基于仿真的设计正在成为当前航天器设计技术发展的主要趋势。随着虚拟航天器概念的提出，仿真技术的应用更加趋于协同化和系统化。开展关于航天器数字化设计及其关键技术的研究，必将提高航天器的自主创新设计能力，推动航天器设计的信息化进程。

　　系统仿真验证技术

　　从面向航天器设计的角度来看，系统仿真平台将仿真作为航天器数字化设计的一个重要环节，有机地融入到整星数字化设计过程中去，为航天器数字化设计提供验证手段。

　　航天器仿真验证技术分为3个层次，即数学仿真验证、半物理仿真验证和全物理仿真验证，针对3个不同层次的仿真验证要求，建立了性能先进的航天器数字化设计和系统仿真环境，该环境包含5个相互关联的仿真平台：

　　(1) 航天器总体任务分析与仿真平台；

　　(2) 航天器总体方案设计、分析与数学仿真平台；

　　(3) 航天器半物理仿真与系统集成测试平台；

　　(4) 航天器分布式实时仿真平台；

　　(5) 五自由度航天器编队飞行全物理仿真平台。

　　通过上述5个仿真平台实现了航天器的数字化设计和高置信度仿真。数学仿真平台与半物理、全物理仿真平台有良好的接口关系，数学模型可以直接用实物来代替，能够实现由数学仿真到半物理仿真直至到全物理仿真的快速、灵活、准确和无缝连接。

　　在所建立的仿真验证平台中，由于采用了模块化的系统建模技术，实现了不同设计、分析和仿真软件的模型数据共享，使模型库具有良好的结构和可扩展性，适应系统逐步建设、逐步发展的需要，满足不同种类航天器研制的需求，实现了系统的通用性。

　　基于上述5个仿真平台的仿真验证过程贯穿于航天器研制的各个阶段。在总体方案设计阶段，应用数学仿真平台对总体和各功能分系统方案进行优化、设计与仿真验证；在技术设计阶段，应用数学仿真平台进行柔性化平台与有效载荷的最优匹配设计和全系统、全过程全模式的数学仿真验证，对星上飞行程序进行调试与考核，对柔性化平台技术方案进行仿真验证；在卫星研制过程中，应用半物理和全物理仿真平台对硬件和软件特性进行测试和验证，其中卫星部分飞行程序软件由通过仿真验证的数学仿真模块自动代码生成；在卫星在轨飞行阶段，应用数学和物理仿真平台对卫星在轨状态和出现的故障进行地面复现和模拟，为故障处理提供及时有力的技术手段。

　　仿真系统的最终结果将直接影响到一系列后续应用或决策过程，因此置信度问题是影响仿真系统工程应用的关键环节。仿真置信度的评估过程实际上是对仿真数据的统计处理，针对航天器数学仿真系统的置信度评估提出了动态关联、时域分析、主观确认和数理统计等多种有效方法，对数学仿真平台的仿真模型和由此构成的仿真系统进行了置信度的评估，评估结果表明：姿态敏感器和执行机构仿真模型相对精度检测结果均小于2.5%，其他可测模型的相对精度也均小于5%，数学仿真结果与“试验卫星一号”飞行数据具有很好的一致性。

　　结束语

　　本文研究成果部分已在“试验卫星一号”上进行了应用，如航天器设计与研制流程、柔性化平台技术、数字化设计与系统仿真环境等，为卫星的技术指标达到国际先进水平奠定了技术基础，取得了显著的经济和社会效益；部分成果还将在“试验一号”卫星上进行应用，如“微型核”原理样机等。应用表明，本文的创新性研究成果对于我国航天器技术的进步和跨越式发展具有积极的推动作用，必将在航天器技术领域产生深远的影响。