进入21世纪以来,中国先后制定了天宫计划、嫦娥工程、中国行星探测工程;伴随着工程的展开,大量航天器被发射到太空。大部分大型航天器达到使用寿命终期时,会进行轨道衰降并重返地球,例如2011年发射的天宫一号空间实验室,在2018年到达使用寿命后重返地球并坠落在南太平洋中部区域。大型航天器重返地球往往不能在大气层完全燃烧销毁,碎片可能会掉落地球,从而对地球造成环境、财产和人员伤害。研究与设计一套大型航天器再入计算监测仿真系统,用于辅助分析大型航天器再入解体过程和落区分布,具有较大的现实意义。论文以此为背景,研究与设计了一套大型航天器再入监测仿真系统。主要工作如下:1)系统核心算法由不同部门人员实现,采用不同开发语言如Fortran、Matlab、C++等;涉及的计算模块如雷达计算、摄动算法、机器学习雷达预测等。为保证系统的一致性,设计了文件接口规范+exe调度方式实现多语言结合的解决方案。2)系统算法模块计算所需的结构和非结构网格模型文件,无法直接在Unity3D引擎使用。为了实现计算与仿真的无缝结合,通过研究网格文件与obj文件特性,设计了一种将结构与非结构网格文件转换成为obj格式文件的方案。3)为了保证算法代码和接口一致性,针对直接积分轨道计算、摄动法轨道计算、跨流域气动一体化计算、结构熔融烧蚀解体数值预报、残骸碎片落区散布评估等核心空气动力学算法进行代码重构,实现了更好的计算调度性能。4)根据设计需求,设计并实现了大型航天器再入监测仿真系统,验证了本文的研究内容。该系统实现了大型航天器再入预报分析和仿真能力,以天宫一号为原型,进行落区计算并与实际落区进行了对比,落区范围基本一致,证明该系统具有较强的分析预测能力。