浅析数字孪生卫星概念关键技术及应用.docx

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浅析数字孪生卫星概念关键技术及应用

浅析数字孪生卫星概念、关键技术及应用

摘要：

在分析卫星产业发展趋势与升级转型新需求后，为推动卫星与新技术融合发展，提升大型卫星工程的整体管理水平与流程管控能力，促进卫星产业数字化、网络化、智能化、服务化转型升级，将数字孪生技术与卫星工程的关键环节、关键场景、关键对象紧密结合，探讨提出了数字孪生卫星的概念。

为阐述数字孪生卫星内涵，以卫星互联网项目为背景，从空间维度对数字孪生卫星的组成进行了分析，包括数字孪生卫星试验验证系统、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。

从时间维度对数字孪生卫星核心要素，包括模型线程（ModelThread）、数据线程（DataThread）、服务线程（ServiceThread），进行了阐述。

在此基础上提出了数字孪生卫星关键技术体系，并结合前期已开展的相关实践工作，从全生命周期视角对数字孪生卫星在卫星总体设计、详细设计、生产制造（含装配、集成与测试）、在轨服务与健康管理、网络运维管理各阶段的应用进行了探讨，以期为未来卫星产业发展，卫星工程和卫星互联网工程建设提供参考。

关键词：

数字孪生卫星；数字孪生；卫星工程；卫星互联网；数字孪生五维模型；全生命周期；新一代信息技术

1.卫星产业发展趋势与新需求

卫星作为发射数量最多、应用最广、发展最快的航天器，正改变着人类的生活，影响着人类的文明。

近年来，卫星产业发展迅猛，数字化、网络化、智能化、服务化[1]转型升级需求日益增长，并随着多波束天线技术、频率复用技术[2]、高级调制方案、软件定义无线电[3]、软件定义载荷、软件定义网络[4]、微小卫星制造[5]，以及一箭多星、火箭回收等技术的发展与成熟，卫星产业正呈现出结构小型化、制造批量化、功能多样化、在轨可重构、星座巨型化、组网智能化、业务服务化、天地一体化互联、低成本商业化等发展趋势。

在新技术发展和多样化需求的双驱动下，更多大型卫星工程的实现成为了可能，同时也为卫星产业带来了相应的新挑战。

如基于低轨卫星通信系统的卫星互联网项目，近年引起了高度关注，形成了全球性的发展热潮，OneWeb、SpaceX、TeleSat、LeoSat等公司相继发布其通信卫星星座计划，并紧锣密鼓地开展相关建设工作[6]。

中国航天科技集团的鸿雁全球卫星星座通信系统与中国航天科工集团的虹云工程也以实现全球卫星通信为目的而提出。

卫星互联网项目星座规模大（从100颗到12000颗）、建设周期短（轨道和频率资源有限，先到先得，星座建设分秒必争）、项目流程长（星座设计、轨道设计、网络设计、批量制造、卫星发射、在轨组网、网络运维等）、投入成本高（卫星批量化制造、卫星高密度发射、卫星星座维护等），由此卫星工程的设计、实施、管理等能力面临巨大挑战。

针对卫星互联网等项目，各阶段虽已开展一定的数字化工作，如基于模型的系统工程（ModelBasedSystemEngineering,MBSE）等研究[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、系统间信息交互能力弱、流程间模型演化与数据关联能力差等不足或问题，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足快速响应、实时管控、高效智能、灵活重构、便捷易用等多样化需求。

同时，卫星产业出现与以云计算、物联网、大数据、区块链、人工智能等为代表的新一代信息技术（NewIT）进一步融合发展的趋势。

如美国陆军设计新的窄带卫星通信体系结构，并在设计中引入机器学习和人工智能技术，以提升在网络管理、自动控制和系统互操作性等方面的能力[8]；OrbitalInsight和佳格天地等国内外企业探索挖掘卫星大数据应用，以支撑国土、林业、海洋、农业、规划、交通、气象、环保、工信等诸多领域大数据创新应用[9]；华为公司为亚太卫星控股有限公司打造云计算数据中心，提供设备与平台的业务服务[10]；SpaceChain公司获得欧洲太空总署（ESA）的技术支持，推进卫星区块链技术的商业服务与应用发展[11]。

上述卫星工程面临的新挑战与发展趋势，对卫星产业发展提出了以下新需求：

（1）数字化、网络化、智能化、服务化转型升级新需求卫星互联网项目的发展热潮，在设计、制造、运维等方面都给卫星产业带来了巨大冲击，卫星产业的数字化、网络化、智能化、服务化转型升级刻不容缓。

主要体现为：

①在数字化方面，通过对全要素、全流程、全业务、全系统的数字化，有效借助信息技术实现信息物理充分融合，推进实现模型、数据、仿真驱动的系统工程管理、流程控制、决策验证等，从而大大提升设计、制造、运维各流程的质量与效率；②在网络化方面，借助互联网、物联网、工业互联网等实现各要素、各系统、各阶段间互联互通，并促进模型间、数据间、业务间的交互与融合，进而提升信息交互、系统集成、部门合作的效率，同时，卫星星座网络化也是通信行业发展的必然趋势；③在智能化方面，基于数字化与网络化，借助智能卫星、智能设备、大数据、人工智能等技术，实现对数据、知识、经验的分析挖掘，进而提高自动控制、设备管控、网络管理、系统运行等环节的自组织、自同步、自学习、自适应能力；④在服务化方面，一方面，提高卫星产业内不同阶段、不同对象、不同系统、不同应用场景的服务化水平，提升应用、管理、协作效率，另一方面，加强卫星产业的应用业务服务化、系统平台服务化、卫星资源服务化，提高服务和应用的质量与效益。

（2）卫星产业与NewIT技术融合发展新需求随着云计算、物联网、大数据、区块链、人工智能、虚拟现实（VirtualReality,VR）和增强现实（AugmentedReality,AR）等NewIT技术的迅速发展与广泛应用，卫星产业与NewIT技术融合发展已成为必然趋势，两者将成为相互促进、共同发展的关系，这既是外界系统环境的需求，也是行业内部发展的需求。

一方面，NewIT技术的大面积发展应用促使卫星产业需要在接口、功能、应用上与NewIT技术进行对接，并出现基于卫星互联网的大型物联网、基于卫星遥感数据的大数据挖掘分析等应用研究；另一方面，卫星产业的进一步发展转型，也离不开NewIT技术的支持，并产生基于云计算的卫星数据存储和业务服务、基于物联网的卫星总装车间各要素感知互联、基于大数据的卫星数据分析与决策、基于区块链的卫星网络安全维护、基于人工智能的卫星智能管控和网络智能管理、基于VR和AR的卫星装配工艺可视化及培训等方面的探索与应用。

（3）卫星系统工程协同管理新需求卫星互联网等项目比以往更加依赖各专业、各阶段、各系统间的协同，由此对卫星系统工程管理提出更高的要求。

①专业性上，不仅需要传统卫星研制相关专业的参与，还需要网络设计、网络运营、网络服务提供商等领域专家的参与，专业跨度更大；②阶段性上，从卫星互联网总体设计到卫星互联网运维，从卫星详细设计到卫星在轨管控，彼此间模型、数据、服务的依赖程度更大，不同阶段间的合作需求更大；③系统性上，卫星互联网工程需要卫星研制、运载火箭、发射场地、测运控系统、网络运营、卫星及地面互联网服务提供商等诸多系统彼此协同才能实现并应用，系统组成与分布更复杂。

实现各专业、各阶段、各系统间的协同需要更加科学、更加连续、更加全面的卫星系统工程管理，开展卫星系统工程协同管理理论研究和工程探索十分必要。

（4）卫星及相关系统智能应用/服务新需求制造批量化、功能多样化、在轨可重构、组网智能化、业务服务化等趋势与需求的出现，对硬件为主、软件为辅的传统产业模式下卫星及相关系统的智能应用/服务能力提出了新需求。

例如：

卫星产品方面，对卫星功能可配置、软件系统可重构、在轨自运行、环境自感知等能力的新需求；卫星制造车间（含装配、集成与测试）方面，对工艺自动规划、设备智能管控、产线优化调度、数字化测试试验等功能的新需求；卫星通信网络方面，对网络可配置、网络快速重构、网络智能管理、网络紧急组网等应用的新需求。

针对以上新需求，亟需借助信息化手段提升卫星及相关系统智能应用/服务的能力。

近年，数字孪生（DigitalTwin）引起全球工业界与学术界的广泛关注和研究。

作为一种实现数字化、网络化、智能化、服务化转型升级的有效手段，数字孪生与NewIT技术具有极高的融合度[12]。

在产品设计、制造、运维等阶段以及全生命周期管理中得到广泛的应用与探索，同时在航空航天产品、航空总装线、军事复杂系统等方面均有相关研究与应用，与上述卫星产业发展新需求不谋而合。

因此，本文在总结分析卫星产业发展趋势以及转型需求后，以面向卫星互联网的低轨卫星通信系统工程为研究分析对象，阐述了卫星工程流程现状特点，基于前期相关工作探索提出数字孪生卫星的概念，将数字孪生与卫星工程中关键环节、关键场景、关键对象紧密结合，从空间维度和时间维度对数字孪生卫星的概念内涵进行阐述，并总结数字孪生卫星关键技术体系，然后从全生命周期视角对数字孪生卫星的应用进行探讨和设想，最后对已开展相关工作进行介绍，以期为未来卫星产业发展及卫星工程建设提供参考。

2.卫星工程

以面向卫星互联网的低轨卫星通信系统工程为例，卫星工程包括卫星总体设计、卫星详细设计、卫星生产制造（含总装、集成和测试）、卫星发射入轨、卫星在轨管控（在轨运行、在轨维护、在轨更新、故障预测与健康管控等）、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、多技术、多系统协同工作的复杂系统工程，其全生命周期流程（不含卫星发射入轨）如图1所示。

为深入了解卫星工程，对卫星总体设计、卫星详细设计、卫星生产制造、卫星在轨管控、卫星网络运维五个阶段以及卫星系统工程管理的现状特点和发展挑战进行具体分析。

（1）卫星总体设计卫星总体设计是对卫星轨道、星座、网络、发射任务等一系列总体事项进行概念设计和论证的阶段，需多学科、多专业、多系统间进行不停的协同与权衡，是一个反复迭代与论证的过程。

由于面向卫星互联网的新一代低轨卫星通信系统星座规模大、卫星移动快、网络拓扑时变等特点，对卫星轨道、星座系统以及卫星网络的设计与验证提出极高的要求与挑战。

目前，已有应用MBSE在卫星通信系统架构建模[13]、星间通信链路建模[14]、微重力科学卫星总体设计[15]等方面的探索研究，但在数据利用、系统协同、设计管理上仍很欠缺，需要对当前总体设计协同、优选、验证的方式进行改进，进而满足卫星总体设计上更快、更优、更可靠的需求。

（2）卫星详细设计卫星详细设计是在总体设计提出的概念需求的基础上，借助多学科理论知识将概念设计转化为卫星具体的结构、参数、功能设计，需多系统进行协同设计的同时，也会根据外部和内部的反馈与要求进行反复迭代。

传统的卫星设计模式是基于文档的设计模式，存在信息一致性差、描述模糊、沟通协调费时费力等问题；同时无法与模型和代码进行关联，造成仿真验证上也存在诸多困难。

目前在卫星详细设计上已有如基于委托—代理模型的卫星系统设计流程管理[16]、基于多Agent协商的对地观测卫星协同设计优化[17]、基于MBSE的立方体卫星模型构建与试验验证[18]等研究，需进一步开展相关研究探索，推进卫星详细设计的模型化、数据化、仿真化，使得卫星设计能满足更多的功能需求、实现更短的研制周期、响应更快的型号迭代。

（3）卫星生产制造卫星生产制造包括工艺设计、工装设计、部件生产、物料准备和装配、集成与测试（Assembly,IntegrationandTest,AIT）等过程，其中AIT是决定卫星制造质量与效率的最重要一步。

卫星AIT以多系统协同的手工作业为主，工艺流程繁杂[19]，装备、工具、物料等管理复杂，由此导致工程繁复且时间随机性强。

目前，已开展了卫星AIT数字化的相关工作，如基于数字孪生的总装线管控架构研究[20]、基于三维模型的卫星装配工艺设计与应用[21]、数字孪生驱动的工装设备仿真与控制[22]等，但距离实现全要素全流程的数字化管控仍有很大差距。

此外，目前卫星总装仍以单星单工位或单星单线的模式为主，而未来需能够适应型号科研生产、多型号混合生产、大批量快速生产等多种情况，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。

在探索卫星新生产模式的同时，针对生产要素、生产计划、生产过程中管理、控制、调度与协同等问题，迫切需要借助信息物理融合手段解决以上问题，有效提高卫星制造效率、保证产品质量、降低生产成本。

（4）卫星在轨管控卫星在轨管控是卫星入轨后进行任务执行及服务应用的实际使用阶段，包括在轨运行、在轨维护、在轨更新、故障预测与健康管控等过程。

传统卫星软硬件耦合性强，在轨运行存在系统重构难、软件更新难、应用维护难等问题，影响了卫星可配置和灵活应用的能力，尤其在低轨卫星通信系统中，卫星链路及路由时变、通信业务随机性强，对卫星灵活的在轨配置和业务处理能力提出了更高的要求。

当前针对卫星在轨管控，借助软件定义卫星[23]等相关技术，采用开放系统架构，已在有效载荷即插即用、应用软件按需加载、系统功能按需重构等方面有一定探索与应用。

但卫星的在轨管控不仅需要卫星具有重构更新的能力，更需要卫星实现全面的信息化、数字化、智能化，对在轨卫星产品实时状态进行真实而细致的反映，从而支持在轨智能自治和远程有效管控。

同时，开展卫星的故障预测与健康管理（PrognosticsHealthManagement,PHM）[24]，对卫星的运维管控乃至卫星网络的可靠运维也都有着重要意义。

（5）卫星网络运维卫星网络运维主要针对卫星互联网、卫星导航系统等卫星组网的星座系统，包括卫星组网、卫星网络服务、卫星星座更新与维护等过程。

与地面互联网相比，基于低轨卫星通信系统的卫星互联网具有卫星节点在轨、网络拓扑时变、链路无线开放、空间环境复杂等特点，由此对整个网络的实时性、可靠性、稳定性、安全性都提出了巨大的挑战。

卫星互联网的管理与运维相对于地面互联网将更加复杂且困难。

现已有如软件定义网络（SoftwareDefinedNetwork,SDN）、网络虚拟化（NetworkVirtulization,NV）、网络功能虚拟化（NetworkFunctionsVirtualization,NFV）等研究[25]，通过对网络不同层级实现虚拟化，一定程度上实现网络硬件与软件的解耦，便于对网络的流量、路由、协议、传输策略等进行控制、配置、更新及优化[26]，但对动态复杂卫星互联网，需对其物理节点、数据链路、网络拓扑、实时流量等状态进行建模映射，实现对网络状况的全面监控，从而支持网络的行为预测与智能管控。

同时，节点失效、链路失效、路由失效等问题对卫星互联网的区域覆盖能力、网络性能、网络稳定性都会造成十分严重的影响，实现卫星互联网高效智能运维至关重要。

卫星互联网运维既包括对卫星节点的健康监控与寿命预测，也包括对网络状态的实时分析和故障预测，进而才能保障卫星互联网的健壮性和可靠性。

（6）卫星系统工程管理卫星系统工程管理既包含对上述各阶段具体过程进程、技术状态、质量可靠性等管理，也包括对总体方案、各阶段信息沟通、协同合作等管理。

卫星互联网等项目的系统工程规模更大、跨度更大、成本更大，其系统工程管理将更加复杂困难。

目前在结合数字孪生与MBSE用于系统工程各阶段[27]、基于数字孪生与MBSE的太空项目各阶段设计与验证[28]、借助太空系统数字孪生实现工程全生命周期管理[29]等方面已有相关研究与探讨，如何进一步研究数字孪生、MBSE等技术在卫星系统工程各阶段及总体管理上的应用，对于提高系统工程管理能力十分必要。

总结上述发展现状特点，卫星工程在设计、制造、运维3方面的主要特点表现为：

（1）设计上设计要素众多，考虑因素众多，基于文档工程，人工系统协同，以物理验证为主，流程迭代繁复。

（2）制造上手工装配为主，协同作业复杂，单星或小批量研制模式为主，快速批量化生产较弱。

（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、配置难、维护难。

同时，在卫星系统工程管理上，各部分间模型、数据、软件、服务的壁垒依旧存在，而各专业合作、各阶段协作、各系统协同的需求更强烈、要求更严格。

其共同问题体现为：

物理为主、信息为辅、人工为主、软件为辅的卫星产业模式与需求更加多样、工程更加复杂、应用更加广泛的卫星产业现状间的矛盾，借助数字化、网络化、智能化、服务化手段发展创新模式、改进传统方式、突破相关技术，是卫星产业进一步发展的必然要求。

3.数字孪生卫星

3.1 数字孪生及航空航天应用

数字孪生以数字化的方式建立物理实体的多维、多时空尺度、多学科、多物理量的动态虚拟模型，并借助实时数据再现物理实体在真实环境中的属性、行为、规则等[30]。

作为一种在信息世界刻画物理世界、仿真物理世界、优化物理世界、增强物理世界的重要技术[31]，数字孪生是一种实现物理世界与信息世界交互与共融的有效方法[32]，也是一种深度融合NewIT技术的有效手段[33]，更是一种推进全球工业和社会发展向数字化、网络化、智能化、服务化转型的有效途径[34]。

目前，数字孪生已引起了工业界和学术界的广泛关注，在产品全生命周期中[35]，从设计[36]、制造[37]到运维[38-39]等方面均有大量的研究与应用实践探索。

在领域应用上，数字孪生广泛应用在航空航天、军工、电力、医疗、汽车、火车、船舶、智慧城市等领域[40]，尤其在航空航天领域探索时间最久、应用最深。

“孪生”的概念最早出现于1969年美国的阿波罗项目中，美国国家航空航天局（NASA）通过制造两个完全相同的航天器，形成“物理孪生”，两者虽没有直接的数据连接与信息交互，但借助留在地面的航天器一定程度上反映和预测在地外空间执行任务的航天器的状态，进而进行任务训练、实体实验并辅助任务分析和决策[41]。

之后，这种“物理孪生”或“物理伴飞”的方法虽仍在部分系统中进行应用，但由于航天器的系统和任务的复杂性越来越高，且数量迅速增长，航天系统难以支撑大量并完整构建物理孪生的成本，借助数字化手段仿真、分析、验证航天器的研究逐渐出现。

随着数字化相关技术的发展成熟，美国NASA于2010年提出将数字孪生技术应用于未来航天器的设计与优化、伴飞监测以及故障评估中[42]。

美国空军研究实验室于2011年提出在未来飞行器中利用数字孪生实现状态监测、寿命预测与健康管理等功能[43]，自此引起了数字孪生在航空航天及其他领域中的广泛关注，并在航空航天产品设计、制造装配、运维使用、系统整体管控等方面形成了大量研究应用，部分工作简要介绍如下。

（1）在产品设计上法国达索公司借助基于数字孪生的3D体验平台，利用用户在虚拟空间进行产品体验并反馈的信息不断改进修正产品设计模型，进而对物理实体产品进行改进提升[44]；中国北京世冠金洋科技发展有限公司研发航天飞行器数字孪生技术及仿真平台，实现对卫星各子系统仿真模型的集成及数字卫星的组装构建与仿真评估[45]；中国精航伟泰测控仪器有限公司正致力于卫星数字孪生设计技术的开发研究，以期提升卫星设计研制效率[46]。

（2）在制造装配上洛克希德·马丁公司借助数字主线（DigitalThread）与数字孪生技术实现对F-35生产全流程中的数据与模型的充分利用，进而显著提高F-35的生产效率[47]；美国诺格公司借助数字孪生支撑F-35生产质量管控，并有效改进了工艺流程，缩短了决策时间[48]；法国空客集团在A350XWB总装线上应用数字孪生技术，实现总装过程的数字化监控与自动化管控[49]。

（3）在运维使用上美国NASA和美国空军实验室合作构建F-15的数字孪生，并借助飞机全生命周期数据进行故障预测与健康管理，有效提高维护预警的准确度和维修计划的可靠性[50]；美国通用公司借助数字孪生，结合传统故障分析方法，对飞行器的疲劳裂纹等故障进行分析并实现更准确的预测[51]。

（4）在系统整体管控上王建军等提出基于数字孪生的航天器系统工程，对航天器系统工程模型、应用框架及技术架构进行了研究[52]；北航数字孪生研究组刘蔚然等于2019年在文献[53]中基于数字孪生五维模型提出数字孪生卫星/空间通信网络的应用设想，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（复杂系统级），形成统一管理平台，可实现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能。

由上可见，数字孪生与航空航天领域具有深远的联系，数字孪生的提出、发展、应用都与航空航天领域的具体需求和技术发展密不可分。

同时，数字孪生在该领域中，既对产品、产线、整体系统等各类对象有着具体研究，又在设计、制造、运维、管理等工程阶段有着相关应用，在空间维度和时间维度上的研究与应用既广且深。

3.2 数字孪生卫星概念

通过对卫星工程发展趋势以及转型新需求的分析，以及对数字孪生与卫星工程现状特点和发展挑战的总结，结合数字孪生概念及相关理论，基于前期相关研究并深入拓展，本文探讨提出数字孪生卫星的概念。

数字孪生卫星是将数字孪生技术与卫星工程中的关键环节、关键场景、关键对象紧密结合，基于模型与数据对物理空间的卫星工程进行实时的模拟、监控、反映，并借助算法、管理方法、专家知识、软件等对卫星工程进行分析、评估、预测、管理、优化，实现功能既包含空间维度上对各场景及对象的服务应用，又实现时间维度上的系统工程管理。

以低轨卫星通信系统为例，数字孪生卫星概念内涵如图2所示。

从空间维度上，通过构建与卫星试验验证平台、卫星总装车间、卫星产品、卫星网络等对象或场景实时映射的数字孪生，实现更优更快的仿真、监控、评估、预测、优化和控制[12]等功能服务，从时间维度上，形成贯穿卫星工程全生命周期的模型线程（ModelThread）、数据线程（DataThread）、服务线程（ServiceThread），对各阶段模型、数据、服务进行定义、转换、调用和关联，同时实现对总体设计、详细设计、生产制造、在轨管控、网络运维等环节真实同步，进而辅助卫星工程各阶段管控与协同。

时间维度中的模型线程、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，同时基于空间维度中各数字孪生的辅助实现对时间维度中卫星工程的管理与控制。

数字孪生卫星通过推动实现卫星工程中复杂系统及复杂过程的信息物理融合，以期解决工程各阶段与总体管理难、各系统与部门协作难、模型与数据利用效果差、产品和系统使用效率低等问题，提升卫星工程的基本能力与管理水平。

数字孪生卫星的提出，能满足上述卫星发展新需求与工程挑战：

（1）数字孪生是一种综合性技术手段，既有对物理对象的数字化表达，也有物理与虚拟的接口实现交互连接，还有对数据的集成、融合、分析、挖掘，更有对模型、数据、功能等的服务化封装与应用，将数字孪生与卫星产业的结合将有效促进数字化、网络化、智能化、服务化转型升级。

（2）数字孪生五维模型[53]能很好地与NewIT技术集成与融合[12]，在接口、组成、功能上与大数据、物联网、云计算、人工智能等都有很好的对接，能满足卫星与NewIT技术融合发展的需求。

（3）将数字孪生应用于卫星工程各阶段，基于统一的数据、模型、服务格式与接口，形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，有效实现不同阶段的交互与融合，进而推进系统工程全生命周期的协同管理。

（4）通过建立关键对象或场景的数字孪生，包括卫星试验验证平台、卫星总装车间、卫星产品、卫星网络等，借助数字孪生的服务化手段将有效提升卫星及相关系统的智能应用/服务水平。

为进一步理解数字孪生卫星的概念，以便应用到卫星工程各阶段，下文将从空间维度和时间维度两个层面对数字孪生卫星概念内涵做更进一步地阐释。

3.2.1空间维度的数字孪生卫星从空间维度上，将数字孪生与卫星工程中的关键对象与关键场景结合。

以低轨卫星通信系统为例，数字孪生卫星关键对象/场景主要包括数字孪生卫星试验验证系统、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]。

数字孪生卫星试验验证系统、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实现对其物理对象/场景的实时映射，各自实现相应的仿真验证、