GPS在加利福尼亞的El Segundo設立了一個數字孿生兄弟。伽利略系統在荷蘭的諾德韋克(Noordwijk)擁有一顆與地球相連的太空飛行器,其束縛力極高,渴望與兄弟們一起自由飛行。這兩個星座“幽靈”都存在于令人毛骨悚然的測試暮色中,用以復制其自由飛翔的家庭的運動和反應。他們的隱姓埋名所作犧牲可能會導致子孫后代獲得更好、更強大的衛星。
星座克隆。據《空軍雜志》報道,美國空軍太空與導彈系統中心委托GPS衛星的數字孿生測試了該星座的網絡漏洞。高科技顧問公司布茲·艾倫·漢密爾頓(Booz Allen Hamilton)于2018年在洛克希德·馬丁(Lockheed Martin)的Block IIR一代產品的基礎上建造了SatSim雙胞胎。然后,他們試圖破解其各種子系統。這導致對衛星本身,地面控制站以及它們之間的射頻鏈路進行一系列漏洞掃描和滲透測試。對通信鏈路的攻擊尋求到了衛星與其地面控制站之間的潛在弱點。公司和空軍都不會發布測試結果。任何未發現的漏洞都被掩蓋。BAH副總裁凱文·科金斯(Kevin Coggins)表示:針對這一弱點“他們可以在未來的衛星中修復它,或者可以在當前的衛星中提出解決方法或檢測方法”。空軍軍方說,它先前也在其他項目上采用了數字孿生方法。該概念使用基于模型的系統工程來構建構造,重點是創建和利用域模型(結合了行為和數據的軟件模型)作為信息交換的主要手段。由于摩爾定律:計算機處理速度呈指數級提高,這種做法已得到越來越多的使用。虛擬系統具有比實時運行快得多的優點。工程師可以在幾個小時內模擬一年的全域功能。
伽利略的雙胞胎。完整的伽利略衛星在歐洲航天局ESTEC微波實驗室的潔凈室中生活和呼吸。這顆衛星是由意大利的Thales Alenia Space于2016年建造的,當時是第一代伽利略衛星在軌驗證衛星,但從未成功發射。取而代之的是,將其拆解并將其導航有效載荷放回測試臺上。此后,工程師們使它經歷了許多實驗室經驗,調查了其部件的使用壽命,重新創建衛星異常并測試了伽利略未來發展的候選技術。
衛星的關鍵導航系統模塊、原子鐘、固態功率放大器、導航信號生成單元(NSGU),頻率發生器和上變頻器單元與新的電纜一起連接在了平整的桌子上。靜止車輛的信號代替衛星天線,而是通過專用的衰減鏈傳輸,以對其進行修改,就好像地面上的接收機正在采集它們的數據一樣。歐空局技術員GearóidLoughnane評論說:“有效負載和安全帶是為立方結構而不是平坦的平臺設計的,因此這絕非易事。同時,我們與這些設備的原始供應商合作,這些供應商在這個階段已有15年的歷史了,以尋找我們需要使它們重新運行的操作軟件。”
英國的薩里衛星技術有限公司,負責伽利略軟件的荷蘭航空航天公司Terma和丹麥的地面控制設備供應商Rovsing都與ESA合作。在2019年,這顆無形的衛星進行了完整的射頻特性測試,確認導航有效載荷的性能與預期相同,就像在軌道上一樣,廣播了當前伽利略導航信號E1,E5和E6的全部內容。下一個挑戰將是測試即將到來的Galileo第二代設計的技術,該技術將在下個十年晚些時候飛行,包括插入新穎的NSGU和新的原子鐘組合。為了使它更具代表性,構成了當前軌道上大多數星座的伽利略全操作能力衛星,來自瑞士泰勒斯·阿萊尼亞航天公司的第二顆NSGU被添加到瑞士航空航天工程公司RUAG制作的初始版本中。
ESTEC的微波實驗室,伽利略IOV工程模型有效載荷測試平臺。所有照片均由ESA提供。坐滿桌的雙胞胎可以生成三個伽利略導航信號,并重現具有代表性的遙測范圍。此外,它的所有組件都可以單獨控制溫度,降低到單個程度。微波工程師CésarMiquelEspa?a說:“這很重要,因為該設施的一部分工作是重現衛星上發生的異常現象,包括再現其環境”。“該設施還允許調查和評估新衛星導航有效載荷和設備概念的端到端導航信號性能”。
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原文標題:GNSS隱藏的兄弟姐妹(數字孿生)
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