环月轨道交会作为我国载人登月的关键技术环节之一,受到越来越多的关注。本文正是以环月轨道交会为背景,结合飞行器仿真技术、分布计算技术和可视化技术,设计了一套面向航天任务多粒度仿真的分布式仿真系统,并对系统的平台层和模型层设计进行了详细研究。主要的工作如下:对环月轨道交会仿真系统进行了总体设计。分析了环月轨道交会任务,给出了环月轨道交会相关的概念和初步论证过程中制定的实施方案,并对整个交会飞行过程展开描述。从轨道寿命、轨道参数、受晒因子以及轨道阳光角四个方面分析了环月轨道的特性,并以此为依据给出了环月轨道设计和选择方案;结合任务特点,对环月轨道仿真系统的模型体系和数据流程设计进行说明。对仿真系统整体的体系结构进行说明,阐述了系统分层设计思想,并着重对系统的平台层、模型层和仿真运行流程进行描述。研究了有关环月轨道交会仿真系统平台层的设计问题。采用分层设计思想,在平台总体架构设计和开发上将硬件平台与软件平台相分离,仿真平台与仿真模型相分离,仿真模型与模型参数相分离。基于模型模板的仿真模型管理思想,对可执行程序、动态库和matlab三类模型分别设计模型模板,实现了混合模型的管理和驱动。在图形化试验管理设计方面,重点介绍了试验管理底层程序的设计方式,展示了仿真平台试验主界面并对界面各功能区进行了简单介绍,最后对XML仿真想定文件做了说明。研究了有关环月轨道交会仿真系统模型层的设计问题。针对需要构建的模型特点,对模型进行统一的数学形式化描述,为后续通用模型层的设计和数学模型的仿真实现奠定基础。详细介绍了模型层公共数据设计方法,引入了模型包的概念,模型包既可以包含模型也可以实现自身层层包含,这样就可以实现各类模型分门别类的组织和快速的搜索,为模型管理工作提供便利。面向环月轨道交会任务,初步设计了航天器相对动力学、相对自主导航、相对六自由度控制和推力器控制分配四个主要模型,并结合模型的数学形式给出其在仿真系统中的仿真实现形式。构建了环月轨道交会仿真系统原型并对其进行仿真试验。对原型系统概念进行简单阐述,论述了原型系统的分类、构造方法和进化过程。基于UML统一建模语言对仿真系统进行形式化描述,采用用例图、类图和时序图分别对用户与系统交互关系、仿真模型种类和信息传递关系、仿真系统运行流程加以说明。对仿真平台和仿真模型进行初始参数设置,进行系统仿真试验,得到了一些有意义的结果。仿真结果表明所构建的仿真模型是正确有效的,所设计的仿真平台是合理可行的。本文设计的仿真系统可为我国载人登月论证提供参考。