CN103076779B - 微小卫星上星载设备的自主控制方法、装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微小卫星上星载设备的自主控制方法，通过星载计算机控制星载设备的电源，星载计算机监控星载设备状态，并根据星载设备状态控制星载设备在关闭状态、工作状态、异常状态以及故障状态中进行转换。使卫星能自主完成星上设备的监测、管理，可极大的缩短异常处理时间，提高星载设备的安全性，保障卫星任务的正常开展，同时可以降低地面测控的工作量。

Description

微小卫星上星载设备的自主控制方法、装置

技术领域

本发明涉及卫星星载设备领域，特别地，涉及一种微小卫星上星载设备的自主控制方法。

背景技术

星载设备是指除星载计算机（OBC）之外的星上设备。如某微小卫星的星上设备包括GPS、太阳敏感器、星敏感器、动量轮、微型惯组（MIMU）、相机、原子氧测量仪和AIS接收机等。

卫星在轨运行的大部分时间都处于地面站的测控范围外，管理人员无法获得卫星状态并实施控制。目前，我国卫星，特别是对大卫星的遥控只能在过顶时进行，遥测数据的接收、判读、遥控指令的发送都需要时间，有些指令当圈可能还不能发送，所以通过遥控对星载设备进行管理的实时性差，卫星的自主管理功能较弱。有些故障，如果不及时处理，不仅影响正常工作，还可能造成设备损坏（如电流过载，如不及时处理，可能烧毁设备）。

发明内容

本发明目的在于提供一种可提高微小卫星的自主管理能力和星载设备的安全性，降低地面测控工作的难度的微小卫星上星载设备的自主控制方法，以解决通过遥控对星载设备进行管理的实时性差的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种微小卫星上星载设备的自主控制方法，通过星载计算机控制所述星载设备的电源，并通过所述星载计算机监控星载设备状态，并根据所述星载设备状态通过所述星载计算机进行以下步骤：

S1：当所述星载设备处于关闭状态时，接收来自地面站的开机指令，在电源充足时，控制所述星载设备开机进入工作状态；在电源不足时，控制所述星载设备保持所述关闭状态；

S2：当所述星载设备处于工作状态时，监控所述星载设备的工作参数，当检测到所述星载设备出现异常时，将所述星载设备置入异常状态；以及，接收来自地面站的关机指令，以将所述星载设备关机并进入关闭状态；

S3：当所述星载设备处于异常状态时，对所述星载设备进行异常处理，并判断所述异常是否能消除，若不能，则将所述星载设备置入故障状态；

S4：当所述星载设备处于故障状态时，接收来自地面站的开机指令，在电源充足时，控制所述星载设备开机进入工作状态；在电源不足时，控制所述星载设备关机进入关闭状态。

作为本发明的方法的进一步改进：

所述步骤S3，包括以下步骤：

S301：当所述星载设备处于异常状态时，对所述星载设备进行重启处理，并记录重启次数，再进行如下判断：

S3011：若所述重启次数小于等于故障阈值且所述星载设备的异常消失时，将所述星载设备返回所述工作状态；

S3012：若所述重启次数大于故障阈值且所述星载设备的异常未消失时，将所述星载设备置入故障状态。

所述方法还包括以下步骤：

所述步骤S4中，控制所述星载设备开机或者关机时，将所述重启次数清0。

所述故障阈值为3次。

在所述步骤S2中，所述工作参数包括电压、电流以及数据。

所述方法还包括以下步骤：所述步骤S1、步骤S2、步骤S3、步骤S4中任一步骤完成后，存储所述星载设备的状态信息。

所述存储所述星载设备的状态信息，具体是：将所述星载设备的状态信息记录成日志并存储。

作为一个总的技术构思，本发明还提供一种微小卫星上星载设备的自主控制装置，设置于微小卫星的星载计算机中，并包括：

关闭处理模块，用于在所述星载设备处于关闭状态时，接收来自地面站的开机指令，在电源充足时，控制所述星载设备开机进入工作状态；在电源不足时，控制所述星载设备保持所述关闭状态；

工作处理模块，用于在所述星载设备处于工作状态时，监控所述星载设备的工作参数，当检测到所述星载设备出现异常时，将所述星载设备置入异常状态；以及，接收来自地面站的关机指令，将所述星载设备关机并进入关闭状态；

异常处理模块，用于在所述星载设备处于异常状态时，对所述星载设备进行异常处理，并判断所述异常是否能消除，若不能，则将所述星载设备置入故障状态；

故障处理模块，用于在所述星载设备处于故障状态时，接收来自地面站的开机指令，在电源充足时，控制所述星载设备开机进入工作状态；在电源不足时，控制所述星载设备关机进入关闭状态。

作为本发明的装置的进一步改进：

所述异常处理模块包括：

重启控制模块，用于在所述星载设备处于异常状态时，将所述星载设备重启，并记录所述重启次数；

阈值判断处理模块，用于在所述重启次数小于等于故障阈值且所述星载设备的异常消失时，将所述星载设备返回所述工作状态；还用于在所述重启次数大于故障阈值且所述星载设备的异常未消失时，将所述星载设备置入故障状态。

所述自主控制装置还包括：

日志处理模块，用于将所述关闭处理模块、工作处理模块、异常处理模块及故障处理模块的工作信息记录成日志并存储。

本发明具有以下有益效果：

本发明的微小卫星上星载设备的自主控制方法、装置，通过星载计算机控制星载设备的电源，星载计算机监控星载设备状态，并根据星载设备状态控制星载设备在关闭状态、工作状态、异常状态以及故障状态中进行转换。使卫星能自主完成星上设备的实时监测及状态处理，实时性好，并可极大的缩短异常处理时间，提高星载设备的安全性，保障卫星任务的正常开展，同时可以降低地面测控的工作量。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的星载计算机控制星载设备的电源的连接示意图；

图2是本发明优选实施例的星载设备之间的信号均通过星载计算机进行转发或处理的连接示意图；

图3是本发明优选实施例的微小卫星上星载设备的自主控制方法的流程示意图；以及

图4是本发明优选实施例的微小卫星上星载设备的四种状态的转换示意图；以及

图5是本发明优选实施例的微小卫星上星载设备的自主控制装置的结构示意图。

图例说明：

1、关闭处理模块；2、工作处理模块；3、异常处理模块；4、故障处理模块。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

参见图1、图2、图3、图4，本发明的微小卫星上星载设备的自主控制方法，首先，如图1所示，通过星载计算机控制星载设备的电源，星载设备的电源开关均通过开关芯片组或者继电器组与星载计算机（OBC）连接。如图2所示，并通过星载计算机监控星载设备状态，即将星载设备之间的信号均通过星载计算机进行转发或处理，所有的遥测数据、设备数据都传给OBC，供OBC判断使用。再根据星载设备状态通过星载计算机进行以下步骤：

S1：当星载设备处于关闭状态时，接收来自地面站的开机指令，在电源充足时，控制星载设备开机进入工作状态；在电源不足时，控制星载设备保持关闭状态。本实施例中，此步骤完成后，将星载设备的状态信息记录成日志并存储。

S2：当星载设备处于工作状态时，监控星载设备的工作参数，当检测到星载设备出现异常时，将星载设备置入异常状态；以及，接收来自地面站的关机指令，以将星载设备关机并进入关闭状态。本实施例中，工作参数包括电压、电流以及数据。本实施例中，此步骤完成后，将星载设备的状态信息记录成日志并存储。

星载设备出现异常的条件根据星载设备自身需求而定，通常包括电压异常、电流异常和数据异常。在进行本发明的方法各步骤时，判断这些关键参数是否处于正常范围之内，若超出正常范围则认为设备异常。异常状态是一种瞬态，一般情况下，执行完设备重启后即可能跳转到其它状态。

S3：当星载设备处于异常状态时，对星载设备进行异常处理，并判断异常是否能消除，若不能，则将星载设备置入故障状态。本实施例中，此步骤完成后，将星载设备的状态信息记录成日志并存储。

本实施例中，步骤S3优选包括以下步骤：

S301：当星载设备处于异常状态时，对星载设备进行重启处理，并记录重启次数，即将重启次数加1再进行如下判断：

S3011：若重启次数小于等于故障阈值且星载设备的异常消失时，将星载设备返回工作状态。

S3012：若重启次数大于故障阈值且星载设备的异常未消失时，将星载设备置入故障状态。

实际应用时，有些异常是暂时的，如单粒子翻转，可以通过重启设备消除，故可通过重启消除部分的异常。实际应用时，故障阈值优选为3次，且故障阈值可以通过遥控指令在线进行修改。

S4：当星载设备处于故障状态时，接收来自地面站的开机指令，在电源充足时，控制星载设备开机进入工作状态（本实施例中，若设置了重启次数，则此时将重启次数清0）；在电源不足时，控制星载设备关机进入关闭状态（本实施例中，若设置了重启次数，则此时将重启次数清0）。本实施例中，此步骤完成后，将星载设备的状态信息记录成日志并存储。

在星载设备各工作状态转换以及工作参数等均记入日志，将日志下传至地面站，可供地面遥测人员参考。

参见图5，本发明的微小卫星上星载设备的自主控制装置，设置于微小卫星的星载计算机中，并包括以下四大模块：

关闭处理模块1，用于在星载设备处于关闭状态时，接收来自地面站的开机指令，在电源充足时，控制星载设备开机进入工作状态；在电源不足时，控制星载设备保持关闭状态。

工作处理模块2，用于在星载设备处于工作状态时，监控星载设备的工作参数，当检测到星载设备出现异常时，将星载设备置入异常状态；以及，接收来自地面站的关机指令，将星载设备关机并进入关闭状态。

异常处理模块3，用于在星载设备处于异常状态时，对星载设备进行异常处理，并判断异常是否能消除，若不能，则将星载设备置入故障状态。

本实施例中，异常处理模块包括：

重启控制模块，用于在星载设备处于异常状态时，将星载设备重启，并记录重启次数。

阈值判断处理模块，用于在重启次数小于等于故障阈值且星载设备的异常消失时，将星载设备返回工作状态；还用于在重启次数大于故障阈值且星载设备的异常未消失时，将星载设备置入故障状态。

故障处理模块4，用于在星载设备处于故障状态时，接收来自地面站的开机指令，在电源充足时，控制星载设备开机进入工作状态；在电源不足时，控制星载设备关机进入关闭状态。

优选地，自主控制装置还包括：日志处理模块，用于将关闭处理模块1、工作处理模块2、异常处理模块3及故障处理模块4的工作信息记录成日志并存储。

综上可知，本发明的微小卫星上星载设备的自主控制方法、装置，通过星载计算机控制星载设备的电源，星载计算机监控星载设备状态，并根据星载设备状态控制星载设备在关闭状态、工作状态、异常状态以及故障状态中进行转换。在无地面人员操作控制的条件下，实现星载计算机对星载设备运行状态的实时监控，对星载设备各种故障情况进行判别和处理，对星载设备开关机状态合理控制，从而保证星载设备的安全、稳定、正常运行，保证卫星在轨任务的顺利完成。使卫星能自主完成星上设备的实时监测及状态处理，并可极大的缩短异常处理时间，提高星载设备的安全性，保障卫星任务的正常开展，同时可以降低地面测控的工作量。提高星载设备的安全性，保障卫星任务的正常开展，同时可以降低地面测控的工作量。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种微小卫星上星载设备的自主控制方法，其特征在于，通过星载计算机控制所述星载设备的电源，并通过所述星载计算机监控星载设备状态，并根据所述星载设备状态通过所述星载计算机进行以下步骤：

S1：当所述星载设备处于关闭状态时，接收来自地面站的开机指令，在电源充足时，控制所述星载设备开机进入工作状态；在电源不足时，控制所述星载设备保持所述关闭状态；

S2：当所述星载设备处于工作状态时，监控所述星载设备的工作参数，当检测到所述星载设备出现异常时，将所述星载设备置入异常状态；以及，接收来自地面站的关机指令，以将所述星载设备关机并进入关闭状态；

S3：当所述星载设备处于异常状态时，对所述星载设备进行异常处理，并判断所述异常是否能消除，若不能，则将所述星载设备置入故障状态；

S4：当所述星载设备处于故障状态时，接收来自地面站的开机指令，在电源充足时，控制所述星载设备开机进入工作状态；在电源不足时，控制所述星载设备关机进入关闭状态。

2.根据权利要求1所述的自主控制方法，其特征在于，所述步骤S3，包括以下步骤：

S301：当所述星载设备处于异常状态时，对所述星载设备进行重启处理，并记录重启次数，再进行如下判断：

S3011：若所述重启次数小于等于故障阈值且所述星载设备的异常消失时，将所述星载设备返回所述工作状态；

S3012：若所述重启次数大于故障阈值且所述星载设备的异常未消失时，将所述星载设备置入故障状态；

所述步骤S4中，控制所述星载设备开机或者关机时，将所述重启次数清0。

3.根据权利要求2所述的自主控制方法，其特征在于，所述故障阈值为3次。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的自主控制方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述工作参数包括电压、电流以及数据。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的自主控制方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：

所述步骤S1、步骤S2、步骤S3、步骤S4中任一步骤完成后，存储所述星载设备的状态信息。

6.根据权利要求5所述的自主控制方法，其特征在于，所述存储所述星载设备的状态信息，具体是：将所述星载设备的状态信息记录成日志并存储。

7.一种微小卫星上星载设备的自主控制装置，其特征在于，设置于微小卫星的星载计算机中，并包括：

关闭处理模块，用于在所述星载设备处于关闭状态时，接收来自地面站的开机指令，在电源充足时，控制所述星载设备开机进入工作状态；在电源不足时，控制所述星载设备保持所述关闭状态；

工作处理模块，用于在所述星载设备处于工作状态时，监控所述星载设备的工作参数，当检测到所述星载设备出现异常时，将所述星载设备置入异常状态；以及，接收来自地面站的关机指令，将所述星载设备关机并进入关闭状态；

异常处理模块，用于在所述星载设备处于异常状态时，对所述星载设备进行异常处理，并判断所述异常是否能消除，若不能，则将所述星载设备置入故障状态；

故障处理模块，用于在所述星载设备处于故障状态时，接收来自地面站的开机指令，在电源充足时，控制所述星载设备开机进入工作状态；在电源不足时，控制所述星载设备关机进入关闭状态。

8.根据权利要求7所述的自主控制装置，其特征在于，所述异常处理模块包括：

重启控制模块，用于在所述星载设备处于异常状态时，将所述星载设备重启，并记录所述重启次数；

阈值判断处理模块，用于在所述重启次数小于等于故障阈值且所述星载设备的异常消失时，将所述星载设备返回所述工作状态；还用于在所述重启次数大于故障阈值且所述星载设备的异常未消失时，将所述星载设备置入故障状态。

9.根据权利要求8所述的自主控制装置，其特征在于，所述自主控制装置还包括：

日志处理模块，用于将所述关闭处理模块、工作处理模块、异常处理模块及故障处理模块的工作信息记录成日志并存储。