单元功能模块的系列化是指同类模块中硬件和软件配置或指标不同的一组模块构成一个系列，是实现柔性化集成的重要前提条件。单元功能模块内部的硬件配置一般需要根据模块所要求达到的技术性能指标进行确定，同时要考虑重量、功耗、供电、安装、热控和成本等要求，模块内部完成同一功能的硬件和软件配置不是唯一的，硬件的选择还要考虑与其他功能模块的资源与信息共用问题，因此还存在一个优化设计问题。

    2 基于柔性化平台的整星一体化设计与柔性化集成

　　基于柔性化平台的整星一体化设计与柔性化集成过程主要包括：航天器任务分析、单元功能模块的选择、模块相容性分析（硬件确定准则和软件集成方法）、星载电子系统一体化集成、面向有效载荷的最优匹配和优化设计、围绕有效载荷的柔性化集成与测试等。

基于柔性化平台的整星一体化设计与柔性化集成流程图

　　在航天器任务分析的基础上初步确定各单元功能模块，然后进行模块的相容性分析，最大限度地减少硬件的数量，增强系统软件的功能；星载电子系统一体化集成的核心是“微型核”，对于“微型核”以外的电子系统，应按照集成的层次、步骤和方法进行集成，重点解决星上软件设计和基于星载计算机网络结构的系统功能重构与容错设计等问题。

　　在初步确定了各单元功能模块和星载电子系统一体化集成的基础上，给出整星总体优化的多目标、多学科设计方法、设计流程、结构和算法，建立柔性化平台单元功能模块与有效载荷的最优匹配关系模型，进行多学科、多目标优化设计，确定柔性化平台各单元功能模块的性能指标、硬件和软件配置；给出构成柔性化平台的各种接口，最终形成整星一体化优化设计方案。

　　最后，进行围绕有效载荷的柔性化集成和测试。该环节不是简单意义上的卫星总装和测试，而是一个虚拟集成和数字化测试过程。通过结构模型的集成来模拟和预测航天器在构型、布局、敏感器遮挡、电缆和管路走向以及装配性能等方面存在的问题，为动力学分析和试验奠定基础；通过功能模型的集成来模拟和预测航天器在电、热、控等性能指标方面的问题，为数字化测试创造条件，进而实现航天器方案设计、系统集成、虚拟测试与试验的仿真验证。

　　基于柔性化平台的整星数字化设计

　　基于柔性化平台的整星数字化设计是以并行工程为指导，以分布式协同设计和系统仿真技术为核心，以最终形成功能完善的虚拟航天器为目的的先进航天器设计方法。整星数字化设计能够演示、验证和评估航天器的各种设计方案，能够实现航天器的并行研制模式。利用数字化设计技术进行航天器全系统、全任务周期的测试与评估，可以避免建造原型样机，减少任务成本，缩短研制周期。

　　整星数字化设计技术强调系统的概念，涉及航天器的全生命周期，支持对其全方位测试、分析与评估，强调不同学科领域的数字化协同设计。

     基于柔性化平台进行整星数字化设计的关键技术包括：

　　1 数字化设计环境的体系结构

　　航天器数字化设计环境的体系结构直接影响其设计效率，合理的体系结构将为航天器的设计提供适合计算和设计的组织结构，协同设计体系结构通常划分为集中式结构、分布式结构，基于当今应用的主流模式，综合协同设计系统各体系结构的优点，提出了航天器数字化分布式协同设计系统的体系结构。

　　2 系统建模技术

　　航天器系统建模方法采用自顶而下和自底而上相结合的层次化建模思想，按照系统功能进行模块划分，针对各功能模块建立仿真模型，组成各功能分系统的模型库。各模型库中的仿真模型包括卫星元器件、功能部件以及各类算法等。

　　功能模型的建模遵循模块化套用原则，即每个功能模块均由更小的单元功能模块组合而成，几个功能模块可以集成为新的功能模块。每个模块都提供明确的边界和统一的接口特性，相互之间具备数学独立性，因而可适应不同的连接关系，即不论卫星系统的拓扑结构形式如何复杂多变，各种控制系统组态形式如何差异，用户都可以按照实际项目要求和研究需要以任何可能的形式连接模块，组成卫星系统的仿真模型。

　　模块的接口设计采用同真实部件相同的接口定义，在真实部件接口基础上，考虑增加仿真用接口，便于仿真过程中利用实物替换数学模型，实现由数学仿真到半物理仿真和全物理仿真的自然过渡。规范化的接口可以使操作人员不必了解模型的内部细节，方便仿真调用，增强了仿真系统的工程实用性。

　　仿真模型的系统参数采用设计过程中填写表格的形式输入。系统参数是该仿真模型在设计和仿真过程中输入条件的集合，由真实部件的物理特性决定。这种通过表格输入的方式为仿真模型的系列化奠定了基础。

　　仿真系统模型库采用的结构和仿真模块化构造，充分考虑了使模型库获得较好的可维护性和可移植性，即可以根据需要修改某个模块、增加新的功能以及重组系统的结构以达到仿真模块的可重用目的，同时以参数化方式设置卫星各部件模块的配置、删减、扩充、端口设置等，用于不同卫星的部件仅需要改变设置参数。

航天器数字化虚拟设计与系统仿真体系结构图

　　系统建模面临的问题是多学科建模，由于航天器是由电子、控制、结构、软件等多个不同学科领域分系统组合而成，因此要想建立完整的虚拟航天器，需要将不同学科的模型“组装”成更大的仿真模型。不同的仿真模型可能采用不同的系统建模和仿真平台进行建立，在进行系统数字化设计和集成仿真时，必须突破不同设计仿真软件间接口和模型数据的共享技术。在数字化设计和系统仿真环境建设过程中，需要突破STK与MATLAB平台的同步仿真数据共享；NASTRAN、SINDA/G、NEVADA分析计算软件与MATLAB/Simulink仿真模块数据共享；MATLAB/Simulink模块到分布式仿真系统Controlshell/NDDS模块的模型共享；分布式仿真系统Controlshell/NDDS到嵌入式实时操作系统的VxWorks数据共享以及MATRIXx/ Systembulid仿真模块与MATLAB/Simulink仿真模块转换等技术。

    3 飞行软件代码自动生成

　　通过整星数字化设计可以实现航天器系统的高置信度仿真系统，各分系统都可利用该系统实现高精度仿真，飞行软件系统能够利用该高置信度仿真系统实现飞行软件代码和文档的自动生成，可以免去传统上手动编写代码和编撰文档等大量繁琐工作，并且可以降低由于人工编写代码导致的