CN108427394B - 航天器安全模式分析方法和分析系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种航天器安全模式分析方法，包括以下步骤：a.确定影响航天器安全的故障模式；b.将故障模式导致的故障后果分类，并对不同故障模式的处置方法进行分类；c.根据故障后果分类和故障处置方法的处置结果，对航天器的功能降级划分，按照航天器的任务，将航天器功能逐级分解为多个不同级别的子功能；d.确定不同级别功能的安全模式，并确定能够处置到最小级别功能的安全模式的处置程序；e.故障出现时，根据故障后果，航天器自动进行功能降级和故障处置，处置到相应的安全模式状态；f.对进入安全模式的故障进行诊断和处置。根据本发明的航天器安全模式分析方法减少了安全模式的种类，提高了设计效率，提高了航天器自主执行的可靠性。

Description

航天器安全模式分析方法和分析系统

技术领域

本发明涉及航天器安全性设计领域，尤其涉及一种航天器安全模式分析方法和航天器安全模式的分析系统。

背景技术

航天器在轨运行过程中，可能出现各种故障，航天器出现故障时，可能发生在测控区以外的区域，对于影响航天器平台正常工作，同时处置实时性要求较高的故障，如果不能立即进行自主处置，航天器可能由于故障的蔓延导致航天器其它功能，甚至整个航天器的功能丧失，因此出现这种故障后，航天器需要能自动进行处置，进行一系列的操作和控制，使飞行器转入相对稳定和相对安全的工作状态。在故障排除后，飞行器可以通过地面指令，恢复到正常工作状态。传统的安全模式设计方法弊端在于：

(1)安全模式只是针对个别的故障，没有从任务或者功能的角度对导致的故障进行归类，使得安全模式的设置繁多，无形中降低了飞行器自主执行可靠性；

(2)针对故障，只是进行了单一的安全模式设置，没有对此故障出现后安全模式进行等级划分，因此在飞行器自动处置的过程中，如果故障消失，单一的处置方法将会牺牲飞行器部分功能。

发明内容

本发明的一个目的在于解决上述问题，提供一种航天器安全模式分析方法及实现该方法的分析系统。

为实现上述目的，本发明提供一种航天器安全模式分析方法，包括以下步骤：

a.确定影响航天器安全的故障模式；

b.将故障模式导致的故障后果分类，并对不同故障模式的处置方法进行分类；

c.根据故障后果分类和故障处置方法的处置结果，对航天器的功能降级划分，然后按照航天器的任务，将航天器功能逐级分解为多个不同级别的子功能；

d.确定不同级别功能的安全模式，并确定能够处置到最小级别功能的安全模式的处置程序；

e.故障出现时，根据故障后果，航天器自动进行功能降级和故障处置，处置到相应的安全模式状态；

f.对进入安全模式的故障进行诊断和处置。

根据本发明的一个方面，在所述d步骤中，最小级别功能的安全模式需保证航天器具备功能包括：遥测功能、遥控功能、保证平台设备工作热环境功以及姿态控制功能。

根据本发明的一个方面，在所述d步骤中，所述处置程序按照将航天器设置到不同级别的安全模式进行分块编写，并将相对重要的功能进行降级处置的处置模块编写在处置程序中相对靠后的位置。

根据本发明的一个方面，在所述d步骤中，出现故障时，处置程序逐级撤销故障对应安全模式中的功能，然后进入下级安全模式，直至进入最小级别功能的安全模式。

根据本发明的一个方面，在所述e步骤中，在故障处置过程中，需实时采集数据，判断故障是否消失。

根据本发明的一个方面，故障消失时，关闭当前功能处置程序的处置模块，停止后续处置程序的执行。

根据本发明的一个方面，在所述f步骤中，故障进入安全模式后，航天器维持当前的安全模式，进入测控区后，地面根据存储记录的数据和实时遥测数据进行故障的诊断和处置。

为实现上述目的，本发明提供一种实现所述航天器安全模式的分析方法的航天器安全模式的分析系统，包括：

数据采集设备，用于采集航天器飞行状态数据；

数据存储器，存储所述数据采集设备采集的所述状态数据；

指令发送设备，发送故障处置指令

功能终端，接收并执行所述指令发送设备发出的所述故障处置指令；

中心处理器，用于接收并融合所述数据采集设备采集的所述状态数据，判断是否发生故障；控制所述指令发送设备向所述功能终端发送所述故障处置指令；控制所述数据存储器对故障数据进行记录。

根据本发明的一个方案，通过将故障模式产生的后果进行分类，针对不同的故障，设置为同一种安全模式，减少了安全模式的种类，提高了设计效率；同时本发明把安全模式进行等级划分，并且在飞行器自动处置的过程中，对故障是否消失进行判断，如果故障消失，则不在对飞行器功能进行降级设置，解决了单一处置方法造成的可能牺牲飞行器部分功能的问题。

根据本发明的一个方案，安全模式可以针对所有故障，从航天器的任务或者功能的角度对出现的故障进行分类，使得安全模式设置数量少，提高了航天器自主执行的可靠性。

根据本发明的一个方案，针对故障，对安全模式进行等级划分，在航天器自动处置的过程中，如果故障消失，处置方法可以保护航天器的运行功能。

根据本发明的分析系统，结构简单，可对故障进行分类，提高了航天器自主执行的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示意性表示根据本发明的航天器安全模式分析方法的流程图；

图2示意性表示根据本发明的航天器功能降级划分确定安全模式的结构图；

图3示意性表示根据本发明的一种实施方式的能够处置到最小级别功能的安全模式的处置程序处置故障的流程图；

图4示意性表示根据本发明的一种实施方式的航天器自动进行功能降级，处置到相应的安全模式状态的流程图；

图5示意性表示根据本发明的一种实施方式的能够实现航天器安全模式分析方法的航天器安全模式分析系统的系统组成图。

具体实施方式

此说明书实施方式的描述应与相应的附图相结合，附图应作为完整的说明书的一部分。在附图中，实施例的形状或是厚度可扩大，并以简化或是方便标示。再者，附图中各结构的部分将以分别描述进行说明，值得注意的是，附图中未示出或未通过文字进行说明的元件，为所属技术领域中的普通技术人员所知的形式。

此处实施例的描述，有关方向和方位的任何参考，均仅是为了便于描述，而不能理解为对本发明保护范围的任何限制。以下对于优选实施方式的说明会涉及到特征的组合，这些特征可能独立存在或者组合存在，本发明并不特别地限定于优选的实施方式。本发明的范围由权利要求书所界定。

图1示意性表示根据本发明的航天器安全模式分析方法的流程图。如图1所示，根据本发明的航天器安全模式分析方法包括以下步骤：

a.确定影响航天器安全的故障模式；

b.将故障模式导致的故障后果分类，并对不同故障模式的处置方法进行分类；

c.根据故障后果分类和故障处置方法的处置结果，对航天器的功能降级划分，然后按照航天器的任务，将航天器功能逐级分解为多个不同级别的子功能；

d.确定不同级别功能的安全模式，并确定能够处置到最小级别功能的安全模式的处置程序；

e.故障出现时，根据故障后果，航天器自动进行功能降级和故障处置，处置到相应的安全模式状态；

f.对进入安全模式的故障进行诊断和处置。

根据本发明的一种实施方式，确定影响航天器安全、并且需要进行实时处置的故障模式，确定的过程中需要考虑航天器测控支持情况以及地面的实际综合判读时间。

根据本发明的一种实施方式，将不同故障导致的后果分类，并对不同故障模式的处置方法进行分类。对处置方法进行分类是为了尽量减少处置方法，使得一种处置方法能够应对多种故障模式。

图2示意性表示根据本发明的航天器功能降级划分确定安全模式的结构图。根据本发明的一种实施方式，按照航天器的飞行任务，将航天器功能分为若干功能，每个功能再分为若干子功能，如此逐级分解，最终形成一个最小级别功能的安全模式。如图2所示，不同级别功能对应一个安全模式。在本实施方式中，安全模式是保证航天器自主飞行的功能的集合。最小级别功能安全模式需保证航天器具备功能包括：遥测功能、遥控功能、保证平台设备工作热环境功以及姿态控制功能。在最小级别功能安全模式的基础上再设置其他不同级别的安全模式，保证航天器其他功能的实现。

根据本发明的一种实施方式，航天器功能的降级划分是根据上述故障后果分类和故障处置方法的处置结果进行划分的。然后再按照航天器的任务对降级划分的功能进行子功能的分解。

图3示意性表示根据本发明的一种实施方式的能够处置到最小级别功能的安全模式的处置程序处置故障的流程图。如图3所示，在本实施方式中，编写将航天器设置到最小级别功能的安全模式的处置程序，此程序按照将航天器设置到不同级别的安全模式进行分块编写，并对相对重要的功能进行降级处置的处置模块编写在处置程序中相对靠后的位置执行。

出现故障时，处置程序逐级撤销故障对应安全模式中的功能，然后进入下级安全模式，直至进入最小级别功能的安全模式撤销最小级别功能的安全模式中的功能。

图4示意性表示根据本发明的一种实施方式的航天器自动进行功能降级，处置到相应的安全模式状态的流程图。如图4所示，在本实施方式中，航天器根据预设的故障出现判据，判断故障是否出现。故障出现时，航天器自动进行功能降级处置，按照安全模式n到最小安全模式自动进行功能降级处置，在处置的过程中实时采集数据，判断故障是否消失，根据情况将航天器设置到相应的安全模式状态，如果消失，则关闭当前功能降级处置程序的处置模块，停止后续处置程序的执行。

根据本发明的一种实施方式，在上述f步骤中，故障进入安全模式后，航天器维持当前的安全模式，进入测控区后，地面根据存储记录的数据和实时遥测数据进行故障的诊断和处置。

图5示意性表示根据本发明的一种实施方式的能够实现航天器安全模式分析方法的航天器安全模式分析系统的系统组成图。根据本发明的航天器安全模式分析系统包括数据采集设备1、数据存储器2、指令发送设备3、功能终端4和中心处理器5。在本实施方式中，数据采集设备1用于采集航天器飞行状态数据，即航天器进行飞行任务时，航天器的飞行状态的所有数据均由数据采集设备1采集。数据存储器2用于存储数据采集设备1采集到的航天器飞行状态的数据，当然包括正常飞行状态的数据和故障时飞行状态的数据。指令发送设备3用于发送故障处置指令，即当航天器出现故障时，指令发送设备3会触发故障处置指令使得处置程序对故障进行处理。功能终端4用于接收并执行指令发送设备3发出的故障处置指令，即指令发送设备3发出故障处置指令后，由功能终端4对故障进行处理，功能终端4中具有处置故障的处置程序。

在本实施方式中，中心处理器5用于接收并融合数据采集设备1采集的航天器飞行状态数据，判断是否发生故障；并且控制指令发送设备3向功能终端4发送故障处置指令；同时控制数据存储器2对故障数据进行记录。根据本发明的分析系统，结构简单，可对故障进行分类，提高了航天器自主执行的可靠性。

根据本发明的上述方法，通过将故障模式产生的后果进行分类，针对不同的故障，设置为同一种安全模式，减少了安全模式的种类，提高了设计效率；同时本发明把安全模式进行等级划分，并且在飞行器自动处置的过程中，对故障是否消失进行判断，如果故障消失，则不在对飞行器功能进行降级设置，解决了单一处置方法造成的可能牺牲飞行器部分功能的问题。

根据本发明的上述方法，安全模式可以针对所有故障，从航天器的任务或者功能的角度对出现的故障进行分类，使得安全模式设置数量少，提高了航天器自主执行的可靠性。

根据本发明的上述方法，针对故障，对安全模式进行等级划分，在航天器自动处置的过程中，如果故障消失，处置方法可以保护航天器的运行功能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (7)

1.一种航天器安全模式分析方法，包括以下步骤：

a.确定影响航天器安全的故障模式；

b.将故障模式导致的故障后果分类，并对不同故障模式的处置方法进行分类；

c.根据故障后果分类和故障处置方法的处置结果，对航天器的功能降级划分，然后按照航天器的任务，将航天器功能逐级分解为多个不同级别的子功能；

d.确定不同级别功能的安全模式，并确定能够处置到最小级别功能的安全模式的处置程序；

e.故障出现时，根据故障后果，航天器自动进行功能降级和故障处置，处置到相应的安全模式状态；

f.对进入安全模式的故障进行诊断和处置；

在所述d步骤中，所述处置程序按照将航天器设置到不同级别的安全模式进行分块编写，并将相对重要的功能进行降级处置的处置模块编写在处置程序中相对靠后的位置。

2.根据权利要求1所述的航天器安全模式分析方法，其特征在于，在所述d步骤中，最小级别功能的安全模式需保证航天器具备功能包括：遥测功能、遥控功能、保证平台设备工作热环境功以及姿态控制功能。

3.根据权利要求1所述的航天器安全模式分析方法，其特征在于，在所述d步骤中，出现故障时，处置程序逐级撤销故障对应安全模式中的功能，然后进入下级安全模式，直至进入最小级别功能的安全模式。

4.根据权利要求1所述的航天器安全模式分析方法，其特征在于，在所述e步骤中，在故障处置过程中，需实时采集数据，判断故障是否消失。

5.根据权利要求4所述的航天器安全模式分析方法，其特征在于，故障消失时，关闭当前功能处置程序的处置模块，停止后续处置程序的执行。

6.根据权利要求1所述的航天器安全模式分析方法，其特征在于，在所述f步骤中，故障进入安全模式后，航天器维持当前的安全模式，进入测控区后，地面根据存储记录的数据和实时遥测数据进行故障的诊断和处置。

7.一种实现权利要求1至6中任一项所述的航天器安全模式分析方法的航天器安全模式分析系统，其特征在于，包括：

数据采集设备，用于采集航天器飞行状态数据；

数据存储器，存储所述数据采集设备采集的所述状态数据；

指令发送设备，发送故障处置指令

功能终端，接收并执行所述指令发送设备发出的所述故障处置指令；

中心处理器，用于接收并融合所述数据采集设备采集的所述状态数据，判断是否发生故障；控制所述指令发送设备向所述功能终端发送所述故障处置指令；控制所述数据存储器对故障数据进行记录。