CN101145271A - 一种卫星遥控指令操作方法 - Google Patents
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Abstract
一种卫星遥控指令操作方法，首先将卫星常规操作的遥控指令封装成相对时间遥控指令组并存储在星上计算机中，或者由地面上注相对时间遥控指令组，通过星上计算机对已存储的相对时间遥控指令组进行更新；在需要执行相对时间遥控指令组时地面发送一条遥控指令启动相对时间遥控指令组；由星上计算机对相对时间遥控指令组进行逻辑管理。通过采用相对时间遥控指令组设计，简化了地面遥控操作步骤，节省了信道的利用，降低了卫星操作故障的概率，提高了卫星的安全性和卫星管理的灵活性。
Description
技术领域
本发明涉及一种卫星星载遥控指令操作方法，适用于所有卫星的遥控指令操作。
背景技术
目前，常用的卫星星载遥控指令操作方法有两种，一种为实时的遥控指令操作方法，这种操作方法是在卫星经过地面测控站的可视范围内时，由地面测控站实时发送遥控指令控制卫星动作的一种操作方法，这种遥控操作方法应用范围的局限性很大，只适合于卫星在地面测控站的可视范围内的情况；另外一种为绝对时间遥控指令操作方法，这种操作方法以卫星的绝对时间作为驱动条件，当卫星处于地面测控站的可视范围内时，地面测控站根据卫星的任务安排将卫星的遥控指令按照时间先后顺序编制成遥控指令数据块后上注到星上，每条指令均带有执行时刻的绝对时间，星上计算机程序实时判断卫星时间与指令时间的关系，当指令的执行时间与卫星的时间相等时执行该条指令，这种遥控指令操作方法使卫星在地面测控站可视范围外执行遥控指令操作成为可能，从而提高了遥控操作的灵活性，但当卫星在不同的时间需要执行相同的指令序列时，就需要每次重新编制遥控指令数据块，并修改每条指令的执行时间，增加了地面的测控工作。
对于载荷任务简单的卫星，现有的遥控指令操作方法能够满足目前的任务要求，但随着科学技术的进步，卫星载荷的功能多种多样，各种载荷设备的工作参数设置相对复杂，需要频繁的进行遥控指令注入操作，现有的遥控操作方法在工作过程中可能会出现由于星地链路工作的不稳定或者其它某些偶然因素使本应该执行的指令而没有成功发到卫星上，从而导致某工作模式中的部分指令没有被执行，一般情况下会使该模式操作不完整，严重的时候可能对卫星产生致命的危害。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种卫星遥控指令操作方法，简化了地面遥控操作步骤，节省了信道的利用，降低了卫星操作故障的概率，提高了卫星的安全性和卫星管理的灵活性。
本发明的技术解决方案是：一种卫星遥控指令操作方法包括以下步骤：
(1)将卫星常规操作的遥控指令封装成相对时间遥控指令组并存储在星上计算机中；
(2)在需要执行相对时间遥控指令组时地面发送一条遥控指令启动相对时间遥控指令组；
(3)由星上计算机对相对时间遥控指令组进行逻辑管理。
一种卫星遥控指令操作方法还包括以下步骤：
所述步骤(1)还包括以下步骤：由地面上注相对时间遥控指令组，通过星上计算机对已存储的相对时间遥控指令组进行更新。
所述的相对时间遥控指令组其封装格式包括指令组、指令索引、段标识、相对时间和指令代码，段标识表明单条遥控指令在所述的相对时间遥控指令组内处于哪一段，相对时间表明单条遥控指令执行时刻相对于所述的相对时间遥控指令组起动时刻的相对时间值。
所述步骤(2)中启动相对时间遥控指令组的步骤为：
(1)先由星上计算机程序读取当前星上设定时间；
(2)对当前相对时间遥控指令组号进行初始化操作；
(3)判断当前相对时间遥控指令组号是否在合理的范围之内，如果在合理范围之类则执行步骤(4)否则就执行步骤(13)；
(4)判断当前相对时间遥控指令组是否被启动，如果正被启动则执行步骤(5)，否则执行步骤(12)；
(5)对当前相对时间遥控指令组中指令索引对应的遥控指令进行校验计算；
(6)判断当前相对时间遥控指令组中指令索引对应的遥控指令校验计算结果是否正确，如果校验计算结果正确则执行步骤(7)，否则执行步骤(9)；
(7)判断当前相对时间遥控指令组中指令索引对应遥控指令的启动时间是否与当前星上设定时间相等，如果时间相等则执行步骤(8)，否则执行步骤(12)；
(8)执行指令索引对应的遥控指令，进行遥控指令执行计数；
(9)上条遥控指令索引对应的遥控指令执行结束后指令索引加1；
(10)判断指令索引是否小于当前相对时间遥控指令组的指令条数，如果是则执行步骤(5)，否则执行步骤(11)；
(11)停止当前相对时间遥控指令组的执行，并将指令索引清零；
(12)将相对时间遥控指令组号加1，执行步骤(3)；
(13)挂起任务。
所述步骤(3)中对相对时间遥控指令组进行逻辑管理的步骤为：星上计算机程序在执行每个相对时间遥控指令组时首先检查执行是否获得允许，在获得允许之后设置禁止标志防止其它的指令源执行指令，然后按照相对时间遥控指令组内遥控指令的顺序执行，执行结束后重新设置允许标志供其它指令源使用。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)通过采用相对时间遥控指令组设计，简化了地面遥控操作步骤，节省了信道的利用。
(2)本发明设计的相对时间遥控指令组保证了卫星每个工作模式的指令都能完整执行，减少了卫星操作故障的概率，提高了卫星的安全性。
(3)通过对指令组进行逻辑管理可以实现各种复杂的卫星操作，提高了卫星管理的灵活性。
附图说明
图1为本发明的工作流程图；
图2为本发明的相对时间遥控指令组更新流程图；
图3为本发明的相对时间遥控指令组相对时间关系图；
图4为本发明的相对时间遥控指令组执行流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细地描述：
如图1所示，一种卫星遥控指令操作方法包括以下步骤：
(1)将卫星常规操作的遥控指令封装成相对时间遥控指令组并存储在星上计算机中；
(2)在需要执行相对时间遥控指令组时地面发送一条遥控指令启动相对时间遥控指令组；
(3)由星上计算机对相对遥控指令组进行逻辑管理。
如果步骤(1)中星上计算机中事先存储的相对时间遥控指令组不能满足地面测控站的任务要求，还可以由地面测控站将封装好的相对时间遥控指令组通过星地无线信道上注到星上计算机，由星上计算机对事先存储的相对时间遥控指令组进行更新。
相对时间遥控指令组是由地面事先将卫星要完成的工作模式进行封装形成一个完整的指令序列，每个相对时间遥控指令组对应一个常规工作模式的操作。相对时间遥控指令组的封装格式是在传统间接指令编码格式的基础上，增加了段标识和相对时间两个域，相对时间遥控指令编码格式如表1所示。在每个相对时间遥控指令组中，段标识域表明单条遥控指令在该相对时间遥控指令组内处于哪一段，相对时间域表明单条遥控指令执行时刻相对于该相对时间遥控指令组起动时刻的相对时间值。其中段标识将每个相对时间遥控指令组分为两个指令段，第一指令段一般为执行启动某个工作模式的操作，第二指令段一般为停止某个工作模式的操作，第一指令段与第二指令段之间的时间间隔可以通过事先设置，也可以通过地面发送遥控指令进行设置，每个相对时间遥控指令组也可不分段，只设置一个指令段来完成某项工作模式，如将星上的温控电源关闭的指令。相对时间遥控指令组封装后存储在星上计算机中或者根据在轨任务的需要将封装好的相对时间遥控指令组通过星地无线信道上注到星上计算机。
表1 相对时间遥控指令编码格式
| 指令组 | 指令索引 | 段标识 | 相对时间 | 指令代码 |
| 第1组 | 1 | 第一段 | ΔT1 | 指令1代码 |
| 2 | 第一段 | ΔT2 | 指令2代码 | |
| 3 | 第一段 | ΔT3 | 指令3代码 | |
| …… | …… | …… | …… | |
| n | 第一段 | ΔTn | 指令n代码 | |
| n+1 | 第二段 | ΔTn+1 | 指令n+1代码 | |
| n+2 | 第二段 | ΔTn+2 | 指令n+2代码 | |
| n+3 | 第二段 | ΔTn+3 | 指令n+3代码 | |
| n+4 | 第二段 | ΔTn+4 | 指令n+4代码 | |
| n+5 | 第二段 | ΔTn+5 | 指令n+5代码 | |
| …… | …… | …… | …… | |
| 第2组 | 1 | 第一段 | ΔT1 | 指令1代码 |
| 2 | 第一段 | ΔT2 | 指令2代码 | |
| 3 | 第一段 | ΔT3 | 指令3代码 | |
| …… | …… | …… | …… | |
| n | 第一段 | ΔTn | 指令n代码 | |
| n+1 | 第二段 | ΔTn+1 | 指令n+1代码 | |
| n+2 | 第二段 | ΔTn+2 | 指令n+2代码 | |
| n+3 | 第二段 | ΔTn+3 | 指令n+3代码 | |
| n+4 | 第二段 | ΔTn+4 | 指令n+4代码 | |
| n+5 | 第二段 | ΔTn+5 | 指令n+5代码 | |
| ……l | …… | …… | …… | |
| 第n组 | 1 | 第一段 | ΔT1 | 指令1代码 |
| 2 | 第一段 | ΔT2 | 指令2代码 | |
| 3 | 第一段 | ΔT3 | 指令3代码 | |
| …… | …… | …… | …… | |
| n | 第一段 | ΔTn | 指令n代码 | |
| n+1 | 第二段 | ΔTn+1 | 指令n+1代码 | |
| n+2 | 第二段 | ΔTn+2 | 指令n+2代码 | |
| n+3 | 第二段 | ΔTn+3 | 指令n+3代码 | |
| n+4 | 第二段 | ΔTn+4 | 指令n+4代码 | |
| n+5 | 第二段 | ΔTn+5 | 指令n+5代码 | |
| …… | …… | …… | …… | |
| 注：表中n为整数，表示指令索引 | ||||
星上计算机收到地面测控站上注的相对时间遥控指令组后，要由星上计算机对事先存储的相对时间遥控指令组进行更新，星上相对时间遥控指令组的更新流程如图2所示：
(1)星上计算机程序后首先对上注的相对时间遥控指令组进行合法性判断，如果判断合法则执行步骤(2)，否则放弃上注相对时间遥控指令组的更新；
(2)判断上注的相对时间遥控指令组号是否正确，如果正确则执行步骤(3)，否则放弃上注相对时间遥控指令组的更新；
(3)判断上注相对时间遥控指令组的指令条数是否在合理范围之内，如果在合理范围内则执行步骤(4)，否则放弃上注相对时间遥控指令组的更新；
(4)判断需要更新的相对时间遥控指令组是否正在被执行，如果正在被执行则放弃上注相对时间遥控指令组的更新，否则清空需要更新的相对时间遥控指令组所占用的缓冲区；
(5)用上注的相对时间遥控指令组覆盖需要更新的相对时间遥控指令组缓冲区中的指令；
(6)对上注相对时间遥控指令组中的每条指令进行校验计算，将计算结果存在校验结果缓冲区中，所有上注遥控指令更新完毕后上注相对时间遥控指令组更新结束。
无论是事先存储在星上计算机中的相对时间遥控指令组还是由地面上注的相对时间遥控指令组，每个相对时间遥控指令组中的遥控指令启动的最基本条件是相对时间满足执行要求。遥控指令相对时间关系如图3所示，例如，相对时间程控指令组的启动时刻为0时，第一指令段中的第一条指令执行时间是第一条指令与该指令组启动的相对时间ΔT1，第一指令段中的第二条指令执行时间是第二条指令与该指令组启动的相对时间ΔT2，第一指令段中的第三条指令执行时间是第一条指令与该指令组启动的相对时间ΔT3，第一指令段中的第n条指令执行时间是第一条指令与该指令组启动的相对时间ΔTn，当第一指令段中的执行时间ΔT1、ΔT2、ΔT3和ΔTn同星上设定时间比对相等时分别执行第一条指令、第二条指令、第三条指令和第n条指令；第二指令段中的第n+1条指令的执行时间是第n+1条指令与该指令组的启动的相对时间ΔTn+1，再加上第一指令段与第二指令段之间需要调整的时间间隔ΔT，第二指令段中的第n+2条指令的执行时间是第n+2条指令与该指令组的启动的相对时间ΔTn+2，再加上第一指令段与第二指令段之间需要调整的时间间隔ΔT，当第二指令段的执行时间ΔTn+1+ΔT和ΔTn+2+ΔT同星上设定时间比对相等时执行，其中ΔT1、ΔT2、ΔT3、ΔTn、ΔTn+1和ΔTn+2已在相对时间遥控指令组中设定好，根据卫星任务需要，第一指令段和第二指令段之间的时间间隔可以通过地面注入遥控指令调整，调整量为ΔT。
相对时间遥控指令组的执行过程如图4所示：
(1)先由星上计算机程序读取当前星上设定时间；
(2)对当前相对时间遥控指令组号进行初始化操作；
(3)判断当前相对时间遥控指令组号是否在合理的范围之内，如卫星设定的相对时间遥控指令组号最多不超过50，而当前相对时间遥控指令组号为38，所以当前相对时间遥控指令组号在合理范围之内，则执行步骤(4)，否则就执行步骤(13)；
(4)判断当前相对时间遥控指令组是否被启动，如果正被启动则执行步骤(5)，否则执行步骤(12)；
(5)对当前相对时间遥控指令组中指令索引对应的遥控指令进行校验计算；
(6)判断当前相对时间遥控指令组中指令索引对应的指令校验计算结果是否正确，如果校验计算结果正确则执行步骤(7)，否则执行步骤(9)；
(7)判断当前相对时间遥控指令组中指令索引对应指令的启动时间是否与当前星上设定时间相等，如果时间相等则执行步骤(8)，否则执行步骤(12)；
(8)执行指令索引对应的遥控指令，进行遥控指令执行计数；
(9)上条指令索引对应的遥控指令执行结束后指令索引加1；
(10)判断指令索引是否小于当前相对时间遥控指令组的指令条数，如果是则执行步骤(5)，否则执行步骤(11)；
(11)停止当前相对时间遥控指令组的执行，并将指令索引清零；
(12)将相对时间遥控指令组号加1，执行步骤(3)；
(13)挂起任务。
星上计算机对相对遥控指令组进行逻辑管理主要是控制不同指令源对指令输出口的占用冲突，其中指令源主要包括传统的绝对时间遥控指令，实时遥控指令以及相对时间遥控指令组。为了保证在同一时刻只能有一种指令源占用指令输出口，指令发送源只有获得允许之后才能使用指令输出口。星上计算机程序在执行每个相对时间遥控指令组时首先检查执行是否获得允许，在获得允许之后设置禁止标志防止其它的指令源执行指令，然后按照相对时间遥控指令组内遥控指令的顺序执行，执行结束后重新设置允许标志供其它指令源使用。
Claims (8)
1.一种卫星遥控指令操作方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将卫星常规操作的遥控指令封装成相对时间遥控指令组并存储在星上计算机中；
(2)在需要执行相对时间遥控指令组时地面发送一条遥控指令启动相对时间遥控指令组；
(3)由星上计算机对相对时间遥控指令组进行逻辑管理。
2.根据权利要求1所述的一种卫星遥控指令操作方法，其特征在于：所述步骤(1)还包括以下步骤：由地面上注相对时间遥控指令组，通过星上计算机对已存储的相对时间遥控指令组进行更新。
3.根据权利要求1或2所述的一种卫星遥控指令操作方法，其特征在于：所述的相对时间遥控指令组的封装格式包括指令组、指令索引、段标识、相对时间和指令代码，段标识表明单条遥控指令在所述的相对时间遥控指令组内处于哪一指令段，相对时间表明单条遥控指令执行时刻相对于所述的相对时间遥控指令组起动时刻的相对时间值。
4.根据权利要求3所述的一种卫星遥控指令操作方法，其特征在于：所述的段标识将相对时间遥控指令组分为两个指令段，第一指令段为执行启动某个工作模式的操作，第二指令段为停止某个工作模式的操作，第一指令段与第二指令段之间的时间间隔在相对时间遥控指令组封装前设置完成。
5.根据权利要求4所述的一种卫星遥控指令操作方法，其特征在于：所述的时间间隔还可以通过地面注入遥控指令进行设置。
6.根据权利要求2所述的一种卫星遥控指令操作方法，其特征在于：所述对已存储的相对时间遥控指令组进行更新的步骤为：
(1)星上计算机程序后首先对上注的相对时间遥控指令组进行合法性判断，如果判断合法则执行步骤(2)，否则放弃上注相对时间遥控指令组的更新；
(2)判断上注的相对时间遥控指令组号是否正确，如果正确则执行步骤(3)，否则放弃上注相对时间遥控指令组的更新；
(3)判断上注相对时间遥控指令组的指令条数是否在合理范围之内，如果在合理范围内则执行步骤(4)，否则放弃上注相对时间遥控指令组的更新；
(4)判断需要更新的相对时间遥控指令组是否正在被执行，如果正在被执行则放弃上注相对时间遥控指令组的更新，否则清空需要更新的相对时间遥控指令组所占用的缓冲区；
(5)用上注的相对时间遥控指令组覆盖需要更新的相对时间遥控指令组缓冲区中的指令；
(6)对上注相对时间遥控指令组中的每条指令进行校验计算，将计算结果存在校验结果缓冲区中，所有上注遥控指令更新完毕后上注相对时间遥控指令组更新结束。
7.根据权利要求1或2所述的一种卫星遥控指令操作方法，其特征在于：所述步骤(2)中启动相对时间遥控指令组的步骤为：
(1)先由星上计算机程序读取当前星上设定时间；
(2)对当前相对时间遥控指令组号进行初始化操作；
(3)判断当前相对时间遥控指令组号是否在合理的范围之内，如果在合理范围之类则执行步骤(4)否则就执行步骤(13)；
(4)判断当前相对时间遥控指令组是否被启动，如果正被启动则执行步骤(5)，否则执行步骤(12)；
(5)对当前相对时间遥控指令组中指令索引对应的遥控指令进行校验计算；
(6)判断当前相对时间遥控指令组中指令索引对应的摇控指令校验计算结果是否正确，如果校验计算结果正确则执行步骤(7)，否则执行步骤(9)；
(7)判断当前相对时间遥控指令组中指令索引对应遥控指令的启动时间是否与当前星上设定时间相等，如果时间相等则执行步骤(8)，否则执行步骤(12)；
(8)执行指令索引对应的遥控指令，进行遥控指令执行计数；
(9)上条指令索引对应的遥控指令执行结束后指令索引加1；
(10)判断指令索引是否小于当前相对时间遥控指令组的指令条数，如果是则执行步骤(5)，否则执行步骤(11)；
(11)停止当前相对时间遥控指令组的执行，并将指令索引清零；
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8.根据权利要求1或2所述的一种卫星遥控指令操作方法，其特征在于：所述步骤(3)中对相对时间遥控指令组进行逻辑管理的步骤为：星上计算机程序在执行每个相对时间遥控指令组时首先检查执行是否获得允许，在获得允许之后设置禁止标志防止其它的指令源执行指令，然后按照相对时间遥控指令组内遥控指令的顺序执行，执行结束后重新设置允许标志供其它指令源使用。
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