CN107885140A - 一种分级整星自主应急管理方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分级整星自主应急管理方法和系统，其中，所述方法包括：根据实时采集的星上各设备的遥测包，确定卫星的异常状态，并生成卫星的当前时刻安全模式字；从预设的多个分级应急管理模式中，选择与所述当前时刻安全模式字相匹配的当前级应急管理模式；执行所述当前级应急管理模式所对应的安全指令序列，对卫星进行应急管理。通过本发明解决了在轨卫星自主进行异常检测、异常隔离与状态设置的问题，增强了卫星安全管理的灵活性，降低了卫星出现致命异常的风险。

Description

一种分级整星自主应急管理方法和系统

技术领域

本发明属于在轨卫星技术领域，尤其涉及一种分级整星自主应急管理方法和系统。

背景技术

卫星在轨运行时，多数时间在境外飞行，一旦整星部件出现故障，无法由地面进行及时的干预和控制，容易引起整星故障，影响卫星任务甚至导致灾难性后果，因此有必要结合星务中心计算机作为整星信息控制中心的特点，合理设置各类故障的自主判断方式和自主控制措施，确保卫星在境外飞行时对故障的判断和处理，确保卫星在轨运行的可靠性和安全性。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种分级整星自主应急管理方法和系统，解决了在轨卫星自主进行异常检测、异常隔离与状态设置的问题，增强了卫星安全管理的灵活性，降低了卫星出现致命异常的风险。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种分级整星自主应急管理方法，包括：

根据实时采集的星上各设备的遥测包，确定卫星的异常状态，并生成卫星的当前时刻安全模式字；

从预设的多个分级应急管理模式中，选择与所述当前时刻安全模式字相匹配的当前级应急管理模式；

执行所述当前级应急管理模式所对应的安全指令序列，对卫星进行应急管理；其中，所述当前级应急管理模式所对应的安全指令序列嵌套有上一级应急管理模式所对应的安全指令序列。

在上述分级整星自主应急管理方法中，所述根据实时采集的星上各设备的遥测包，确定卫星的异常状态，并生成卫星的当前时刻安全模式字，包括：

对实时采集的星上各设备的遥测包进行解析，得到待检测参数；

根据预设设备异常准则，对所述待检测参数进行判别，确定卫星的异常状态；

根据确定的卫星的异常状态，生成卫星的当前时刻安全模式字。

在上述分级整星自主应急管理方法中，所述根据确定的卫星的异常状态，生成卫星的当前时刻安全模式字，包括：

当待检测参数满足第一预设设备异常准则时，生成的卫星的当前时刻安全模式字为第一安全模式字；

当待检测参数满足第二预设设备异常准则时，生成的卫星的当前时刻安全模式字为第二安全模式字；

当待检测参数满足第三预设设备异常准则时，生成的卫星的当前时刻安全模式字为第三安全模式字；

当待检测参数满足第四预设设备异常准则时，生成的卫星的当前时刻安全模式字为第四安全模式字；

当待检测参数满足第五预设设备异常准则时，生成的卫星的当前时刻安全模式字为第五安全模式字。

在上述分级整星自主应急管理方法中，所述从预设的多个分级应急管理模式中，选择与所述当前时刻安全模式字相匹配的当前级应急管理模式，包括：

将所述当前时刻安全模式字分别与所述多个分级应急管理模式所对应的模式字进行逻辑“与”操作，得到匹配结果；

根据所述匹配结果，选择与所述当前时刻安全模式字相匹配的当前级应急管理模式。

在上述分级整星自主应急管理方法中，所述多个分级应急管理模式，按照卫星的异常严重程度从低至高依次包括：任务终止模式、链路关闭模式、时统停止模式、最小功耗模式和电池保护模式；

任务终止模式，包括：一级安全指令序列；

链路关闭模式，包括：一级安全指令序列和二级安全指令序列；

时统停止模式，包括：一级安全指令序列、二级安全指令序列和三级安全指令序列；

最小功耗模式，包括：一级安全指令序列、二级安全指令序列、三级安全指令序列和四级安全指令序列；

电池保护模式，包括：一级安全指令序列、二级安全指令序列、三级安全指令序列、四级安全指令序列和五级安全指令序列。

在上述分级整星自主应急管理方法中，所述执行所述当前级应急管理模式所对应的安全指令序列，包括：

分步执行所述当前级应急管理模式下的各级安全指令序列；

当所述当前级应急管理模式下的任一级安全指令序列执行完成时，对卫星的状态进行检测，确定卫星状态；其中，若卫星处于正常状态，则结束流程；若卫星仍处于异常状态，则继续执行下一级的安全指令序列。

在上述分级整星自主应急管理方法中，所述多个分级应急管理模式，还包括：正常模式；

各个应急管理模式分别对应一模式字；其中，各个应急管理模式对应的模式字均采用4个字节的长度表示，相邻两个应急管理模式的模式字相差2个比特。

在上述分级整星自主应急管理方法中，还包括：

若从预设的多个分级应急管理模式中选择的与所述当前时刻安全模式字相匹配的当前级应急管理模式为正常模式，则结束流程。

在上述分级整星自主应急管理方法中，还包括：

当选择与所述当前时刻安全模式字相匹配的当前级应急管理模式后，在预设时间内，禁止卫星进入其他应急管理模式。

相应的，本发明还公开了一种分级整星自主应急管理系统，包括：

确定模块，用于根据实时采集的星上各设备的遥测包，确定卫星的异常状态，并生成卫星的当前时刻安全模式字；

匹配模块，用于从预设的多个分级应急管理模式中，选择与所述当前时刻安全模式字相匹配的当前级应急管理模式；

执行模块，用于执行所述当前级应急管理模式所对应的安全指令序列，对卫星进行应急管理；其中，所述当前级应急管理模式所对应的安全指令序列嵌套有上一级应急管理模式所对应的安全指令序列。

本发明具有以下优点：

(1)本发明公开了一种分级整星自主应急管理方法，根据卫星的异常状态生成相应的安全模式字；根据安全模式字选择进入相应的应急管理模式，进而执行该应急管理模式下的安全指令序列，完成对卫星的应急管理。可见，通过本发明解决了在轨卫星自主进行异常检测、异常隔离与状态设置的问题，增强了卫星安全管理的灵活性，降低了卫星出现致命异常的风险，确保卫星在境外飞行时对故障的判断和处理，确保卫星在轨运行的可靠性和安全性。

(2)在本发明中，可以根据异常严重程度进入不同的应急管理模式，发送并执行该模式下相应的安全指令序列来关闭星上设备，减少了卫星异常分析与发送关闭星上设备指令串功能之间的耦合关系，使新增、删除或修改各异常处理模式变得简单灵活。

(3)在本发明中，通过对各应急管理模式所需采取措施的异同之处进行归纳，设计了一种通用模式驱动应急管理模式的安全指令序列和最小化的安全指令执行策略，提高了卫星自主管理的水平，增强了卫星安全管理的灵活性，将异常的影响范围控制到最小，最大限度地保护了卫星的工作状态，有效提高了卫星恢复工作的效率，减小了卫星状态恢复的复杂度，进而提高了卫星在轨工作的灵活性，降低了卫星在异常发生时对卫星任务的影响。

(4)在本发明中，即使触发了异常等级最严重的应急管理模式，在分步执行应急管理操作过程中，首先执行异常等级轻微的安全指令序列，并实时判断卫星的状态，一旦异常得到控制，则停止执行更高等级应急管理模式的安全指令序列，该策略最大限度地保护了卫星的工作状态，有效提高了卫星恢复工作的效率，提高了卫星在轨工作的灵活性。

附图说明

图1是本发明实施例中一种分级整星自主应急管理方法的步骤流程图；

图2是本发明实施例中一种应急管理模式的逻辑设计示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明公共的实施方式作进一步详细描述。

参照图1，示出了本发明实施例中一种分级整星自主应急管理方法的步骤流程图。在本实施例中，所述分级整星自主应急管理方法，包括：

步骤101，根据实时采集的星上各设备的遥测包，确定卫星的异常状态，并生成卫星的当前时刻安全模式字。

在本实施例中，可以对实时采集的星上各设备的遥测包进行解析，得到待检测参数；根据预设设备异常准则，对所述待检测参数进行判别，得到判别结果；根据判别结果，生成卫星的当前时刻安全模式字。

优选的，所述预设设备异常准则具体可以包括多条准则，例如，所述预设设备异常准则包括但不仅限于：第一预设设备异常准则、第二预设设备异常准则、第三预设设备异常准则、第四预设设备异常准则和第五预设设备异常准则；则。

其中，当待检测参数满足第一预设设备异常准则时，生成的卫星的当前时刻安全模式字为第一安全模式字；当待检测参数满足第二预设设备异常准则时，生成的卫星的当前时刻安全模式字为第二安全模式字；当待检测参数满足第三预设设备异常准则时，生成的卫星的当前时刻安全模式字为第三安全模式字；当待检测参数满足第四预设设备异常准则时，生成的卫星的当前时刻安全模式字为第四安全模式字；当待检测参数满足第五预设设备异常准则时，生成的卫星的当前时刻安全模式字为第五安全模式字。

在本发明一优选实施例中，预设设备异常准则可以如下表1所示：

表1，预设异常准则表

如表1，在本实施例中，将通过遥测包解析得到的待检测参数，分别按照上述预设设备异常准则进行判别，当满足相应的准则进入条件时，则生成相应的安全模式字：若电源遥测包中方阵电流值小于阈值A、或姿控下位机与星务CAN(Control Area Network，控制器局域网络)总线通信连续200次通信不成功、或看门狗跑飞、或程控或相对程控三取二错误，则生成第一安全模式字；若姿控遥测包中非期望姿控模式遥测字连续10次为0，或遥测包中载荷1、2区供电电流值或载荷舱配电器供电电流值连续5次大于阈值B，则生成第二安全模式字；若电源遥测包42V负载电流遥测值连续10次大于等于阈值C，则生成第三安全模式字；若电源遥测包显示电源系统异常模式或蓄电池状态异常模式，则生成第四安全模式字；若卫星已进入最小功耗模式，且在最小功耗模式时间大于等于30秒，蓄电池组电压小于等于电池保护门限，则生成第五安全模式字。其中，每一安全模式字对应一种应急管理模式。

步骤102，从预设的多个分级应急管理模式中，选择与所述当前时刻安全模式字相匹配的当前级应急管理模式。

在本实施例中，可以将所述当前时刻安全模式字分别与所述多个分级应急管理模式所对应的模式字进行逻辑“与”操作，得到匹配结果；根据所述匹配结果，选择与所述当前时刻安全模式字相匹配的当前级应急管理模式。

优选的，在本实施例中，所述多个分级应急管理模式，按照卫星的异常严重程度(异常对整星安全影响的严重程度)从低至高，依次包括：任务终止模式、链路关闭模式、时统停止模式、最小功耗模式和电池保护模式。其中，各应急管理模式下的安全指令序列逐级嵌套，以实现安全控制指令序列的分步执行。与各应急管理模式相一致的，各应急管理模式下的安全指令序列也从少至多逐渐增加，逐步地关闭星上各设备。

参照图2，示出了本发明实施例中一种应急管理模式的逻辑设计示意图。在本实施例中，分级的整星自主应急管理模式的实现逻辑如图2所示。其中，应急管理模式的设计不再是对每类异常单独定义异常处理模式，而是归纳出5类通用的应急管理模式，各模式逐一嵌套，保证每种设备异常都属于这5类应急管理模式中的一种。所需执行的安全控制指令序列面向相应的应急管理模式，而不再面向设备级的异常类别。可见，在本实施例中，整星的应急管理模式及各应急管理模式的安全指令序列两部分设计可以实现模块化。当卫星需要新增或修改某个设备的异常处理时，只需要改动分析遥测信息部分，为异常选取所对应的应急管理模式，即可完成对应的安全指令序列的控制。

在本实施例中，应急管理模式的嵌套设计体现在安全指令序列的嵌套。优选的，如表2，任务终止模式，包括：一级安全指令序列；链路关闭模式，包括：一级安全指令序列和二级安全指令序列；时统停止模式，包括：一级安全指令序列、二级安全指令序列和三级安全指令序列；最小功耗模式，包括：一级安全指令序列、二级安全指令序列、三级安全指令序列和四级安全指令序列；电池保护模式，包括：一级安全指令序列、二级安全指令序列、三级安全指令序列、四级安全指令序列和五级安全指令序列。

表2，各应急管理模式对应的安全指令序列表

步骤103，执行所述当前级应急管理模式所对应的安全指令序列，对卫星进行应急管理。

在本实施例中，如前所述，当前级应急管理模式所对应的安全指令序列嵌套有上一级应急管理模式所对应的安全指令序列。

优选的，在本实施例中，可以分步执行所述当前级应急管理模式下的各级安全指令序列；当所述当前级应急管理模式下的任一级安全指令序列执行完成时，对卫星的状态进行检测，确定卫星状态；其中，若卫星处于正常状态，则结束流程；若卫星仍处于异常状态，则继续执行下一级的安全指令序列。例如，如表2，在执行最小功耗模式所对应的安全指令序列时，可以分步按顺序依次执行一级安全指令序列、二级安全指令序列、三级安全指令序列和四级安全指令序列；每执行完一个分步(安全指令序列)，可以基于最小化安全指令执行策略，对卫星状态进行实时判断，如果异常产生的影响得到控制，则停止后续分步(安全指令序列)的执行，后续等待地面完成星上状态的恢复操作。

在本发明的一优选实施例中，所述多个分级应急管理模式，还包括：正常模式。其中，各个应急管理模式分别对应一模式字。优选的，各个应急管理模式对应的模式字均可采用4个字节的长度表示，相邻两个应急管理模式的模式字相差2个比特。

一种应急管理模式对应的模式字的表示方式可以如表3所示：

表3，应急管理模式的模式字的定义表

在本实施例中，如前所述，正常模式、任务终止模式、链路关闭模式、时统停止模式、最小功耗模式和电池保护模式的等级逐级增高，表明卫星的异常情况逐级加重；各安全指令序列的执行顺序依次为：一级安全指令序列、二级安全指令序列、三级安全指令序列、四级安全指令序列和五级安全指令序列。也即，任务终止模式为所述链路关闭模式的上一级应急管理模式，二级安全指令序列为所述三级安全指令序列的上一级安全指令序列。

在本发明的一优选实施例中，若通过步骤102从预设的多个分级应急管理模式中选择的与所述当前时刻安全模式字相匹配的当前级应急管理模式为正常模式，则结束流程。例如，在某一次应急管理模式的执行过程中，卫星的实时异常控制情况可以由分析遥测信息函数来判断，一旦执行了该应急管理模式下的前面分步的安全指令序列后卫星异常得到控制，表明本次应急管理模式的后续分步安全指令序列不需要进入执行，本次应急管理结束。

在本发明的一优选实施例中，当通过步骤102选择与所述当前时刻安全模式字相匹配的当前级应急管理模式后，在预设时间内，禁止卫星进入其他应急管理模式。例如，卫星在实际工作过程中，进入某种应急管理模式，发送安全指令序列后，需要一段3分钟的空闲，也即，在3分钟内不再进入任何应急管理模式，3分钟后重新对卫星的异常模式进行处理。

综上所述，本发明公开了一种分级整星自主应急管理方法，根据卫星的异常状态生成相应的安全模式字；根据安全模式字选择进入相应的应急管理模式，进而执行该应急管理模式下的安全指令序列，完成对卫星的应急管理。可见，通过本发明解决了在轨卫星自主进行异常检测、异常隔离与状态设置的问题，增强了卫星安全管理的灵活性，降低了卫星出现致命异常的风险。

其次，在本发明中，可以根据异常严重程度进入不同的应急管理模式，发送并执行该模式下相应的安全指令序列来关闭星上设备，减少了卫星异常分析与发送关闭星上设备指令串功能之间的耦合关系，使新增、删除或修改各异常处理模式变得简单灵活。

再次，在本发明中，通过对各应急管理模式所需采取措施的异同之处进行归纳，设计了一种通用模式驱动应急管理模式的安全指令序列和最小化的安全指令执行策略，提高了卫星自主管理的水平，增强了卫星安全管理的灵活性，将异常的影响范围控制到最小，最大限度地保护了卫星的工作状态，有效提高了卫星恢复工作的效率，减小了卫星状态恢复的复杂度，进而提高了卫星在轨工作的灵活性，降低了卫星在异常发生时对卫星任务的影响。

此外，在本发明中，即使触发了异常等级最严重的应急管理模式，在分步执行应急管理操作过程中，首先执行异常等级轻微的安全指令序列，并实时判断卫星的状态，一旦异常得到控制，则停止执行更高等级应急管理模式的安全指令序列，该策略最大限度地保护了卫星的工作状态，有效提高了卫星恢复工作的效率，提高了卫星在轨工作的灵活性。

基于上述实施例，本发明还公开了一种分级整星自主应急管理系统，包括：确定模块，用于根据实时采集的星上各设备的遥测包，确定卫星的异常状态，并生成卫星的当前时刻安全模式字；匹配模块，用于从预设的多个分级应急管理模式中，选择与所述当前时刻安全模式字相匹配的当前级应急管理模式；执行模块，用于执行所述当前级应急管理模式所对应的安全指令序列，对卫星进行应急管理；其中，所述当前级应急管理模式所对应的安全指令序列嵌套有上一级应急管理模式所对应的安全指令序列。

对于系统实施例而言，由于其与方法实施例相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例部分的说明即可。

本说明中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

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 (10)

1.一种分级整星自主应急管理方法，其特征在于，包括：

根据实时采集的星上各设备的遥测包，确定卫星的异常状态，并生成卫星的当前时刻安全模式字；

从预设的多个分级应急管理模式中，选择与所述当前时刻安全模式字相匹配的当前级应急管理模式；

执行所述当前级应急管理模式所对应的安全指令序列，对卫星进行应急管理；其中，所述当前级应急管理模式所对应的安全指令序列嵌套有上一级应急管理模式所对应的安全指令序列。

2.根据权利要求1所述的分级整星自主应急管理方法，其特征在于，所述根据实时采集的星上各设备的遥测包，确定卫星的异常状态，并生成卫星的当前时刻安全模式字，包括：

对实时采集的星上各设备的遥测包进行解析，得到待检测参数；

根据预设设备异常准则，对所述待检测参数进行判别，确定卫星的异常状态；

根据确定的卫星的异常状态，生成卫星的当前时刻安全模式字。

3.根据权利要求2所述的分级整星自主应急管理方法，其特征在于，所述根据确定的卫星的异常状态，生成卫星的当前时刻安全模式字，包括：

当待检测参数满足第一预设设备异常准则时，生成的卫星的当前时刻安全模式字为第一安全模式字；

当待检测参数满足第二预设设备异常准则时，生成的卫星的当前时刻安全模式字为第二安全模式字；

当待检测参数满足第三预设设备异常准则时，生成的卫星的当前时刻安全模式字为第三安全模式字；

当待检测参数满足第四预设设备异常准则时，生成的卫星的当前时刻安全模式字为第四安全模式字；

当待检测参数满足第五预设设备异常准则时，生成的卫星的当前时刻安全模式字为第五安全模式字。

4.根据权利要求1所述的分级整星自主应急管理方法，其特征在于，所述从预设的多个分级应急管理模式中，选择与所述当前时刻安全模式字相匹配的当前级应急管理模式，包括：

将所述当前时刻安全模式字分别与所述多个分级应急管理模式所对应的模式字进行逻辑“与”操作，得到匹配结果；

根据所述匹配结果，选择与所述当前时刻安全模式字相匹配的当前级应急管理模式。

5.根据权利要求1所述的分级整星自主应急管理方法，其特征在于，所述多个分级应急管理模式，按照卫星的异常严重程度从低至高依次包括：任务终止模式、链路关闭模式、时统停止模式、最小功耗模式和电池保护模式；

任务终止模式，包括：一级安全指令序列；

链路关闭模式，包括：一级安全指令序列和二级安全指令序列；

时统停止模式，包括：一级安全指令序列、二级安全指令序列和三级安全指令序列；

最小功耗模式，包括：一级安全指令序列、二级安全指令序列、三级安全指令序列和四级安全指令序列；

电池保护模式，包括：一级安全指令序列、二级安全指令序列、三级安全指令序列、四级安全指令序列和五级安全指令序列。

6.根据权利要求5所述的分级整星自主应急管理方法，其特征在于，所述执行所述当前级应急管理模式所对应的安全指令序列，包括：

分步执行所述当前级应急管理模式下的各级安全指令序列；

当所述当前级应急管理模式下的任一级安全指令序列执行完成时，对卫星的状态进行检测，确定卫星状态；其中，若卫星处于正常状态，则结束流程；若卫星仍处于异常状态，则继续执行下一级的安全指令序列。

7.根据权利要求5所述的分级整星自主应急管理方法，其特征在于，所述多个分级应急管理模式，还包括：正常模式；

各个应急管理模式分别对应一模式字；其中，各个应急管理模式对应的模式字均采用4个字节的长度表示，相邻两个应急管理模式的模式字相差2个比特。

8.根据权利要求7所述的分级整星自主应急管理方法，其特征在于，还包括：

若从预设的多个分级应急管理模式中选择的与所述当前时刻安全模式字相匹配的当前级应急管理模式为正常模式，则结束流程。

9.根据权利要求1所述的分级整星自主应急管理方法，其特征在于，还包括：

当选择与所述当前时刻安全模式字相匹配的当前级应急管理模式后，在预设时间内，禁止卫星进入其他应急管理模式。

10.一种分级整星自主应急管理系统，其特征在于，包括：

确定模块，用于根据实时采集的星上各设备的遥测包，确定卫星的异常状态，并生成卫星的当前时刻安全模式字；

匹配模块，用于从预设的多个分级应急管理模式中，选择与所述当前时刻安全模式字相匹配的当前级应急管理模式；

执行模块，用于执行所述当前级应急管理模式所对应的安全指令序列，对卫星进行应急管理；其中，所述当前级应急管理模式所对应的安全指令序列嵌套有上一级应急管理模式所对应的安全指令序列。