹配，获得所述分系统的单机选型结果；所述型谱库包括以下一项或多项：产品尺寸信息、包络信息、接口信息、数据接口性能指标、可靠性信息和成本信息；

31、整合模块，用于整合所述设计需求文本对应的各分系统的单机选型结果，获得一个或多个卫星平台设计方案；

32、仿真模块，用于对所述一个或多个卫星平台设计方案进行仿真，以对所述一个或多个卫星平台设计方案进行优化；

33、输出模块，用于输出通过所述仿真的卫星平台设计方案。

34、可选的，所述解析模块还用于：对所述设计需求文本进行解析，确定载荷需求指标，所述载荷需求指标包括以下一项或多项：载荷类型、载荷工作模式、功耗、重量和数据量；按照分系统性能指标对所述载荷需求指标进行解析，确定所述设计需求文本对应的分系统以及各分系统的需求指标。

35、可选的，所述装置还包括第一校验模块，用于：针对每一分系统，判断所述分系统的需求指标是否满足所述分系统对应的合理性要求；所述匹配模块还用于在所述分系统的需求指标不满足所述分系统对应的合理性要求的情况下，重新对所述设计需求文本进行解析，以确定所述分系统的需求指标。

36、可选的，所述设计需求文本对应的分系统包括以下一项或多项：结构机构分系统、姿轨控分系统、电源分系统、综合电子分系统、测控数传分系统、热控分系统和推进分系统；

37、所述匹配模块还用于：响应于所述设计需求文本对应的分系统包括姿轨控分系统、综合电子分系统、测控数传分系统和/或推进分系统，分别将所述姿轨控分系统、综合电子分系统、测控数传分系统和/或推进分系统的需求指标与对应的型谱库进行匹配，获得所述姿轨控分系统、综合电子分系统、测控数传分系统和/或推进分系统的单机选型结果；响应于所述设计需求文本对应的分系统包括电源分系统，根据所述姿轨控分系统、综合电子分系统、测控数传分系统和/或推进分系统的单机选型结果以及所述电源分系统的需求指标，从所述电源分系统对应的型谱库中确定所述电源分系统的单机选型结果；响应于所述设计需求文本对应的分系统包括结构机构分系统和/或热控分系统，根据所述姿轨控分系统、综合电子分系统、测控数传分系统、推进分系统和/或电源分系统的单机选型结果，从所述结构机构分系统和/或热控分系统对应的型谱库中确定所述结构机构分系统和/或热控分系统的单机选型结果。

38、可选的，所述整合模块还用于：根据最大安装接触面的卫星单机布局设计要求，确定卫星平台的框架结构选型结果；根据卫星平台的框架结构选型结果、所述设计需求文本对应的各分系统的单机选型结果和多目标遗传算法，获得一个或多个卫星平台设计方案。

39、可选的，所述装置还包括第二校验模块，用于：对所述一个或多个卫星平台设计方案进行整体性检验；所述匹配模块还用于在所述一个或多个卫星平台设计方案的整体性检验未通过的情况下，对所述一个或多个卫星平台设计方案中不满足所述整体性检验要求的分系统重新选型，直至所述一个或多个卫星平台设计方案通过所述整体性检验。

40、可选的，所述仿真模块还用于：针对每一卫星平台设计方案，根据载荷力学响应条件，对所述卫星平台设计方案进行卫星力学响应仿真；在所述卫星平台设计方案的卫星力学响应仿真的结果满足第一要求的情况下，对所述卫星平台设计方案进行卫星热分析仿真；在所述卫星平台设计方案的卫星热分析仿真的结果满足第二条件的情况下，对所述卫星平台设计方案进行力热联合仿真。

41、可选的，所述装置还包括优化模块，用于：

42、在所述卫星平台设计方案的卫星力学响应仿真的结果不满足第一要求的情况下，根据预设的第一优化策略，对所述卫星平台设计方案的结构机构分系统进行优化；或，

43、在所述卫星平台设计方案的卫星热分析仿真的结果不满足第二条件的情况下，根据预设的第二优化策略，对所述卫星平台设计方案的热控分系统进行优化；或，

44、在所述卫星平台设计方案的力热联合仿真的结果不满足第三条件的情况下，根据预设的第三优化策略，对所述卫星平台设计方案的结构机构分系统及热控分系统进行联合优化。

45、本技术实施例提供的通用卫星平台数字化设计方法，对设计需求文本进行解析，确定设计需求文本对应的分系统以及各分系统的需求指标，针对设计需求文本对应的每一分系统，将分系统的需求指标与分系统对应的型谱库进行匹配，获得分系统的单机选型结果，整合设计需求文本对应的各分系统的单机选型结果，获得一个或多个卫星平台设计方案，对一个或多个卫星平台设计方案进行仿真，以对一个或多个卫星平台设计方案进行优化，输出通过仿真的卫星平台设计方案。该方法能够适应多种类型载荷的适配需求，基于统一的标准化型谱库开展选型，自动选择出合理的分系统产品，并自主开展自动化仿真与验证，通过数字化方法实现设计方案可行性和指标符合性的快速验证，得到满足极限约束的最优解，减少卫星设计成本，缩短卫星设计周期，适应规模化生产要求，为大规模星座的部署提供技术支撑。