星载设备在线监控、集成系统健康管理、多载荷协同探测,是未来深空探测技术发展的必然趋势。航天器自主故障重构、自主任务规划的决策依据,正在从单变量遥测,向跨系统的多变量遥测、注入指令与遥测数据的关联特征、遥测数据与业务数据自主融合处理等方向拓展。传统的有效载荷建模方法,大多聚焦于载荷自身物理原理与行为特性,建模产生的载荷数据无法反映遥测参数之间,遥测参数与注入指令、健康管理策略、业务数据之间的关联特性,难以满足日益增长的星载设备自主管理技术验证需求。课题面向有效载荷分系统虚拟集成、虚拟测试、故障仿真推演、航天器自主管理技术验证等典型应用场景,在调研国内外有效载荷建模方法的基础上,以映射函数、载荷数据关联知识为理论依据,基于遥测变量、注入指令、业务数据、健康管理策略之间的关联知识,对有效载荷进行建模。构建基于关联知识的有效载荷半实物仿真系统,验证基于关联知识的载荷建模方法在载荷分系统虚拟集成、虚拟测试中的工程可用性。本文主要研究内容包括:1)基于关联知识的载荷建模方法研究。依据载荷的设计说明,分别对遥测数据之间、遥测数据与注入指令、注入指令与业务数据、遥测数据与健康管理策略之间的关联知识进行分类、抽象和知识表示;以航天器自主图像DN值重心位置矫正等6种星载设备典型设计为研究对象,应用基于关联知识的载荷建模方法,构建与6种设计一致的有效载荷模型,同时将建模方法应用于载荷控制器和中分辨率相机进行模型验证;2)基于关联知识模型的载荷半实物仿真系统构建。面向虚拟测试、虚拟集成、故障仿真推演等典型应用场景,基于与6种典型设计一致的载荷模型,构建由CAN总线数据交互、遥测数据生成、遥测数据组帧、图像重心位置自主矫正等模块组成的载荷半实物仿真系统;3)基于关联知识载荷建模方法的试验验证。将载荷半实物仿真系统与载荷控制器物理机、卫星平台仿真设备集成,构建虚拟集成、虚拟测试的应用场景。根据半实物仿真系统生成的遥测数据、对遥控指令的响应、图像中心位置自主矫正等,验证了半实物仿真系统与6种典型设计的符合性,表明基于关联知识载荷建模方法具有一定工程应用价值。