CN104297699B - 一种基于智能判读的卫星电源健康状况跟踪与检测方法 - Google Patents

Abstract

一种基于智能判读的卫星电源健康状况跟踪与检测方法，首先建立基础测试知识库，归集电源分系统遥测参数，总结相关判据，并进行遥测参数采集与处理，然后完成初始健康状况检查和实施健康状态检查，最后根据检查结果进行故障判别和应急操作处理；本发明通过实时监测卫星测试过程中的供电安全，对测试中出现的故障分析与定位，并在紧急情况下执行报警与断电的相关操作，避免了人工监视的误判及错判，最大程度减少了故障损失，提高了测试过程的可靠性与安全性。

Description

一种基于智能判读的卫星电源健康状况跟踪与检测方法

技术领域

本发明涉及一种卫星电源健康状况跟踪与检测方法，特别是一种基于智能判读的卫星电源健康状况跟踪与检测方法，适用于卫星AIT测试阶段。

背景技术

卫星在工厂测试阶段，为了及时有效发现潜在的各项故障隐患，需对其各项性能指标进行充分测试验证。其中卫星电源系统在型号测试工作中意义重大，直接关系到卫星用电安全，影响卫星在轨寿命和任务实现。当前，在卫星综合测试中，针对电源健康状况的实时跟踪与检测尚未形成统一的标准，遥测参数判读与监视主要通过人工完成，即测试人员时刻监视测试过程获取的电源分系统参数，通过手工计算或测试经验来判定电源分系统的工作状态是否正常。面对日益增多的型号测试任务，人工监视的方法强烈依赖测试人员的经验与责任心，不仅工作效率低，而且易发生漏判或误判，同时工作量大，易引起测试人员疲劳。更为重要的是，对电测过程中出现的卫星各类突发事件，该方法无法形成正确、有效和快速的处理机制，难以保障整星测试的安全性与可靠性，无法满足日益增长的测试需求。

国内相关单位也进行了自动化测试设备的开发与研制。但是，目前国内应用的自动化测试系统只是力图实现对人工测试流程的模仿，并不能提供进一步的分析结果。现有的自动监视系统可以监控单个遥测参数的变化，通过比较测试数据和提前设定的门限判断卫星是否出现异常或者故障，缺点是报警判据单一，自动化程度较低，尚未形成遥测参数随遥控指令相关性变化的分析机制，不能对多个参数变化对应的异常状况进行判读，在发生异常状况时不能快速实现故障定位与应急处理功能。例如，专利号为ZL200910237624.4的中国发明专利公开了一种卫星电源分系统工作状态自动判读系统，它根据采集处理的电源遥测数据及地面设备数据，从电源工作状态数据库中调用相应判据，根据判据对电源系统的工作状态进行实时判断、报警与显示。但是，该系统只能反馈该时刻工作状态是否异常，对异常不能做出定位与诊断，未能建立严重故障的有效和快速的处理机制，另外，该系统自动判读方法未作具体说明。

为此，需要借助对卫星测试数据进行智能判读等技术手段，通过综合判断卫星的工作状态，进一步增强测试故障的分析和定位能力，提高卫星测试自动化程度和测试效率，减轻测试人员的劳动强度，保障整星测试电气安全。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种基于智能判读的卫星电源健康状况跟踪与检测方法，通过实时监测卫星测试过程中的供电安全，对测试中出现的故障分析与定位，并在紧急情况下执行报警与断电的相关操作，避免了人工监视的误判及错判，最大程度减少了故障损失，提高了测试过程的可靠性与安全性。

本发明的技术解决方案是：一种基于智能判读的卫星电源健康状况跟踪与检测方法，步骤如下：

(1)采集卫星电源分系统的遥测参数，建立卫星电源分系统相关判据，并将遥测参数和相关判据以数据表格形式进行存储，建立卫星电源基础测试知识库，以供在测试过程中实时自动查询，所述卫星电源分系统相关判据包括范围判据、二值判据和卫星电源分系统遥测参数的故障位置模型，所述范围判据包括卫星电源分系统遥测模拟量参数加电初始范围、卫星电源分系统遥测参数随遥控指令增量范围和卫星电源分系统遥测参数在最大最小负载下的极限范围，所述二值判据包括卫星电源分系统遥测数字量参数加电初始数值；所述卫星电源分系统遥测参数包括速变参数和缓变参数，所述速变参数包括母线电压、蓄电池组电压、负载电流、太阳电池阵电流、充电电流和放电电流，缓变参数包括分流遥测、放电模块工作状态、V/T控制曲线状态、安时计通断状态、充电阵通断状态、电源下位机工作状态和电源安全状态字：蓄电池温度；

所述故障位置模型包括电源控制器故障、配电器故障、控制分系统供电故障、测控分系统供电故障、星务分系统供电故障、第一载荷区供电故障和第二载荷区供电故障，根据故障的严重程度，每一类故障分为一级故障、二级故障和三级故障；

(2)太阳方阵模拟器升电、卫星上下行信道调整完毕，卫星蓄电池接通后卫星达到初始加电状态，地面测试系统通过控制台向卫星电源分系统发送遥控指令，卫星电源分系统接收到遥控指令后，向地面测试分系统发送遥测数据；

(3)利用步骤(1)中的卫星电源分系统相关判据对步骤(2)中得到的遥测数据进行初始健康状态检测，对于模拟量遥测数据，若满足卫星电源分系统相关判据中的范围判据，则模拟量遥测数据正常；否则模拟量遥测数据异常；对于数字量遥测数据，若满足卫星电源分系统相关判据中的二值判据，则数字量遥测数据正常；否则数字量遥测数据异常；

若所有模拟量遥测数据和数字量遥测数据均正常，则卫星电源分系统初始健康状况检测正常，进入步骤(4)；若模拟量遥测数据和数字量遥测数据中有一项或者多项数据异常，则卫星电源分系统初始健康状况检测异常，系统发出报警信息，初始健康状态检测完成后，生成初始健康状况报告，记录卫星电源分系统初始健康状态检测结果；进入步骤(6)；

(4)根据步骤(1)中的卫星电源分系统相关判据对卫星电源分系统进行实时健康状态检测，所述实时健康状态检测包括卫星电源遥测数据检测、整星供电状态检测和卫星电源遥测数据变化检测；所述卫星电源遥测数据检测包括母线电压检测、负载电流检测和电池电压检测；整星供电状态检测包括电源供电状态检测、电源工作模式检测、太阳方阵模拟器状态检测和蓄电池状态检测；卫星电源遥测数据变化检测包括遥控指令内容检测、参数实际增量检测和参数预测增量检测；

所述卫星电源遥测数据检测是将实时接收的母线电压、负载电流和电池电压与步骤(1)卫星电源分系统相关判据中的卫星电源分系统遥测参数在最大最小负载下的极限范围进行比较，若实时接收的母线电压、负载电流和电池电压均处于该范围内，则卫星电源遥测数据检测正常，若实时接收的母线电压、负载电流和电池电压有一个或者多个处于该范围外，则发出报警；

所述电源供电状态包括蓄电池单独供电状态、太阳电池阵单独供电状态和蓄电池与太阳电池阵联合供电状态，当太阳电池阵电流等于0且放电电流大于0时，电源分系统处于蓄电池单独供电状态；当太阳电池阵电流大于0，蓄电池放电电流等于0时，电源分系统处于太阳电池阵单独供电状态；当太阳电池阵电流与蓄电池放电电流均大于0时，电源分系统处于蓄电池与太阳电池阵联合供电状态；

所述电源工作模式的检测是判断当前电源工作在放电状态、充电状态或是分流状态，以及验证各个状态下电源分系统是否工作正常；

若当前时刻卫星电源处于蓄电池单独供电状态或者蓄电池与太阳电池阵联合供电状态，则当前卫星电源工作在放电状态，首先验证能量是否守恒，具体为：

蓄电池供电时：放电电流*电池电压＝负载电流*母线电压，联合供电时：负载电流*母线电压＝放电电流*电池电压+方阵电流*母线电压；

其次检测遥测参数是否正常，所述遥测参数包括V/T终止电平、涓流标志位、分流遥测、电池电压、安时计控制标志和放电电量；正常工作时，V/T终止电平为未终止，涓流标志位为0，分流遥测值小于0.5V，电池电压逐渐减小，安时计控制标志为安时计控，放电电量逐渐增加；

若当前时刻卫星电源处于太阳电池阵单独供电状态，则首先验证能量是否守恒，具体为：

方阵电流*母线电压＝分流电流*分阵电压+充电电流*电池电压；

其次检测充电电流，若充电电流＝0，则蓄电池已充满电，当前电源工作在分流状态，验证遥测参数是否正常；

正常工作时，充电电流设定电平为0V，涓流标志位为1，安时计控制标志为安时计控，蓄电池为满电量；

若充电电流>0，则蓄电池充电，电源工作在充电状态，若安时计控制标志为V/T曲线状态，则当前时刻充电方式为V/T控制，若安时计控制标志为安时计控制，则当前市况充电方式为安时计控制，分别检测遥测参数是否正常，正常工作时，充电电流大小是否在测试知识库规定范围，电池电压逐渐升高，电池电量、充电电量逐步累加，涓流标志位为0；

所述太阳方阵模拟器状态检测具体为：接收卫星电源分系统控制器的分流遥测数据，根据步骤(1)中卫星电源分系统相关判据中的卫星电源分系统遥测参数在最大最小负载下的极限范围，判断太阳方阵模拟器各个分阵所处状态，所述状态包括供电状态、分流状态和调宽状态；

所述蓄电池状态检测具体为：接收卫星电源分系统控制器的蓄电池温度、蓄电池电压及蓄电池充电电量数据，若蓄电池温度处于步骤(1)中卫星电源分系统相关判据中的卫星电源分系统遥测参数在最大最小负载下的极限范围内，则蓄电池状态正常，否则蓄电池状态异常，提示报警；若蓄电池电压或者充电电量处于步骤(1)中卫星电源分系统相关判据中的卫星电源分系统遥测参数高于最低门限范围内，则蓄电池状态正常，否则蓄电池状态异常，提示报警；

所述卫星电源遥测数据变化检测具体为：用当前遥控指令下卫星电源分系统的变化检测参数值减去前一个遥控指令下卫星电源分系统的变化检测参数值，得到卫星电源分系统的变化检测参数的增量，若该增量处于步骤(1)中卫星电源分系统遥测参数随遥控指令增量范围内，则卫星电源遥测数据变化检测正常，否则卫星电源遥测数据变化检测异常，进入步骤(5)；所述卫星电源分系统的变化检测参数包括负载电流、平台供电电流、姿控供电电流、第一载荷区供电电流和第二载荷区供电电流；

若卫星电源遥测数据检测、整星供电状态检测和卫星电源遥测数据变化检测均正常，则卫星电源实时健康状态检测正常，否则卫星电源实时健康状态检测异常；

(5)判断步骤(4)中卫星电源实时健康状态检测异常故障出现的位置与等级，显示报警信息；具体为：

若卫星电源遥测数据变化参数异常，即按照异常电流锁定异常位置，进一步确定故障等级，具体为：

若姿控电流增量异常，则控制分系统供电故障；若平台供电电流增量异常，则根据相应遥控指令，判断为电源或者测控分系统供电故障；若第一载荷区供电电流增量异常，则第一载荷区供电故障；若第二载荷区供电电流增量异常，则第二载荷区供电故障；

对于每一个出现故障的分系统，若没有遥控指令发送，且其供电电流和供电电压增大并超过其最大负载下的极限值，或采集到遥控指令内容后其关键参数变化大范围超过数据库中的预设增量，则此时该分系统处于一级供电故障；所述关键参数为负载电流、平台供电电流、姿控供电电流、第一载荷区供电电流和第二载荷区供电电流；

若没有遥控指令发送，但是根据上一时刻状态判读该分系统为开机状态，且此时其供电电流和供电电压减小并超过其最小负载下的极限值，或采集到遥控指令内容后其关键参数变化在一定程度内超过数据库中预设增量，则该分系统处于二级供电故障；

若采集到遥控指令内容后其关键参数并未按照数据库中预设增量发生变化，则此时开机功能故障，该分系统处于三级供电故障；

(6)应急操作处理：发生故障报警后，根据故障出现的位置与等级，自动连接控制台发送紧急断电或终止进程序列，保障整星测试安全，具体为：

应急操作处理是指建立各个分系统紧急断电序列与整星紧急断电序列，并将应急断电模块与控制台建立连接，发生故障报警后，故障判别显示为一级故障时，自动执行预设的整星紧急断电序列；故障判别显示为二级故障时，自动发送终止故障所属分系统测试进程序列；故障判别显示为三级故障时，不执行断电序列，测试继续进行，待测试结束后处理，初始健康状态检查未通过，默认为一级故障，直接执行整星的紧急断电序列。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)本发明建立了测试知识库模型，采用多个参数变化量的监测来代替现有技术的单参数状态量的监测，现有参数的变化与经验知识库中相应参数对比，判读结果可靠性更高。

(2)本发明不仅能够根据遥控指令内容变化，检查遥测参数值相应增量是否正常，而且能够在无遥控指令发出，遥测参数异常变化时能够检测出该异常，并且反馈异常，正确有效的检测卫星电源健康状态，检测更加全面；

(3)本发明能对异常进行故障定位与诊断，并划定故障类别的严重程度，有利于于故障分析，而现有技术中，当检测电源相关参数有异常，只报警不对其进行故障定位；

(4)本发明建立了有效和快速的处理机制，对三个级别的故障按严重程度分别执行相应的应急操作处理，避免了人工监视的误判及错判，减少了测试损失，提高了测试过程的可靠性与安全性；

(5)本发明可实施为一种电源安全状况的实时监测系统，连接卫星地面测试网，与总控及遥测前端建立通信，在计算机上运行软件，不需要另外购置硬件设备，实现成本低；

(6)本发明可用于不同电源系统的航天器测试，该方法不局限于电源控制器，不同型号的卫星电源控制器配置有所不同，因而电源系统测试项目不同，针对该种情况，只需按照设计文件建立独立的测试知识库的模型，电源故障模型基本一致，电源健康状态普查范围基本不变。方法步骤与流程都可以通用。

附图说明

图1为卫星测控网结构；

图2为本发明方法流程图；

图3为本发明基础知识库结构图；

图4为本发明的电源工作模式判据图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行进一步的详细描述。

如图1所示，在当前卫星测试中，星上遥测帧通过地面测控设备下行到遥测前端，遥测前端计算机通过UDP端口组播，数采软件将组播内容发送至实时数据库。遥控指令从控制台通过MTP发送至遥控前端计算机，再上行至卫星遥控单元。

电源健康状态的跟踪与检测方法，是通过接收并解析前端组播遥测帧以及MTP发送的遥控指令，将遥测参数值与已建立的基础测试知识库进行对比，通过分析解算模型，自动判断电源的健康状态。当监测过程出现单参数或者多参数异常变化时，对应测试知识库中故障模型，初步定位故障。在故障严重时，能够跟控制台通信，反馈异常信息，提示报警信号或执行断电序列。此处电源的健康状态包括供电状态的异常监测，电源控制器功能监测，卫星平台、载荷及姿控分系统电流异常监测等一系列卫星用电相关状态。

如图2为该发明的方法流程图，如图2所示，本发明提出的一种基于智能判读的卫星电源健康状况跟踪与检测方法，步骤如下：

(1)采集卫星电源分系统的遥测参数，建立卫星电源分系统相关判据，并将遥测参数和相关判据以数据表格形式进行存储，建立卫星电源基础测试知识库，以供在测试过程中实时自动查询，具体的知识库如图3所示，所述卫星电源分系统相关判据包括范围判据、二值判据和卫星电源分系统遥测参数的故障位置模型，所述范围判据包括卫星电源分系统遥测模拟量参数加电初始范围、卫星电源分系统遥测参数随遥控指令增量范围和卫星电源分系统遥测参数在最大最小负载下的极限范围，所述二值判据包括卫星电源分系统遥测数字量参数加电初始数值；所述卫星电源分系统遥测参数包括速变参数和缓变参数，所述速变参数包括母线电压、蓄电池组电压、负载电流、太阳电池阵电流、充电电流和放电电流，缓变参数包括分流遥测、放电模块工作状态、V/T控制曲线状态、安时计通断状态、充电阵通断状态、电源下位机工作状态和电源安全状态字：蓄电池温度；

初始范围：卫星初始加电，电源分系统遥测参数会达到其相应初始值，根据设计要求与经验，对其初始范围进行标定，以数据表格形式存储到先验知识库中。

增量范围：对于引起供配电重要遥测参数变化的开关机或其它遥控指令，根据设计要求，判别相关参数在遥控指令前后增量范围，在基础测试知识库中建立增量范围表格，存储相关性信息。

极限范围：根据卫星各个分系统最大与最小负荷，设定电源分系统与其对应的各个遥测参数正常值上下限，存储相关信息。

所述故障位置模型包括电源控制器故障、配电器故障、控制分系统供电故障、测控分系统供电故障、星务分系统供电故障、第一载荷区供电故障和第二载荷区供电故障，根据故障的严重程度，每一类故障分为一级故障、二级故障和三级故障。

(2)太阳方阵模拟器升电、卫星上下行信道调整完毕，卫星蓄电池接通后卫星达到初始加电状态，地面测试系统通过控制台向卫星电源分系统发送遥控指令，卫星电源分系统接收到遥控指令后，向地面测试分系统发送遥测数据；

(3)利用步骤(1)中的卫星电源分系统相关判据对步骤(2)中得到的遥测数据进行初始健康状态检测，对于模拟量遥测数据，若满足卫星电源分系统相关判据中的范围判据，则模拟量遥测数据正常；否则模拟量遥测数据异常；对于数字量遥测数据，若满足卫星电源分系统相关判据中的二值判据，则数字量遥测数据正常；否则数字量遥测数据异常；

若所有模拟量遥测数据和数字量遥测数据均正常，则卫星电源分系统初始健康状况检测正常，进入步骤(4)；若模拟量遥测数据和数字量遥测数据中有一项或者多项数据异常，则卫星电源分系统初始健康状况检测异常，系统发出报警信息，初始健康状态检测完成后，生成初始健康状况报告，记录卫星电源分系统初始健康状态检测结果；进入步骤(6)；

(4)根据步骤(1)中的卫星电源分系统相关判据对卫星电源分系统进行实时健康状态检测，所述实时健康状态检测包括卫星电源遥测数据检测、整星供电状态检测和卫星电源遥测数据变化检测；所述卫星电源遥测数据检测包括母线电压检测、负载电流检测和电池电压检测；整星供电状态检测包括电源供电状态检测、电源工作模式检测、太阳方阵模拟器状态检测和蓄电池状态检测；卫星电源遥测数据变化检测包括遥控指令内容检测、参数实际增量检测和参数预测增量检测；

所述卫星电源遥测数据检测是将实时接收的母线电压、负载电流和电池电压与步骤(1)卫星电源分系统相关判据中的卫星电源分系统遥测参数在最大最小负载下的极限范围进行比较，若实时接收的母线电压、负载电流和电池电压均处于该范围内，则卫星电源遥测数据检测正常，若实时接收的母线电压、负载电流和电池电压有一个或者多个处于该范围外，则发出报警；

如图4所示，所述电源供电状态包括蓄电池单独供电状态、太阳电池阵单独供电状态和蓄电池与太阳电池阵联合供电状态，当太阳电池阵电流等于0且放电电流大于0时，电源分系统处于蓄电池单独供电状态；当太阳电池阵电流大于0，蓄电池放电电流等于0时，电源分系统处于太阳电池阵单独供电状态；当太阳电池阵电流与蓄电池放电电流均大于0时，电源分系统处于蓄电池与太阳电池阵联合供电状态；

所述电源工作模式的检测是判断当前电源工作在放电状态、充电状态或是分流状态，以及验证各个状态下电源分系统是否工作正常；

若当前时刻卫星电源处于蓄电池单独供电状态或者蓄电池与太阳电池阵联合供电状态，则当前卫星电源工作在放电状态，首先验证能量是否守恒，具体为：

蓄电池供电时：放电电流*电池电压＝负载电流*母线电压，联合供电时：负载电流*母线电压＝放电电流*电池电压+方阵电流*母线电压；

其次检测遥测参数是否正常，所述遥测参数包括V/T终止电平、涓流标志位、分流遥测、电池电压、安时计控制标志和放电电量；正常工作时，V/T终止电平为未终止，涓流标志位为0，分流遥测值小于0.5V，电池电压逐渐减小，安时计控制标志为安时计控，放电电量逐渐增加；

若当前时刻卫星电源处于太阳电池阵单独供电状态，则首先验证能量是否守恒，具体为：

方阵电流*母线电压＝分流电流*分阵电压+充电电流*电池电压；

其次检测充电电流，若充电电流＝0，则蓄电池已充满电，当前电源工作在分流状态，验证遥测参数是否正常；

正常工作时，充电电流设定电平为0V，涓流标志位为1，安时计控制标志为安时计控，蓄电池为满电量；

若充电电流>0，则蓄电池充电，电源工作在充电状态，若安时计控制标志为V/T曲线状态，则当前时刻充电方式为V/T控制，若安时计控制标志为安时计控制，则当前市况充电方式为安时计控制，分别检测遥测参数是否正常，正常工作时，充电电流大小是否在测试知识库规定范围，电池电压逐渐升高，电池电量、充电电量逐步累加，涓流标志位为0；

所述太阳方阵模拟器状态检测具体为：接收卫星电源分系统控制器的分流遥测数据，根据步骤(1)中卫星电源分系统相关判据中的卫星电源分系统遥测参数在最大最小负载下的极限范围，判断太阳方阵模拟器各个分阵所处状态，所述状态包括供电状态、分流状态和调宽状态；

所述蓄电池状态检测具体为：接收卫星电源分系统控制器的蓄电池温度、蓄电池电压及蓄电池充电电量数据，若蓄电池温度处于步骤(1)中卫星电源分系统相关判据中的卫星电源分系统遥测参数在最大最小负载下的极限范围内，则蓄电池状态正常，否则蓄电池状态异常，提示报警；若蓄电池电压或者充电电量处于步骤(1)中卫星电源分系统相关判据中的卫星电源分系统遥测参数高于最低门限范围内，则蓄电池状态正常，否则蓄电池状态异常，提示报警；

所述卫星电源遥测数据变化检测具体为：用当前遥控指令下卫星电源分系统的变化检测参数值减去前一个遥控指令下卫星电源分系统的变化检测参数值，得到卫星电源分系统的变化检测参数的增量，若该增量处于步骤(1)中卫星电源分系统遥测参数随遥控指令增量范围内，则卫星电源遥测数据变化检测正常，否则卫星电源遥测数据变化检测异常，进入步骤(5)；所述卫星电源分系统的变化检测参数包括负载电流、平台供电电流、姿控供电电流、第一载荷区供电电流和第二载荷区供电电流；

若卫星电源遥测数据检测、整星供电状态检测和卫星电源遥测数据变化检测均正常，则卫星电源实时健康状态检测正常，否则卫星电源实时健康状态检测异常；

(5)判断步骤(4)中卫星电源实时健康状态检测异常故障出现的位置与等级，显示报警信息；具体为：

若卫星电源遥测数据变化参数异常，即按照异常电流锁定异常位置，进一步确定故障等级，具体为：

若姿控电流增量异常，则控制分系统供电故障；若平台供电电流增量异常，则根据相应遥控指令，判断为电源或者测控分系统供电故障；若第一载荷区供电电流增量异常，则第一载荷区供电故障；若第二载荷区供电电流增量异常，则第二载荷区供电故障；

对于每一个出现故障的分系统，若没有遥控指令发送，且其供电电流和供电电压增大并超过其最大负载下的极限值，或采集到遥控指令内容后其关键参数变化大范围超过数据库中的预设增量，则此时该分系统处于一级供电故障；所述关键参数为负载电流、平台供电电流、姿控供电电流、第一载荷区供电电流和第二载荷区供电电流；

若没有遥控指令发送，但是根据上一时刻状态判读该分系统为开机状态，且此时其供电电流和供电电压减小并超过其最小负载下的极限值，或采集到遥控指令内容后其关键参数变化在一定程度内超过数据库中预设增量，则该分系统处于二级供电故障；

若采集到遥控指令内容后其关键参数并未按照数据库中预设增量发生变化，则此时开机功能故障，该分系统处于三级供电故障；

(6)应急操作处理：发生故障报警后，根据故障出现的位置与等级，自动连接控制台发送紧急断电或终止进程序列，保障整星测试安全，具体为：

应急操作处理是指建立各个分系统紧急断电序列与整星紧急断电序列，并将应急断电模块与控制台建立连接，发生故障报警后，故障判别显示为一级故障时，自动执行预设的整星紧急断电序列；故障判别显示为二级故障时，自动发送终止故障所属分系统测试进程序列；故障判别显示为三级故障时，不执行断电序列，测试继续进行，待测试结束后处理，初始健康状态检查未通过，默认为一级故障，直接执行整星的紧急断电序列。

实施例一：

结合卫星某一型号测试过程，建立具体测试知识库如表1所示，

表1

本方法的软件实现装载在计算机中，将其接入在当前的测试网络，接收并解析前端组播遥测帧以及MTP发送的遥控指令。

太阳方阵模拟器升电、卫星上下行信道调整完毕、卫星蓄电池接通后卫星达到初始加电状态，地面测试系统通过控制台向卫星电源分系统发送遥控指令，卫星电源分系统接收到遥控指令后，向地面测试分系统发送遥测数据；

本方法的软件实现通过接收遥测前端的实时下行遥测帧，根据遥测约定文件，轮询电源包识别字与包长度，解析电源包相关遥测参数，得到初始遥测值如表2所示。

表2

与知识库中电源参数初始加电范围对比，发现充电阵4的通电状态异常，则卫星电源分系统初始健康状况检测异常，系统发出报警信息，初始健康状态检测完成后，生成初始健康状况报告，记录卫星电源分系统初始健康状态检测结果。默认一级故障，执行紧急断电序列。

实施例二：

同一型号卫星某次测试中，测试知识库与实施例一一致，不再赘述。解析电源包相关遥测参数，得到初始遥测值如表3所示。

表3

与知识库中电源参数初始加电范围对比，各项参数正常，则卫星电源分系统初始健康状况检测正常，初始健康状态检测完成后，生成初始健康状况报告，记录卫星电源分系统初始健康状态检测结果。则对卫星进行实时健康状态检测。

某一时刻获得遥测值如下：母线电压28.37，负载电流9.2，电池电压24.7，蓄电池组充电电流1.04，蓄电池组放电电流0，太阳电池阵电流9.96，分流遥测4.44(第八阵调制)，放电模块工作状态4.52，安时计控制标志安时计控制，蓄电池温度25.6，当前电量65000.则根据方法所述判断条件可得状态显示模块：

电源供电状态：太阳电池阵供电

电源工作模式：充电状态，二阶段充电，安时计控制

模拟器状态：1～2阵供电，3～7阵供电，8阵调制，9阵二阶段充电，10阵涓流充电

蓄电池状态，温度正常，当前电量正常

该时刻遥控发送应答机A发射机开，监视负载电流增量，负载电流变化为0，负载电流变化异常。判断为测控分系统故障，且故障判别显示为三级故障，不执行断电序列，测试继续进行，待测试结束后处理。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (1)

1.一种基于智能判读的卫星电源健康状况跟踪与检测方法，其特征在于步骤如下：

(1)采集卫星电源分系统的遥测参数，建立卫星电源分系统相关判据，并将遥测参数和相关判据以数据表格形式进行存储，建立卫星电源基础测试知识库，以供在测试过程中实时自动查询，所述卫星电源分系统相关判据包括范围判据、二值判据和卫星电源分系统遥测参数的故障位置模型，所述范围判据包括卫星电源分系统遥测模拟量参数加电初始范围、卫星电源分系统遥测参数随遥控指令增量范围和卫星电源分系统遥测参数在最大最小负载下的极限范围，所述二值判据包括卫星电源分系统遥测数字量参数加电初始数值；所述卫星电源分系统遥测参数包括速变参数和缓变参数，所述速变参数包括母线电压、蓄电池组电压、负载电流、太阳电池阵电流、充电电流和放电电流，缓变参数包括分流遥测、放电模块工作状态、V/T控制曲线状态、安时计通断状态、充电阵通断状态、电源下位机工作状态和电源安全状态字：蓄电池温度；

所述故障位置模型包括电源控制器故障、配电器故障、控制分系统供电故障、测控分系统供电故障、星务分系统供电故障、第一载荷区供电故障和第二载荷区供电故障，根据故障的严重程度，每一类故障分为一级故障、二级故障和三级故障；

(2)太阳方阵模拟器升电、卫星上下行信道调整完毕，卫星蓄电池接通后卫星达到初始加电状态，地面测试系统通过控制台向卫星电源分系统发送遥控指令，卫星电源分系统接收到遥控指令后，向地面测试分系统发送遥测数据；

(3)利用步骤(1)中的卫星电源分系统相关判据对步骤(2)中得到的遥测数据进行初始健康状态检测，对于模拟量遥测数据，若满足卫星电源分系统相关判据中的范围判据，则模拟量遥测数据正常；否则模拟量遥测数据异常；对于数字量遥测数据，若满足卫星电源分系统相关判据中的二值判据，则数字量遥测数据正常；否则数字量遥测数据异常；

若所有模拟量遥测数据和数字量遥测数据均正常，则卫星电源分系统初始健康状况检测正常，进入步骤(4)；若模拟量遥测数据和数字量遥测数据中有一项或者多项数据异常，则卫星电源分系统初始健康状况检测异常，系统发出报警信息，初始健康状态检测完成后，生成初始健康状况报告，记录卫星电源分系统初始健康状态检测结果；进入步骤(6)；

(4)根据步骤(1)中的卫星电源分系统相关判据对卫星电源分系统进行实时健康状态检测，所述实时健康状态检测包括卫星电源遥测数据检测、整星供电状态检测和卫星电源遥测数据变化检测；所述卫星电源遥测数据检测包括母线电压检测、负载电流检测和电池电压检测；整星供电状态检测包括电源供电状态检测、电源工作模式检测、太阳方阵模拟器状态检测和蓄电池状态检测；卫星电源遥测数据变化检测包括遥控指令内容检测、参数实际增量检测和参数预测增量检测；

所述卫星电源遥测数据检测是将实时接收的母线电压、负载电流和电池电压与步骤(1)卫星电源分系统相关判据中的卫星电源分系统遥测参数在最大最小负载下的极限范围进行比较，若实时接收的母线电压、负载电流和电池电压均处于该范围内，则卫星电源遥测数据检测正常，若实时接收的母线电压、负载电流和电池电压有一个或者多个处于该范围外，则发出报警；

所述电源供电状态包括蓄电池单独供电状态、太阳电池阵单独供电状态和蓄电池与太阳电池阵联合供电状态，当太阳电池阵电流等于0且放电电流大于0时，电源分系统处于蓄电池单独供电状态；当太阳电池阵电流大于0，蓄电池放电电流等于0时，电源分系统处于太阳电池阵单独供电状态；当太阳电池阵电流与蓄电池放电电流均大于0时，电源分系统处于蓄电池与太阳电池阵联合供电状态；

所述电源工作模式的检测是判断当前电源工作在放电状态、充电状态或是分流状态，以及验证各个状态下电源分系统是否工作正常；

若当前时刻卫星电源处于蓄电池单独供电状态或者蓄电池与太阳电池阵联合供电状态，则当前卫星电源工作在放电状态，首先验证能量是否守恒，具体为：

蓄电池供电时：放电电流*电池电压＝负载电流*母线电压，联合供电时：负载电流*母线电压＝放电电流*电池电压+方阵电流*母线电压；

其次检测遥测参数是否正常，所述遥测参数包括V/T终止电平、涓流标志位、分流遥测、电池电压、安时计控制标志和放电电量；正常工作时，V/T终止电平为未终止，涓流标志位为0，分流遥测值小于0.5V，电池电压逐渐减小，安时计控制标志为安时计控，放电电量逐渐增加；

若当前时刻卫星电源处于太阳电池阵单独供电状态，则首先验证能量是否守恒，具体为：

方阵电流*母线电压＝分流电流*分阵电压+充电电流*电池电压；

其次检测充电电流，若充电电流＝0，则蓄电池已充满电，当前电源工作在分流状态，验证遥测参数是否正常；

正常工作时，充电电流设定电平为0V，涓流标志位为1，安时计控制标志为安时计控，蓄电池为满电量；

若充电电流>0，则蓄电池充电，电源工作在充电状态，若安时计控制标志为V/T曲线状态，则当前时刻充电方式为V/T控制，若安时计控制标志为安时计控制，则当前市况充电方式为安时计控制，分别检测遥测参数是否正常，正常工作时，充电电流大小是否在测试知识库规定范围，电池电压逐渐升高，电池电量、充电电量逐步累加，涓流标志位为0；

所述太阳方阵模拟器状态检测具体为：接收卫星电源分系统控制器的分流遥测数据，根据步骤(1)中卫星电源分系统相关判据中的卫星电源分系统遥测参数在最大最小负载下的极限范围，判断太阳方阵模拟器各个分阵所处状态，所述状态包括供电状态、分流状态和调宽状态；

所述蓄电池状态检测具体为：接收卫星电源分系统控制器的蓄电池温度、蓄电池电压及蓄电池充电电量数据，若蓄电池温度处于步骤(1)中卫星电源分系统相关判据中的卫星电源分系统遥测参数在最大最小负载下的极限范围内，则蓄电池状态正常，否则蓄电池状态异常，提示报警；若蓄电池电压或者充电电量处于步骤(1)中卫星电源分系统相关判据中的卫星电源分系统遥测参数高于最低门限范围内，则蓄电池状态正常，否则蓄电池状态异常，提示报警；

所述卫星电源遥测数据变化检测具体为：用当前遥控指令下卫星电源分系统的变化检测参数值减去前一个遥控指令下卫星电源分系统的变化检测参数值，得到卫星电源分系统的变化检测参数的增量，若该增量处于步骤(1)中卫星电源分系统遥测参数随遥控指令增量范围内，则卫星电源遥测数据变化检测正常，否则卫星电源遥测数据变化检测异常，进入步骤(5)；所述卫星电源分系统的变化检测参数包括负载电流、平台供电电流、姿控供电电流、第一载荷区供电电流和第二载荷区供电电流；

若卫星电源遥测数据检测、整星供电状态检测和卫星电源遥测数据变化检测均正常，则卫星电源实时健康状态检测正常，否则卫星电源实时健康状态检测异常；

(5)判断步骤(4)中卫星电源实时健康状态检测异常故障出现的位置与等级，显示报警信息；具体为：

若卫星电源遥测数据变化参数异常，即按照异常电流锁定异常位置，进一步确定故障等级，具体为：

若姿控电流增量异常，则控制分系统供电故障；若平台供电电流增量异常，则根据相应遥控指令，判断为电源或者测控分系统供电故障；若第一载荷区供电电流增量异常，则第一载荷区供电故障；若第二载荷区供电电流增量异常，则第二载荷区供电故障；

对于每一个出现故障的分系统，若没有遥控指令发送，且其供电电流和供电电压增大并超过其最大负载下的极限值，或采集到遥控指令内容后其关键参数变化大范围超过数据库中的预设增量，则此时该分系统处于一级供电故障；所述关键参数为负载电流、平台供电电流、姿控供电电流、第一载荷区供电电流和第二载荷区供电电流；

若没有遥控指令发送，但是根据上一时刻状态判读该分系统为开机状态，且此时其供电电流和供电电压减小并超过其最小负载下的极限值，或采集到遥控指令内容后其关键参数变化在一定程度内超过数据库中预设增量，则该分系统处于二级供电故障；

若采集到遥控指令内容后其关键参数并未按照数据库中预设增量发生变化，则此时开机功能故障，该分系统处于三级供电故障；

(6)应急操作处理：发生故障报警后，根据故障出现的位置与等级，自动连接控制台发送紧急断电或终止进程序列，保障整星测试安全，具体为：

应急操作处理是指建立各个分系统紧急断电序列与整星紧急断电序列，并将应急断电模块与控制台建立连接，发生故障报警后，故障判别显示为一级故障时，自动执行预设的整星紧急断电序列；故障判别显示为二级故障时，自动发送终止故障所属分系统测试进程序列；故障判别显示为三级故障时，不执行断电序列，测试继续进行，待测试结束后处理，初始健康状态检查未通过，默认为一级故障，直接执行整星的紧急断电序列。