航天器系统仿真软件SpaceSim
一、SpaceSim软件介绍
航天器系统仿真软件SpaceSim是一款诞生于哈尔滨工业大学、依托航天科研院所支持、完全国产的航天器系统仿真软件。航天器系统仿真软件SpaceSim入选2023版科技创新成果推荐目录，并以工信部十四五规划教材《航天器系统仿真技术》作为软件配套教材。
SpaceSim软件能够支持航天器姿态轨道动力学与控制、导航星座设计与信号特性、通信卫星覆盖及干扰特性、空间光学遥感成像、星座任务规划与调度、空间博弈对抗等系统仿真，涵盖航天器设计、测试、发射、运行和任务应用等各个阶段，已成功应用于高校教学、科研院所及国防单位的工程任务，正逐渐在教学实践、型号设计、体系应用、评估演训等领域发挥重要作用。
二、SpaceSim主要功能
软件模块组成如下图所示。
具体功能包括：
①轨道递推——提供多种轨道递推模型，包括理想二体（可单独考虑J2、J4摄动）、SGP4轨道运动模型和高精度轨道动力学模型HPOP等，可实现万级规模航天器同时在轨运行仿真；
②轨道机动——提供基于指令驱动的异面变轨功能，包括Lambert变轨策略自动计算模块，适用于卫星在轨运行中的即时变轨；
③装备建模——提供星座设计与管理功能，提供多卫星TLE双行元文件批量导入功能，支持空天装备（卫星、导弹、火箭、飞机、舰船、地面站等）的实体模型导入；
④空间环境——提供大气、地磁、辐射带、等离子体、原子氧等空间环境基础模型；
⑤通信载荷——提供通信天线指向计算、信号特性、覆盖特性、干扰特性、星间链路、动态路由等分析模型，支持天线方向图GRD导入；
⑥导航载荷——提供导航接收机、导航星设置、几何精度因子、定位误差计算、导航星优选等功能；
⑦遥感载荷——提供光学、SAR等遥感载荷的成像模拟功能，支持高精度瓦片地图；
⑧数据接口——提供TCP、UDP等远程通讯数据交互功能，支持Matlab、Python、MBSE等第三方软件接口；
⑨二次开发——支持类库级二次开发，能够支持大规模空天装备异构网络自主管控、通导遥协同智能应用、星群轨道博弈、星座协同对地搜索观测、空天智能算法的试训、评估与轻量化迁移等航天任务或地空天应用任务的仿真分析。
三、SpaceSim软件特点
①轨道模型采用递推计算，而非预运算方式，采用指令驱动，在轨道机动仿真方面具有显著优势；
②实现基于GPU的轨道推演与通信特性计算，支持万颗以上航天器同时在轨运行，适合超大规模星座的轨道推演、通信覆盖等仿真；
③成像模拟功能，可为光学遥感载荷设计、图像畸变矫正算法验证等提供仿真支持环境；
④与Matlab、Python、MBSE等第三方软件接口实现双向数据打通，无需通过其他软件中转数据；
⑤软件功能库与界面独立开发，支持用户自有界面与渲染；
⑥依托工程需求开发，功能精炼、用途明确、人机交互简易；
⑦软件基于C++开发，具有完全自主的知识产权，完全国产，支持Windows、Linux、麒麟等操作系统。
四、SpaceSim典型应用案例
五、SpaceSim软件基础功能案例列表
| 序号 | 案例名称 | 案例代号 |
|---|---|---|
| 1. | 高中低轨道仿真 | Demo_0101_Orbit_Basic |
| 2. | 地球同步静止轨道 | Demo_0102_Orbit_GEO |
| 3. | 两体模型与HPOP模型精度对比 | Demo_0103_Orbit_ModelCom |
| 4. | 太阳同步轨道设计及仿真 | Demo_0104_Orbit_SunSyn |
| 5. | 闪电轨道设计及仿真 | Demo_0105_Orbit_FrozenMolniya |
| 6. | 冻结轨道设计及仿真 | Demo_0106_Orbit_FrozenSeasat1 |
| 7. | 冻结轨道近地点幅角对比 | Demo_0107_Orbit_FrozenOmegaCom |
| 8. | 回归轨道设计及仿真 | Demo_0108_Orbit_Repeat |
| 9. | 单脉冲轨道机动仿真 | Demo_0201_Trans_Monopulse |
| 10. | 霍曼转移仿真 | Demo_0202_Trans_Hohmann |
| 11. | 双椭圆三脉冲变轨仿真 | Demo_0203_Trans_DoubleEllipse |
| 12. | 相位调整仿真 | Demo_0204_Trans_PhaseAdjust |
| 13. | 异面转移仿真 | Demo_0205_Trans_DiffPlane |
| 14. | 兰伯特转移仿真 | Demo_0206_Trans_Lambert |
| 15. | 姿态机动仿真 | Demo_0301_Atti_DirSunEarth |
| 16. | 不同轨道高度大气环境仿真 | Demo_0401_Envi_Atmo_DiffAlti |
| 17. | 不同轨道倾角大气环境仿真 | Demo_0402_Envi_Atmo_DiffAngle |
| 18. | 地磁场环境仿真 | Demo_0403_Envi_Magni |
| 19. | 辐射带仿真 | Demo_0404_Envi_Radi |
| 20. | 空间碎片仿真 | Demo_0405_Envi_Debris |
| 21. | 碰撞预警仿真 | Demo_0406_Envi_CollisionTest |
| 22. | 导弹弹道仿真 | Demo_0501_Missile_GroundTarget |
| 23. | 导弹快速交会仿真 | Demo_0502_Missile_SpaceTarget |
| 24. | 火箭运载仿真 | Demo_0503_Rocket_Launch |
| 25. | 天线指向覆盖仿真 | Demo_0601_ANT_Cover |
| 26. | 天线指向控制仿真 | Demo_0602_ANT_PointCtrl |
| 27. | 通信干扰仿真 | Demo_0603_ANT_CommDisturb |
| 28. | Walker星座搭建以及路由仿真 | Demo_0701_Route_Walker |
| 29. | Walker星座导航仿真 | Demo_0702_Navi_Walker |
| 30. | GPS导航仿真 | Demo_0703_Navi_GPS |
| 31. | Glonass导航仿真 | Demo_0704_Navi_Glonass |
| 32. | Galileo导航仿真 | Demo_0705_Navi_Galileo |
| 33. | 北斗导航仿真 | Demo_0706_Navi_Beidou |
| 34. | GPS与北斗联合导航仿真 | Demo_0707_Navi_GPSBeidou |
| 35. | 印度IRNSS导航仿真 | Demo_0708_Navi_IRNSS |
| 36. | 覆盖效能仿真 | Demo_0801_CoverEffi |
| 37. | 遥感卫星对地成像仿真 | Demo_0802_RS_ImageBasic |
| 38. | 遥感卫星成像控制仿真 | Demo_0803_RS_ImageCtrl |
| 39. | 侦察与跟踪仿真 | Demo_0804_RS_Inspect |
| 40. | 天基观测目标仿真 | Demo_0805_RS_SpaceObserve |
六、SpaceSim软件获取及联系方式
航天器系统仿真软件SpaceSim 下载方式：
链接：https://pan.baidu.com/s/11Z4A2woKym-8pEiP0Kkctg
提取码：2023
软件官网：
https://spacesim.readthedocs.io/en/latest/
使用手册：
具体的案例，软件使用详细手册请参考使用手册