摘 要：在剖析卫星工业展开趋势与晋级转型新需求后，为推进卫星与新技能交融展开，进步大型卫星工程的全体办理水平与流程管控才干，促进卫星工业数字化、网络化、智能化、服务化转型晋级，将数字孪生技能与卫星工程的要害环节、要害场景、要害目标紧密结合，讨论提出了数字孪生卫星的概念。为论述数字孪生卫星内在，以卫星互联网项目为布景，从空间维度对数字孪生卫星的组成进行了剖析，包含数字孪生卫星实验验证系统、数字孪生卫星总装车间、数字孪生卫星产品、数字孪生卫星网络等。从时刻维度对数字孪生卫星中心要素，包含模型线程(Model Thread)、数据线程(Data Thread)、服务线程(Service Thread)，进行了论述。在此根底上提出了数字孪生卫星要害技能系统，并结合前期已展开的相关实践作业，从全生命周期视角对数字孪生卫星在卫星全体规划、具体规划、出产制作(含安装、集成与测验)、在轨服务与健康办理、网络运维办理各阶段的运用进行了讨论，以期为未来卫星工业展开，卫星工程和卫星互联网工程建造供给参阅。

　　卫星作为发射数量最多、运用最广、展开最快的航天器，正改变着人类的日子，影响着人类的文明。近年来，卫星工业展开迅猛，数字化、网络化、智能化、服务化[1]转型晋级需求日益增长，并跟着多波束天线]、高档调制计划、软件界说无线]、软件界说载荷、软件界说网络[4]、细小卫星制作[5]，以及一箭多星、火箭收回等技能的展开与老练，卫星工业正呈现出结构小型化、制作批量化、功用多样化、在轨可重构、星座巨型化、组网智能化、事务服务化、六合一体化互联、低本钱商业化等展开趋势。

　　在新技能展开和多样化需求的双驱动下，更多大型卫星工程的完成成为了或许，一起也为卫星工业带来了相应的新应战。如依据低轨卫星通讯系统的卫星互联网项目，近年引起了高度重视，构成了全球性的展开热潮，OneWeb、SpaceX、TeleSat、LeoSat等公司相继发布其通讯卫星星座计划，并紧锣密鼓地展开相关建造作业[6]。我国航天科技集团的鸿雁全球卫星星座通讯系统与我国航天科工集团的虹云工程也以完满意球卫星通讯为意图而提出。卫星互联网项目星座规划大(从100颗到12 000颗)、建造周期短(轨迹和频率资源有限，先到先得，星座建造争分夺秒)、项目流程长(星座规划、轨迹规划、网络规划、批量制作、卫星发射、在轨组网、网络运维等)、投入本钱高(卫星批量化制作、卫星高密度发射、卫星星座保护等)，由此卫星工程的规划、施行、办理等才干面对巨大应战。针对卫星互联网等项目，各阶段虽已展开必定的数字化作业，如依据模型的系统工程(Model Based System Engineering, MBSE)等研讨[7]，但在卫星工程全生命周期中仍存在部分系统数字化程度低、系统间信息交互才干弱、流程间模型演化与数据相关才干差等缺乏或问题，且卫星产品、卫星车间、卫星网络等的数字化、网络化、智能化、服务化水平仍不能满意快速呼应、实时管控、高效智能、灵敏重构、快捷易用等多样化需求。

　　一起，卫星工业呈现与以云核算、物联网、大数据、区块链、人工智能等为代表的新一代信息技能(New IT)进一步交融展开的趋势。如美国陆军规划新的窄带卫星通讯系统结构，并在规划中引进机器学习和人工智能技能，以进步在网络办理、主动操控和系统互操作性等方面的才干[8]；Orbital Insight和佳格六合等国内外企业探究开掘卫星大数据运用，以支撑疆土、林业、海洋、农业、规划、交通、气候、环保、工信等许多范畴大数据立异运用[9]；华为公司为亚太卫星控股有限公司打造云核算数据中心，供给设备与渠道的事务服务[10]；SpaceChain公司取得欧洲太空总署(ESA)的技能支撑，推进卫星区块链技能的商业服务与运用展开[11]。

　　(1)数字化、网络化、智能化、服务化转型晋级新需求 卫星互联网项意图展开热潮，在规划、制作、运维等方面都给卫星工业带来了巨大冲击，卫星工业的数字化、网络化、智能化、服务化转型晋级刻不容缓。首要体现为：①在数字化方面，通过对全要素、全流程、全事务、全系统的数字化，有用凭借信息技能完成信息物理充沛交融，推进完成模型、数据、仿真驱动的系统工程办理、流程操控、决议计划验证等，然后大大进步规划、制作、运维各流程的质量与功率；②在网络化方面，凭借互联网、物联网、工业互联网等完成各要素、各系统、各阶段间互联互通，并促进模型间、数据间、事务间的交互与交融，然后进步信息交互、系统集成、部分协作的功率，一起，卫星星座网络化也是通讯职业展开的必定趋势；③在智能化方面，依据数字化与网络化，凭借智能卫星、智能设备、大数据、人工智能等技能，完成对数据、常识、经历的剖析开掘，然后进步主动操控、设备管控、网络办理、系统运转等环节的自组织、自同步、自学习、自习惯才干；④在服务化方面，一方面，进步卫星工业界不同阶段、不同目标、不同系统、不同运用场景的服务化水平，进步运用、办理、协作功率，另一方面，加星工业的运用事务服务化、系统渠道服务化、卫星资源服务化，进步服务和运用的质量与效益。

　　(2)卫星工业与New IT技能交融展开新需求 跟着云核算、物联网、大数据、区块链、人工智能、虚拟实践(Virtual Reality, VR)和增强实践(Augmented Reality, AR)等New IT技能的迅速展开与广泛运用，卫星工业与New IT技能交融展开已成为必定趋势，两者将成为相互促进、一起展开的联络，这既是外界系统环境的需求，也是职业界部展开的需求。一方面，New IT技能的大面积展开运用促进卫星工业需求在接口、功用、运用上与New IT技能进行对接，并呈现依据卫星互联网的大型物联网、依据卫星遥感数据的大数据开掘剖析等运用研讨；另一方面，卫星工业的进一步展开转型，也离不开New IT技能的支撑，并发生依据云核算的卫星数据存储和事务服务、依据物联网的卫星总装车间各要素感知互联、依据大数据的卫星数据剖析与决议计划、依据区块链的卫星网络安全保护、依据人工智能的卫星智能管控和网络智能办理、依据VR和AR的卫星安装工艺可视化及练习等方面的探究与运用。

　　(3)卫星系统工程协同办理新需求 卫星互联网等项目比以往愈加依靠各专业、各阶段、各系统间的协同，由此对卫星系统工程办理提出更高的要求。①专业性上，不只需求传统卫星研发相关专业的参加，还需求网络规划、网络运营、网络服务供给商等范畴专家的参加，专业跨度更大；②阶段性上，从卫星互联网全体规划到卫星互联网运维，从卫星具体规划到卫星在轨管控，互相间模型、数据、服务的依靠程度更大，不同阶段间的协作需求更大；③系统性上，卫星互联网工程需求卫星研发、运载火箭、发射场所、测运控系统、网络运营、卫星及地上互联网服务供给商等许多系统互相协同才干完成并运用，系统组成与散布更杂乱。完成各专业、各阶段、各系统间的协同需求愈加科学、愈加接连、愈加全面的卫星系统工程办理，展开卫星系统工程协同办理理论研讨和工程探究非常必要。

　　(4)卫星及相关系统智能运用/服务新需求 制作批量化、功用多样化、在轨可重构、组网智能化、事务服务化等趋势与需求的呈现，对硬件为主、软件为辅的传统工业方式下卫星及相关系统的智能运用/服务才干提出了新需求。例如：卫星产品方面，对卫星功用可配备、软件系统可重构、在轨自运转、环境自感知等才干的新需求；卫星制作车间(含安装、集成与测验)方面，对工艺主动规划、设备智能管控、产线优化调度、数字化测验实验等功用的新需求；卫星通讯网络方面，对网络可配备、网络快速重构、网络智能办理、网络紧迫组网等运用的新需求。针对以上新需求，亟需凭借信息化手法进步卫星及相关系统智能运用/服务的才干。

　　近年，数字孪生(Digital Twin)引起全球工业界与学术界的广泛重视和研讨。作为一种完成数字化、网络化、智能化、服务化转型晋级的有用手法，数字孪生与New IT技能具有极高的交融度[12]。在产品规划、制作、运维等阶段以及全生命周期办理中得到广泛的运用与探究，一起在航空航天产品、航空总装线、军事杂乱系统等方面均有相关研讨与运用，与上述卫星工业展开新需求不约而同。因而，本文在总结剖析卫星工业展开趋势以及转型需求后，以面向卫星互联网的低轨卫星通讯系统工程为研讨剖析目标，论述了卫星工程流程现状特色，依据前期相关作业探究提出数字孪生卫星的概念，将数字孪生与卫星工程中要害环节、要害场景、要害目标紧密结合，从空间维度和时刻维度对数字孪生卫星的概念内在进行论述，并总结数字孪生卫星要害技能系统，然后从全生命周期视角对数字孪生卫星的运用进行讨论和想象，终究对已展开相关作业进行介绍，以期为未来卫星工业展开及卫星工程建造供给参阅。

　　以面向卫星互联网的低轨卫星通讯系统工程为例，卫星工程包含卫星全体规划、卫星具体规划、卫星出产制作(含总装、集成和测验)、卫星发射入轨、卫星在轨管控(在轨运转、在轨保护、在轨更新、毛病猜测与健康管控等)、卫星网络运维(卫星组网、卫星网络服务、星座更新运维等)等多个阶段，是一项多学科、多技能、多系统协同作业的杂乱系统工程，其全生命周期流程(不含卫星发射入轨)如图1所示。为深化了解卫星工程，对卫星全体规划、卫星具体规划、卫星出产制作、卫星在轨管控、卫星网络运维五个阶段以及卫星系统工程办理的现状特色和展开应战进行具体剖析。

　　(1)卫星全体规划 卫星全体规划是对卫星轨迹、星座、网络、发射使命等一系列全体事项进行概念规划和证明的阶段，需多学科、多专业、多系统间进行不断的协同与权衡，是一个重复迭代与证明的进程。因为面向卫星互联网的新一代低轨卫星通讯系统星座规划大、卫星移动快、网络拓扑时变等特色，对卫星轨迹、星座系统以及卫星网络的规划与验证提出极高的要求与应战。现在，已有运用MBSE在卫星通讯系统架构建模[13]、星间通讯链路建模[14]、微重力科学卫星全体规划[15]等方面的探究研讨，但在数据运用、系统协同、规划办理上仍很短缺，需求对当时全体规划协同、优选、验证的办法进行改善，然后满意卫星全体规划上更快、更优、更牢靠的需求。

　　(2)卫星具体规划 卫星具体规划是在全体规划提出的概念需求的根底上，凭借多学科理论常识将概念规划转化为卫星具体的结构、参数、功用规划，需多系统进行协同规划的一起，也会依据外部和内部的反应与要求进行重复迭代。传统的卫星规划方式是依据文档的规划方式，存在信息一致性差、描绘含糊、沟通和谐费时吃力等问题；一起无法与模型和代码进行相关，构成仿真验证上也存在许多困难。现在在卫星具体规划上已有如依据托付—署理模型的卫星系统规划流程办理[16]、依据多Agent洽谈的对地观测卫星协同规划优化[17]、依据MBSE的立方体卫星模型构建与实验验证[18]等研讨，需进一步展开相关研讨探究，推进卫星具体规划的模型化、数据化、仿真化，使得卫星规划能满意更多的功用需求、完成更短的研发周期、呼应更快的类型迭代。

　　(3)卫星出产制作 卫星出产制作包含工艺规划、工装规划、部件出产、物料预备和安装、集成与测验(Assembly, Integration and Test, AIT)等进程，其间AIT是决议卫星制作质量与功率的最重要一步。卫星AIT以多系统协同的手作业业为主，工艺流程冗杂[19]，配备、东西、物料等办理杂乱，由此导致工程繁复且时刻随机性强。现在，已展开了卫星AIT数字化的相关作业，如依据数字孪生的总装线]、依据三维模型的卫星安装工艺规划与运用[21]、数字孪生驱动的工装设备仿线]等，但间隔完满意要素全流程的数字化管控仍有很大间隔。此外，现在卫星总装仍以单星单工位或单星单线的方式为主，而未来需可以习惯类型科研出产、多类型混合出产、大批量快速出产等多种情况，这对卫星总装的数字化、柔性化、智能化、批量化都提出了更高的要求。在探究卫星新出产方式的一起，针对出产要素、出产计划、出产进程中办理、操控、调度与协平等问题，迫切需求凭借信息物理交融手法处理以上问题，有用进步卫星制作功率、确保产品质量、下降出产本钱。

　　(4)卫星在轨管控 卫星在轨管控是卫星入轨后进行使命履行及服务运用的实践运用阶段，包含在轨运转、在轨保护、在轨更新、毛病猜测与健康管控等进程。传统卫星软硬件耦合性强，在轨运转存在系统重构难、软件更新难、运用保护难等问题，影响了卫星可配备和灵敏运用的才干，尤其在低轨卫星通讯系统中，卫星链路及路由时变、通讯事务随机性强，对卫星灵敏的在轨配备和事务处理才干提出了更高的要求。当时针对卫星在轨管控，凭借软件界说卫星[23]等相关技能，选用敞开系统架构，已在有用载荷即插即用、运用软件按需加载、系统功用按需重构等方面有必定探究与运用。但卫星的在轨管控不只需求卫星具有重构更新的才干，更需求卫星完满意面的信息化、数字化、智能化，对在轨卫星产品实时情况进行实在而详尽的反映，然后支撑在轨智能自治和长途有用管控。一起，展开卫星的毛病猜测与健康办理(Prognostics Health Management, PHM)[24]，对卫星的运维管控甚至卫星网络的牢靠运维也都有着重要意义。

　　(5)卫星网络运维 卫星网络运维首要针对卫星互联网、卫星导航系统等卫星组网的星座系统，包含卫星组网、卫星网络服务、卫星星座更新与保护等进程。与地上互联网比较，依据低轨卫星通讯系统的卫星互联网具有卫星节点在轨、网络拓扑时变、链路无线敞开、空间环境杂乱等特色，由此对整个网络的实时性、牢靠性、安稳性、安全性都提出了巨大的应战。卫星互联网的办理与运维相关于地上互联网将愈加杂乱且困难。现已有如软件界说网络(Software Defined Network, SDN)、网络虚拟化(Network Virtulization, NV)、网络功用虚拟化(Network Functions Virtualization, NFV)等研讨[25]，通过对网络不同层级完成虚拟化，必定程度上完成网络硬件与软件的解耦，便于对网络的流量、路由、协议、传输战略等进行操控、配备、更新及优化[26]，但对动态杂乱卫星互联网，需对其物理节点、数据链路、网络拓扑、实时流量等情况进行建模映射，完成对网络情况的全面监控，然后支撑网络的行为猜测与智能管控。一起，节点失效、链路失效、路由失效等问题对卫星互联网的区域掩盖才干、网络功用、网络安稳性都会构成非常严峻的影响，完成卫星互联网高效智能运维至关重要。卫星互联网运维既包含对卫星节点的健康监控与寿数猜测，也包含对网络情况的实时剖析和毛病猜测，然后才干确保卫星互联网的健壮性和牢靠性。

　　(6)卫星系统工程办理 卫星系统工程办理既包含对上述各阶段具体进程进程、技能情况、质量牢靠性等办理，也包含对全体计划、各阶段信息沟通、协同协作等办理。卫星互联网等项意图系统工程规划更大、跨度更大、本钱更大，其系统工程办理将愈加杂乱困难。现在在结合数字孪生与MBSE用于系统工程各阶段[27]、依据数字孪生与MBSE的太空项目各阶段规划与验证[28]、凭借太空系统数字孪生完成工程全生命周期办理[29]等方面已有相关研讨与讨论，怎么进一步研讨数字孪生、MBSE等技能在卫星系统工程各阶段及全体办理上的运用，关于进步系统工程办理才干非常必要。

　　总结上述展开现状特色，卫星工程在规划、制作、运维3方面的首要特色表现为：

　　(1)规划上 规划要素很多，考虑要素很多，依据文档工程，人工系统协同，以物理验证为主，流程迭代繁复。

　　(2)制作上 手艺安装为主，协同作业杂乱，单星或小批量研发方式为主，快速批量化出产较弱。

　　(3)运维上 测运控多系统协同，大星座系统管控难，在轨卫星重构难、更新难、配备难、保护难。

　　一起，在卫星系统工程办理上，各部分间模型、数据、软件、服务的壁垒仍旧存在，而各专业协作、各阶段协作、各系统协同的需求更剧烈、要求更严厉。其一起问题体现为：物理为主、信息为辅、人工为主、软件为辅的卫星工业方式与需求愈加多样、工程愈加杂乱、运用愈加广泛的卫星工业现状间的对立，凭借数字化、网络化、智能化、服务化手法展开立异方式、改善传统办法、打破相关技能，是卫星工业进一步展开的必定要求。

　　数字孪生以数字化的办法树立物理实体的多维、多时空标准、多学科、多物理量的动态虚拟模型，并凭借实时数据再现物理实体在实在环境中的特色、行为、规矩等[30]。作为一种在信息国际描写物理国际、仿真物理国际、优化物理国际、增强物理国际的重要技能[31]，数字孪生是一种完成物理国际与信息国际交互与共融的有用办法[32]，也是一种深度交融New IT技能的有用手法[33]，更是一种推进全球工业和社会展开向数字化、网络化、智能化、服务化转型的有用途径[34]。

　　现在，数字孪生已引起了工业界和学术界的广泛重视，在产品全生命周期中[35]，从规划[36]、制作[37]到运维[38-39]等方面均有很多的研讨与运用实践探究。在范畴运用上，数字孪生广泛运用在航空航天、军工、电力、医疗、轿车、火车、船只、才智城市等范畴[40]，尤其在航空航天范畴探究时刻最久、运用最深。

　　“孪生”的概念最早呈现于1969年美国的阿波罗项目中，美国国家航空航天局(NASA)通过制作两个彻底相同的航天器，构成“物理孪生”，两者虽没有直接的数据衔接与信息交互，但凭借留在地上的航天器必定程度上反映和猜测在地外空间履行使命的航天器的情况，然后进行使命练习、实体实验并辅佐使命剖析和决议计划[41]。之后，这种“物理孪生”或“物理伴飞”的办法虽仍在部分系统中进行运用，但因为航天器的系统和使命的杂乱性越来越高，且数量迅速增长，航天系统难以支撑很多并完好构建物理孪生的本钱，凭借数字化手法仿真、剖析、验证航天器的研讨逐步呈现。跟着数字化相关技能的展开老练，美国NASA于2010年提出将数字孪生技能运用于未来航天器的规划与优化、伴飞监测以及毛病点评中[42]。美国空军研讨实验室于2011年提出在未来飞行器中运用数字孪生完成情况监测、寿数猜测与健康办理等功用[43]，自此引起了数字孪生在航空航天及其他范畴中的广泛重视，并在航空航天产品规划、制作安装、运维运用、系统全体管控等方面构成了很多研讨运用，部分作业扼要介绍如下。

　　(1)在产品规划上 法国达索公司凭借依据数字孪生的3D体会渠道，运用用户在虚拟空间进行产品体会并反应的信息不断改善批改产品规划模型，然后对物理实体产品进行改善进步[44]；我国北京世冠金洋科技展开有限公司研发航天飞行器数字孪生技能及仿真渠道，完成对卫星各子系统仿真模型的集成及数字卫星的拼装构建与仿线]；我国精航伟泰测控仪器有限公司正致力于卫星数字孪生规划技能的开发研讨，以期进步卫星规划研发功率[46]。

　　(2)在制作安装上 洛克希德·马丁公司凭借数字主线(Digital Thread)与数字孪生技能完成对F-35出产全流程中的数据与模型的充沛运用，然后显着进步F-35的出产功率[47]；美国诺格公司凭借数字孪生支撑F-35出产质量管控，并有用改善了工艺流程，缩短了决议计划时刻[48]；法国空客集团在A350XWB总装线上运用数字孪生技能，完成总装进程的数字化监控与主动化管控[49]。

　　(3)在运维运用上 美国NASA和美国空军实验室协作构建F-15的数字孪生，并凭借飞机全生命周期数据进行毛病猜测与健康办理，有用进步保护预警的准确度和修理计划的牢靠性[50]；美国通用公司凭借数字孪生，结合传统毛病剖析办法，对飞行器的疲惫裂纹等毛病进行剖析并完成更准确的猜测[51]。

　　(4)在系统全体管控上 王建军等提出依据数字孪生的航天器系统工程，对航天器系统工程模型、运用结构及技能架构进行了研讨[52]；北航数字孪生研讨组刘蔚然等于2019年在文献[53]中依据数字孪生五维模型提出数字孪生卫星/空间通讯网络的运用想象，通过构建数字孪生卫星(单元级)、数字孪生卫星网络(系统级)以及数字孪生空间信息网络(杂乱系统级)，构成一致办理渠道，可完成卫星的全生命周期管控、时变卫星网络优化组网以及空间信息网络构建与优化等功用。

　　由上可见，数字孪生与航空航天范畴具有深远的联络，数字孪生的提出、展开、运用都与航空航天范畴的具体需求和技能展开密不可分。一起，数字孪生在该范畴中，既对产品、产线、全系统统等各类目标有着具体研讨，又在规划、制作、运维、办理等工程阶段有着相关运用，在空间维度和时刻维度上的研讨与运用既广且深。

　　通过对卫星工程展开趋势以及转型新需求的剖析，以及对数字孪生与卫星工程现状特色和展开应战的总结，结合数字孪生概念及相关理论，依据前期相关研讨并深化拓宽，本文讨论提出数字孪生卫星的概念。

　　数字孪生卫星是将数字孪生技能与卫星工程中的要害环节、要害场景、要害目标紧密结合，依据模型与数据对物理空间的卫星工程进行实时的模仿、监控、反映，并凭借算法、办理办法、专家常识、软件等对卫星工程进行剖析、点评、猜测、办理、优化，完成功用既包含空间维度上对各场景及目标的服务运用，又完成时刻维度上的系统工程办理。以低轨卫星通讯系统为例，数字孪生卫星概念内在如图2所示。从空间维度上，通过构建与卫星实验验证渠道、卫星总装车间、卫星产品、卫星网络等目标或场景实时映射的数字孪生，完成更优更快的仿真、监控、点评、猜测、优化和操控[12]等功用服务，从时刻维度上，构成贯穿卫星工程全生命周期的模型线程(Model Thread)、数据线程(Data Thread)、服务线程(Service Thread)，对各阶段模型、数据、服务进行界说、转化、调用和相关，一起完成对全体规划、具体规划、出产制作、在轨管控、网络运维等环节实在同步，然后辅佐卫星工程各阶段管控与协同。时刻维度中的模型线程、数据线程、服务线程支撑着空间维度中各数字孪生的构建与更新，一起依据空间维度中各数字孪生的辅佐完成对时刻维度中卫星工程的办理与操控。数字孪生卫星通过推进完成卫星工程中杂乱系统及杂乱进程的信息物理交融，以期处理工程各阶段与全体办理难、各系统与部分协作难、模型与数据运用效果差、产品和系统运用功率低一级问题，进步卫星工程的根本才干与办理水平。

　　(1)数字孪生是一种综合性技能手法，既有对物理目标的数字化表达，也有物理与虚拟的接口完成交互衔接，还有对数据的集成、交融、剖析、开掘，更有对模型、数据、功用等的服务化封装与运用，将数字孪生与卫星工业的结合将有用促进数字化、网络化、智能化、服务化转型晋级。

　　(2)数字孪生五维模型[53]能很好地与New IT技能集成与交融[12]，在接口、组成、功用上与大数据、物联网、云核算、人工智能等都有很好的对接，能满意卫星与New IT技能交融展开的需求。

　　(3)将数字孪生运用于卫星工程各阶段，依据一致的数据、模型、服务格局与接口，构成贯穿卫星工程全生命周期的模型线程、数据线程、服务线程，有用完成不同阶段的交互与交融，然后推进系统工程全生命周期的协同办理。

　　(4)通过树立要害目标或场景的数字孪生，包含卫星实验验证渠道、卫星总装车间、卫星产品、卫星网络等，凭借数字孪生的服务化手法将有用进步卫星及相关系统的智能运用/服务水平。

　　为进一步了解数字孪生卫星的概念，以便运用到卫星工程各阶段，下文将从空间维度和时刻维度两个层面对数字孪生卫星概念内在做更进一步地阐释。

　　从空间维度上，将数字孪生与卫星工程中的要害目标与要害场景结合。以低轨卫星通讯系统为例，数字孪生卫星要害目标/场景首要包含数字孪生卫星实验验证系统、数字孪生卫星总装车间、数字孪生卫星产品、数字孪生卫星网络，如图3所示[53]。

　　数字孪生卫星实验验证系统、数字孪生卫星总装车间、数字孪生卫星产品、数字孪生卫星网络既完成对其物理目标/场景的实时映射，各自完成相应的仿真验证、迭代优化、办理操控等功用，也通过互相间的协作与交互，在不同阶段完成相互支撑、功用协同、系统交融，一起支撑着卫星系统工程的施行与办理。依据数字孪生五维模型理论[53]，各数字孪生包含物理实体，虚拟实体，服务，孪生数据以及各组成部分间的衔接这五个方面的部分或许悉数，并依据具体场景和运用按需构建。一起，数字孪生存在着单元级、系统级、杂乱系统级的组成区分[53]，且同一目标在不同阶段会有不同的组成特性。例如，当对数字孪生卫星产品进行独自的知道与剖析时，将其视为杂乱系统级数字孪生，包含组件的数字孪生(单元级)以及由组件构成的分系统的数字孪生(系统级)；而在构建并剖析数字孪生卫星网络时，数字孪生卫星产品被视作组成单元，需求进行简化、概括、紧缩构成单元级数字孪生，与其他单元一起构成数字孪生卫星网络(杂乱系统级)，辅佐卫星网络的剖析与决议计划。

　　(1)数字孪生卫星实验验证系统 卫星实验验证系统包含各系统功用模仿器、空间环境模仿渠道、实验卫星等对物理目标，用于完成对规划的全数字、半物理及全物理的仿真验证。通过构建卫星实验验证系统的数字孪生，并将系统模型与规划模型、环境模型、使命计划等进行相关，凭借历史数据或当时在轨系统数据完成对规划的验证。数字孪生卫星实验验证系统在完成对各实验器及渠道的操控的一起，也将各验证器及渠道在信息空间上衔接起来，并进行信息化集成，然后完成对相关规划的全面性验证与系统性优化。

　　(2)数字孪生卫星总装车间 在卫星出产进程中，通过构建总装设备、测验设备、物流设备等的数字孪生，并构成总装单元、测验单元以及出产线的数字孪生，然后与其他信息化系统一起构成数字孪生卫星总装车间。数字孪生卫星总装车间依据对总装车间“人—机—物—法—环”全要素、全流程、全事务的感知与互联，结合规划计划及模型，完成对卫星总装车间的数字化映射与智能化管控。数字孪生卫星总装车间在实践卫星出产进程中，具体完成工艺的规划与仿真、物流的智能配给、总装进程监控与快速调度、全要素办理与配备、以及总装进程中卫星的系统功用虚拟集成与验证、全流程质量剖析追溯、整星虚拟测验等。

　　(3)数字孪生卫星产品 卫星出厂后，数字孪生卫星产品与实践卫星产品一起交给，凭借数字孪生卫星产品对入轨后的卫星进行映射。数字孪生卫星产品将具有两种虚拟模型：一种是多时空标准下高保真的几许模型、物理模型、行为模型、规矩模型等虚拟模型的调集，可以完好映射物理卫星产品的实时功用与功用，用于辅佐地上的卫星办理与情况剖析；另一种是对上述模型简化、概括、紧缩后构成的虚拟模型，可以完成部分功用与功用的映射，一起运算压力更小，用于在轨伴飞并供给实时的运算剖析与智能决议计划才干。两种虚拟模型不断同步，一起反映物理卫星产品的实时情况，跟着未来卫星在轨核算才干及云核算才干的进步，两种模型的差异性将逐步变小。数字孪生卫星产品将结合卫星全生命周期各类数据，推进完成对卫星在轨情况监控与剖析、姿势自操控及优化、在轨使命智能决议计划、系统软件重构验证、毛病猜测与健康管控等功用。

　　(4)数字孪生卫星网络 在导航系统、低轨通讯系统等卫星系统中，需求对在轨卫星星座进行组网。依据卫星星座中各卫星的数字孪生，并结合卫星网络的地上基站模型、星间链路模型、网络拓扑模型、网络协议模型、空间环境模型等以及在轨卫星与网络的实时数据，结合构成数字孪生卫星网络，完成对空间中的卫星星座系统以及卫星网络行为的实时映射。数字孪生卫星网络愈加杂乱且巨大，其运转完成需求凭借测控系统、网络运维系统、网络服务供给商等各系统的协同作业，一起需求结合物联网、大数据、人工智能等New IT技能一起推进完成网络的自组织、自办理、自运转，进步卫星网络的管控才干与功率。数字孪生卫星网络具体完成卫星星座与网络情况的实时监控与剖析、网络智能运维与管控、网络行为猜测、网络管控与配备仿真、网络规划仿真验证等功用。

　　软件首要需求从焊膏印刷机中提取出其制作数据，并将数据以必定的格局存放在服务器中。当对焊膏印刷机运转情况进行离线剖析时，软件向服务器发送恳求获取制作数据，通过剖析数据格局将焊膏印刷机的要害参数存入数据库，一起将其以动态曲线的方式显现给用户。

　　从时刻维度上，将数字孪生与卫星工程中的要害环节结合。以低轨卫星通讯系统工程为例，数字孪生首要运用于卫星全体规划、卫星具体规划、卫星出产制作、卫星在轨管控和卫星网络运维阶段，数字孪生卫星将上述各个环节互相紧密联络，打通各环节间的模型壁垒、数据壁垒、服务壁垒，然后构成数字孪生卫星的中心要素，即贯穿卫星工程全生命周期的模型线程(Model Thread)、数据线程(Data Thread)、服务线程(Service Thread)，完成对各阶段的模型、数据、服务的标准化界说、高效转化、安全调用和互相相关。一起，以数字孪生卫星实验验证系统、数字孪生卫星总装车间、数字孪生卫星产品、数字孪生卫星网络为首要目标，对工程的实时情况进行映射并完成高效的优化、验证、决议计划、运维等运用服务，辅佐卫星工程各阶段及全体的施行和办理，以进步功率和效果。

　　具体包含：①在卫星全体规划和卫星具体规划阶段，通过数据线程开掘全生命周期数据以进行规划优化，并与MBSE等技能结合，凭借模型线程的模型转化、数据线程的数据调用、服务线程的服务协作以及数字孪生卫星验证系统，辅佐卫星全体与产品具体的概念规划、规划协作以及实验验证，然后进步规划的质量与功率；②在卫星出产制作阶段，依据数字孪生车间[30]等理论，将数字孪生与总装车间、信息系统结合，一起凭借模型线程和数据线程打通与规划环节的信息壁垒，树立卫星规划—验证—总装—集成—测验全流程的系统工程，并对实践出产制作进行实时的监控、办理、优化、操控，以应对卫星制作的需求多样化、快速批量化、智能柔性化趋势；③在卫星在轨管控和卫星网络运维阶段，依据模型线程、数据线程、服务线程，完成了物理卫星与卫星星座系统间模型、数据、服务的转化与调用，一起与物理卫星及卫星星座系统实时映射，并凭借软件界说技能、PHM技能等，增强信息空间反映、优化、操控、办理物理卫星及卫星星座系统的才干。

　　(1)模型线程(Model Thread) 模型线程是用于支撑全生命周期内数字孪生模型构建与办理的系统结构，将不同阶段的模型进行相关、概括、转化、演化、协同、交融，完成对各阶段模型的快速生成、高效运用和一致办理，然后支撑不同数字孪生间的交互与不同阶段数字孪生的演化，如图4所示。具体的：①卫星全体规划阶段，通过参阅在轨卫星及网络模型，依据模型对轨迹、星座、组网、构型以及使命等进行概念规划，构成相应的概念模型，在实践数据的驱动下进行全体计划验证并构满意体计划模型；②卫星具体规划阶段，在全体计划模型的根底上，相同依据模型对卫星产品的结构、电路、载荷、通讯等各模块与分系统进行规划，并对分系统和整星进行仿真验证构成卫星具体规划模型；③卫星出产制作阶段，依据卫星具体规划模型，结合总装工艺规划模型和卫星总装车间模型，模型间依据实践总装进程及数据完成交互，卫星具体规划模型演化为卫星实作模型，并通过卫星测验与模型验证实例化为卫星产品模型，然后构成数字孪生卫星产品；④卫星在轨管控阶段，卫星产品模型构成两种情况，一种是模型简化后的在轨剖析模型，用于在轨剖析决议计划，一种是彻底还原在轨卫星的杂乱模型，用于地上剖析管控，两种模型同步并对在轨卫星进行实时映射，一起不断地自我批改与演化；⑤卫星网络运维阶段，在轨卫星的模型进行组合构成卫星星座模型，并结合星间链路模型、网络拓扑模型、网络协议模型、空间环境模型等一起组成卫星网络模型，然后构成数字孪生卫星网络，一起卫星网络模型可以为卫星全体规划供给模型支撑。

　　(2)数据线程(Data Thread) 数据线程是支撑数字孪生卫星全生命周期内进行数据格局界说、数据生成、散布式存储、数据清洗、数据相关、数据开掘、数据演化、数据交融等数据操作与办理的系统结构，完成对全生命周期数据的安全办理、快捷运用和充沛运用，支撑各数字孪生全要素的实时感知和全流程/全事务的彻底记载，如图5所示。具体的：①卫星全体规划阶段，结合在轨卫星及网络数据，概念规划进程会发生卫星构型、轨迹、星座、组网、使命的相关规划数据，对相关参数进行开始承认；②卫星具体规划阶段，依据全体规划对卫星产品的具体规划参数数据进行承认，构成相关的卫星具体规划数据集；③卫星出产制作阶段，交融工艺操作数据和卫星车间的相关数据，构成卫星总装进程中的实作数据，随后通过卫星测验，再次交融测验数据构成卫星出厂数据，以支撑数字孪生卫星产品的构建；④卫星在轨管控阶段，首要会依据轨迹规划数据等确保卫星进入正确轨迹，随后卫星在在轨运转进程中会发生分系统数据、姿势数据、通讯数据等实践情况数据，一起地上系统会发生卫星实时轨迹数据、地上操控数据、星地链路通讯数据等实践测控数据，卫星在轨数据不断更新，完好记载数字孪生卫星产品全生命周期的数据并支撑相关数据剖析；⑤卫星网络运维阶段，依据全体规划构建卫星网络，卫星在轨数据与卫星网络数据进行相关，一起卫星网络发生网络流量数据、网络链路数据、网络星座数据、网络测控数据等实时运转与测控数据，完成对卫星网络的记载及剖析，并为卫星全体规划供给数据支撑。

　　(3)服务线程(Service Thread) 服务线程凭借服务封装、服务匹配、服务组合、服务协作等技能，通过各流程间和各流程内的服务调用与协同，完成数字孪生卫星全流程服务的快捷易用性、跨阶段可操作性、办理一致性和安全牢靠性等，并构成各类互相相关协同的功用组件、运用软件、移动端App等，如图6所示。具体的：①卫星全体规划阶段，结合全体规划模型与数据，凭借服务组合与协作完满意体规划的需求剖析优化、规划仿真验证、系统规划办理等服务，并可以在具体规划中与具体规划相关服务进行协同；②卫星具体规划阶段，依据卫星具体规划阶段的模型与数据构成规划优化迭代、协同规划办理、具体规划验证等服务，一起与全体规划中的系统规划办理、规划仿真验证等服务进行相关，确保具体规划与全体规划的协同性一致性；③卫星出产制作阶段，首要会集在卫星AIT进程，通过卫星产品与卫星总装车间的数字孪生供给总装进程智能管控、总装要素精准办理、卫星质量办理追溯、卫星高效测验实验等服务，一起在总装进程中呈现问题可通过服务化手法与全体规划和具体规划进行交互反应；④卫星在轨管控阶段，针对卫星在轨管控运维需求，完成在轨情况监测、在轨使命剖析决议计划、卫星重构与更新、卫星PHM等服务；⑤卫星网络运维阶段，对由卫星构成的卫星网络完成网络情况监控、网络运维管控、网络行为猜测、网络规划仿真等服务，并与卫星在轨管控的在轨剖析决议计划、在轨情况监测、卫星重构与更新等服务进行协作。

　　数字孪生卫星凭借多时空标准、多维、自更新的虚拟模型表达卫星及相关系统的实时功用与功用，通过对各阶段发生的孪生数据进行处理、存储、剖析、相关、更新、迭代反映卫星及相关系统的实时情况，在模型和数据的一起驱动下对卫星各个周期进程进行优化、操控、决议计划、办理，并构满意掩盖的智能服务系统，为各专业、各阶段、各系统的从业人员与用户供给愈加快捷、易用、牢靠、安稳的服务。数字孪生卫星伴跟着卫星工程的全生命周期不断迭代演化，对完成卫星工业的数字化、网络化、智能化、服务化转型晋级、与New IT技能交融展开、系统工程协同办理、卫星及相关系统的智能运用/服务具有巨大的潜在推进效果。

　　数字孪生卫星要害技能如图7所示。卫星工程技能系统杂乱且巨大，本文首要掩盖与数字孪生卫星构建和运转直接相关的要害技能，分为4大类：①数字孪生通用技能，②规划与验证技能，③智能AIT技能，④在轨卫星与网络管控技能。

　　(2)规划与验证技能 规划与验证技能首要是在卫星全体规划和卫星具体规划阶段，用于与数字孪生集成交融并辅佐相关规划与验证。包含：①可行性剖析验证技能；②规划协同与办理技能；③多学科规划优化技能；④多系统协同仿真技能；⑤空间环境仿真技能；⑥卫星系统功用仿真技能；⑦卫星网络通讯仿真技能；⑧可行性剖析验证技能等。

　　(3)智能AIT技能 智能AIT技能首要是在卫星出产制作AIT阶段，用于支撑该阶段数字孪生功用的完成。包含：①脉动式总装出产线技能；②总装车间智能物联技能；③总装准确信息化办理技能；④总装实时仿真技能；⑤工艺快速规划及仿真技能；⑥虚拟丈量与测验技能；⑦数字化工艺配备管控技能；⑧智能精准物流配送技能等。

　　(4)在轨卫星与网络管控技能 在轨管控与服务技能首要是在卫星在轨管控和卫星网络运维阶段，用于支撑数字孪生功用完成和与数字孪生集成交融。包含：①软件界说卫星技能；②通用化操作系统技能；③卫星在轨健康管控技能；④卫星在轨修理安装技能；⑤软件界说网络技能；⑥卫星互联网牢靠性与保护技能；⑦卫星互联网信息安全技能；⑧卫星互联网运维办理技能等。

　　本章依据数字孪生卫星概念，以面向卫星互联网的低轨卫星通讯系统工程为目标，对数字孪生卫星全体规划、数字孪生卫星具体规划、数字孪生卫星智能制作、数字孪生卫星在轨服务与健康管控、数字孪生卫星网络运维办理5类运用进行讨论。

　　数字孪生卫星全体规划可完成愈加高效、牢靠、智能的需求剖析优化、协同规划办理、系统仿线所示。①需求剖析优化，凭借模型线程和数据线程，充沛运用已有的数字孪生卫星星座或数字孪生卫星产品的模型与数据，结合实践运用不断迭代并从中开掘全体规划中的规划缺点、缝隙、更优计划，并对虚拟模型进行批改、优化、改善以构满意体规划概念计划模型；②系统规划办理，凭借数字孪生完成以模型为中心、以数据为驱动的全体协同规划，通过模型线程构成的标准化模型与数据线程构成的结构化数据进行规划界说、沟通、协作，不同系统间的规划协同、规划束缚、规划优化将以对模型的界说、办理、优化和束缚来完成，一起已有的数字孪生卫星产品和数字孪生卫星星座将供给高拟真模型与精准牢靠数据的支撑。③规划仿真验证，以模型和数据为驱动的全体规划将更易于完成系统仿真验证，通过对数字孪生卫星实验验证系统、规划模型和反映全生命周期的孪生数据等进行结合，完成对各种空间环境中的使命规划、轨迹规划、星座规划、网络规划等进行快速仿真验证，大大进步全体规划的功率与牢靠性。

　　数字孪生卫星具体规划如图9所示，包含规划优化与迭代、协同规划办理、卫星具体规划验证等潜在运用。①规划优化迭代，凭借数据线程完成对卫星工程全生命周期数据的充沛运用，凭借数据开掘等完成卫星具体规划中类型结构的优化、系统功用的晋级、部件组件的改善等，一起凭借数字孪生卫星实验验证系统进行快速准确验证，削减迭代次数；②协同规划办理，与数字孪生卫星全体规划相似，以模型线程构成的标准化模型作为卫星具体规划的中心，凭借模型更新、模型迭代、模型版别办理完成各阶段各分系统的规划流程办理，凭借模块化模型、模型交互、模型组合、模型协同完成各分系统的规划协同办理。一起通过模型线程，规划模型将对卫星制作进程进行辅导，制作进程也会对规划模型进行反应批改，终究通过模型校核、验证与承认，将规划模型实例化为数字孪生卫星产品的虚拟模型；③具体规划验证，凭借数字孪生卫星实验验证系统，结合数据线程中的空间环境数据、物理卫星在轨运转数据、虚拟卫星在轨剖析数据等数据，依据卫星规划模型完成对卫星具体规划的准确仿真剖析，对卫星的功用、功用以及在轨使命履行进行有用验证。

　　数字孪生卫星智能制作如图10所示，针对卫星AIT流程可完成卫星总装进程智能管控、总装要素精准办理、卫星质量办理与追溯、卫星高效测验与实验等运用。①总装进程智能管控，通过对卫星总装车间人、机、物、环境的全面感知和安全集成，完成物理车间与虚拟车间的同步映射，然后对卫星总装车间全要素、全流程、全事务进行实时监控和彻底记载，辅佐人员完成现场准确操控、快速调度、智能决议计划，并依据数字孪生卫星总装车间进行仿真猜测，完成毛病问题的猜测预警和事前处理；②总装要素精准办理，结合人、机、物、环境各要素的感知集成数据及其虚拟模型完成总装各要素的办理、操控、协同，并凭借服务线程完成对总装设备、测验设备、物流设备等的毛病猜测与健康办理；③卫星质量办理与追溯，通过对总装进程工艺操作的彻底记载，结合数字孪生卫星总装车间与数字孪生卫星产品的交互协同与仿真剖析，完成卫星产品质量实时办理和质量彻底可追溯，然后完成卫星质量问题的快速确诊定位和剖析猜测，并可以在规划存在缺点等情况下凭借服务线程对全体规划和具体规划进行反应；④卫星高效测验与实验，依据随同总装进程不断演化的数字孪生卫星产品模型与数据，结合各类虚拟环境展开电测、检漏、热实验、力学实验等虚拟测验与实验，对物理测验实验进行弥补，并进步要害实验功率。

　　数字孪生卫星在轨服务与健康办理包含对在轨卫星的使命剖析决议计划、在轨情况监测、卫星系统重构与软件更新、卫星毛病猜测与健康办理等潜在运用，如图11所示。①使命剖析决议计划，针对姿势调整、实时通讯、载荷作业等卫星在轨使命，凭借伴飞数字孪生卫星产品对使命需求完成虚拟仿真剖析与验证，并生成使命战略、操控指令、配备参数等发送给物理卫星，确保使命履行的有用性和牢靠性；②在轨情况监测，通过对物理卫星实时情况各类数据的收集与剖析，完成物理卫星与虚拟卫星实时映射，并对在轨卫星进行全面情况感知与可视化情况监测，辅佐相关剖析与决议计划拟定；③卫星系统重构与软件更新，针对软件界说卫星中系统重构与软件更新的需求，凭借与物理卫星彻底映射的虚拟卫星和孪生数据，对更新代码进行仿真验证与测验，验证测验合格后再对物理卫星进行系统重构与软件更新，以确保更新代码的有用性、准确性和牢靠性；④卫星毛病猜测与健康办理，凭借物理卫星的实时收集数据和虚拟卫星的同步映射仿真数据，以及同步更新的在轨伴飞简化模型和地上办理杂乱模型，完成模型驱动与数据驱动协同的卫星毛病猜测与健康办理，对毛病进行猜测与辨认，以及对卫星的健康寿数进行剖析与猜测，构成毛病处理或卫星收回战略。

　　数字孪生卫星网络运维办理可完成卫星网络情况监控、网络运维管控、网络行为猜测、网络规划仿线所示。①网络情况监控，依据虚拟模型与卫星测控、网络监控等实时信息，完成对卫星网络的节点、星座、空间环境等物理情况和网络流量、网络拓扑、网络安全等网络情况的可视化监控；②网络运维管控，凭借与物理卫星网络实时映射的虚拟卫星网络，对卫星网络的功用进行剖析，并结合软件界说网络、网络功用虚拟化等技能对网络行为、网络流量、网络资源进行界说、操控与配备，完成卫星网络的高效运维与快速操控，有用推进卫星网络安全保护、卫星网络配备更新、卫星紧迫组网的等功用完成；③网络行为猜测，结合网络虚拟模型与网络实时数据进行实时仿真，完成对网络的未来行为的猜测，并对网络毛病进行猜测预警和应急处理，以确保网络的牢靠安稳；④网络规划仿真，凭借数字孪生卫星网络对卫星轨迹规划、卫星星座规划、网络拓扑规划、网络路由规划、网络协议规划进行仿真验证，实时更新的模型与数据确保了仿真的实在性与牢靠性，既可以满意对规划计划的可行性验证，也可以完成对规划计划和再规划计划的优化。

　　针对批量化卫星总装类型使命特色，为处理总装进程中信息物理交融问题，即物理交融(工装设备交互协作)、模型交融(车间要素模型运转与交互)、数据交融(物理数据、信息数据交融及办理)、服务交融(车间管控服务调用与集成)，团队依据数字孪生车间与数字孪生卫星的概念理论，别离在数字孪生卫星总装车间模型构建、数据收集与操控系统完成、车间集成管控系统建立方面进行了相关研讨。

　　在数字孪生卫星总装车间模型构建上，对数字孪生卫星总装车间建模办法进行研讨，并以验证出产线为例构建车间模型。首要，对车间出产线“人—机—料—法—环”等要害要素的数据特色与结构进行剖析，并对一切要素特别是收集要素的具体数据模型进行了构建，研讨了各要素数据结构快速构建办法与结构化界说办法。一起，依据数据模型研讨了数字孪生总装车间虚拟模型构建办法，对几许模型、运动模型、操控模型等进行建模，完成模型的协同与交融，研讨了模型交互机制，终究结合数据模型和车间规矩库等一起构建了车间级的数字孪生虚拟模型，如图13所示。

　　在数据收集与操控系统完成上，对卫星总装进程在线数据收集与传输系统架构进行规划研讨并完成各要素数据的实时收集以及部分总装设备的操控。针对卫星总装进程数据多源异构且收集机会与频率各不相同的特色，规划散布式的收集网络架构，研讨了软硬件结合的协议处理办法，一起结合边际核算对每个工装设备和工位的数据进行处理，确保了整个车间数据收集与传输的顺利，并与上述构建的数字孪生卫星总装车间模型进行相关，完成了依据实时数据驱动的模型运动与更新以及部分总装设备的操控，如图14所示。

　　在车间集成管控系统建立上，依据数字孪生卫星总装车间模型构建、数据收集与操控系统研讨，建立了数字孪生卫星总装车间管控系统。系统集成了上述的虚拟模型、数据库、收集系统以及部分设备(如AGV、机械臂等)的操控系统，完成了对车间各要素的数据实时收集与信息办理、虚拟车间实时同步与情况监控、车间工装设备安全实时操控、车间工艺工单主动处理等功用。研讨作业运用在某卫星研发单位卫星总装数字化批量出产验证线中，系统相关功用在具体总装工艺工序中得到验证，为未来进一步展开数字孪生卫星车间作业奠定根底，如图15所示。

　　针对未来大型卫星网络的规划及仿真需求，为完成数字孪生卫星网络中卫星通讯网络的仿真剖析，并对卫星网络的功用进行点评点评，团队依据数字孪生卫星理论，在卫星网络模型构建、卫星网络点评系统构建、仿真剖析软件开发方面展开了相关研讨与开发作业。

　　在卫星网络模型构建上，别离研讨了卫星网络场景建模和卫星网络通讯行为建模。卫星通讯网络场景建模方面，依据STK(Satellite Tool Kit)内核，完成对卫星网络卫星节点、地上站节点、地上移动节点以及星间链路、星地链路等的模型构建，模型包含节点的几许模型、轨迹/运动模型、通讯功用/功用模型和链路的空间几许间隔、链路物理特色模型、链路通讯行为模型，一起完成依据数据的快速构建、星座数据库导入构建、星座主动批量构建、链路主动批量构建等模型构建办法；卫星网络通讯建模方面，依据CCSDS(Consultative Committee for Space Data Systems)相关协议，完成网络层与传输层的网络功用建模，以及多种事务类型的信源建模，完成多种优化算法驱动下的反应式路由办法，支撑不同需求下不同事务的通讯行为仿真，一起树立了链路信道分配优化机制与事务行列调度优化办法，用以辅佐相关分配机制与调度战略的拟定，然后进步链路及网络的通讯功率。

　　在卫星网络点评系统构建上，结合上述卫星网络模型构建相关作业，针对卫星网络的通讯行为与通讯事务特色，从外部用户需求及传输网络内部运转两方面，剖析并提出空间信息网络服务质量点评系统，凭借数据剖析手法完成对不同卫星网络的通讯才干、安稳性、牢靠性等进行点评。上述作业如图16所示。

　　在仿真剖析软件开发上，集成上述办法技能，开发卫星通讯网络仿真剖析软件。软件完成对空间场景、网络协议、算法等方面的自在配备，以及对卫星网络的空间场景和网络通讯进行一起仿真核算，并依据卫星网络传输服务质量点评系统，通过目标核算对卫星网路功用情况进行点评，一起开发了数据接口支撑节点、链路、通讯事务的实时导入更新以及仿真运转成果的定制化导出。软件完成卫星网络场景构建、卫星网络通讯参数配备、路由及优化算法配备、卫星网络仿真核算、网络功用/功用点评等服务。相关研讨与开发作业在某单位顺利完成系统验证检验，为展开数字孪生卫星网络的规划、仿真、剖析功用奠定必定根底，如图17所示。

　　近年来，卫星工业正呈现出结构小型化、制作批量化、功用多样化、在轨可重构、组网智能化、事务服务化、低本钱商业化等展开趋势，工业转型晋级需求态势显着。一起，卫星互联网项意图剧烈竞赛为卫星工业带来新的应战，New IT技能的蓬勃展开也为工业展开带来了新的机会。为了投合展开趋势、应对新的应战、掌握新的机会、满意新的需求，本文在对以上现状进行剖析后，讨论提出了数字孪生卫星的概念。

　　数字孪生卫星是将数字孪生与卫星工程中要害环节、要害场景、要害目标紧密结合，从空间维度上，与实验验证渠道、总装车间、卫星产品、卫星网络等目标或场景实时映射，完成更优更快的仿真、监控、点评、猜测、优化和操控；从时刻维度上，与全体规划、具体规划、出产制作、在轨管控、网络运维等环节实在同步，构成贯穿卫星工程全生命周期的模型线程、数据线程、服务线程，并然后辅佐卫星工程各阶段管控与协同。在具体论述数字孪生卫星概念及内在后，对数字孪生卫星的要害技能及其在卫星工程全生命周期中的运用想象进行研讨与讨论，并对团队已展开的相关前期实践作业进行了介绍。

　　本文是在团队前期相关研讨作业根底上，总结构成的探究性研讨与运用想象，期望相关作业能为数字孪生在卫星工业的进一步展开运用供给参阅，一起可以抛砖引玉，引发更多专业人士对数字孪生在卫星工业的运用进行讨论与研讨。未来将进一步完善和优化数字孪生卫星概念理论结构，一起深化研讨相关要害技能，并在不同方面展开愈加深化的运用研讨。卫星工业杂乱且巨大，本文限于知道水平和篇幅，在细节和掩盖度上不免有缺乏和遗漏之处，恳请国内外专家和同行多多批评指正！

　　本文转载自“云脑智库”，原标题《数字孪生卫星：概念、要害技能及运用》。来历：问空天，作者：刘蔚然，陶 飞，程江峰，张连超，易旺民。

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