CN109189042B - 一种卫星在轨自主故障处理方案 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种卫星在轨自主故障处理方案，其包括步骤1)判断卫星在轨运行故障类型；和步骤2)针对所述故障类型进行故障处理。

Description

一种卫星在轨自主故障处理方案
技术领域
本申请涉及卫星在轨自主运行管理软件方案，即针对卫星在轨不同层面可能出现的故障，提出相应的自主处理的技术方案。该方案可提高在轨卫星单机或系统出现故障处理的效率，减少卫星故障损失，极大地减少地面人员的抢救成本。
背景技术
随着工业级器件在航天系统的应用，卫星电子学功能越来越复杂，卫星在轨故障出现的频率越来越高。卫星在轨出现的故障，多数采用地面设计人员分析后指令处理恢复。
卫星在轨运行一般由地面测控中心进行监测维护，卫星用户上注任务数据完成卫星任务，卫星设计者负责卫星故障分析和测控中心协同完成故障处理。卫星出现故障时，通常的处理时间较长。首先需要测控中心通知设计方，设计方根据遥测进行分析，确定故障原因，提出故障处理办法，再由测控中心完成故障处理操作。并且在此期间，通知用户，暂停执行任务。此外，卫星故障处理存在出境时间长，入境时间短，地面处理周期较长，容易耽误故障处理操作。可见卫星在轨故障人工处理，流程较多，牵涉面较广，周期长，所以对状态明确的卫星故障具备自主处理能力的需求迫切。
针对卫星故障，现有文献有提出智能故障诊断和智能故障处理的技术，但偏重理论，对实际的工程没有可行的技术方案。
因此，本领域仍然需要一种可实施的，流程简单的卫星在轨自主故障处理方案。
发明内容
本申请之目的在于提供一种卫星在轨自主故障处理方案。
本申请提供一种卫星在轨自主故障处理方案，其包括步骤1)判断卫星在轨运行故障类型；和步骤2)针对所述故障类型进行故障处理；
其中所述步骤1)的故障类型包括任务输入层故障，卫星系统层故障，和单机层故障；
其中当注入任务数据包后，如果任务数据包有效性遥测显示为无效，则判定为任务输入层故障；
其中当卫星工作模式遥测显示进入“安全模式”时，则判定为卫星系统层故障；
其中当单机状态遥测显示为“异常”时，则判定为单机层故障；
其中当发生任务输入层故障时，在步骤2)中仅在上注任务包满足以下条件时认为任务包有效：(1)上注任务包中姿态机动范围在阈值范围内；(2)上注任务包格式正确；(3)上注任务包执行时间与已有任务无冲突；和(4)上注任务执行间隔在设定阈值范围外；
其中当发生卫星系统层故障时，按故障类别进行故障处理；
其中所述卫星系统层故障包括无轨道故障、姿控安全模式、能源减载模式、星务复位或切机；
其中所述无轨道故障的处理方案包括以下步骤：(1)置任务数据包无效，任务指向和指令取消；(2)姿控进入帆板对日模式；(3)关闭任务相关单机；和(4)关闭轨控单机；
其中所述能源减载模式的处理方案包括以下步骤：(1)置任务数据包无效，任务指向和指令取消；(2)姿控进入帆板对日模式；(3)热控进入安全模式；(4)关闭任务相关单机；和(5)关闭轨控单机。
其中所述姿控安全模式的处理方案包括以下步骤：(1)置任务数据包无效，任务指向和指令取消；(2)姿控进入帆板对日模式；(3)热控进入安全模式；(4)关闭任务相关单机；(5)关闭轨控单机；和(6)陀螺重启。
其中所述星务复位或切机的处理方案包括以下步骤：(1)关闭任务相关单机；(2)关闭轨控单机开关；和(3)热控进入安全模式。
其中当发生单机层故障时，在步骤2)按照以下步骤进行处理：(1)根据判据判断单机是否处于异常状态；(2)若为异常状态超过阈值时间，则进行重启操作；(3)重启操作完成后一段时间内不再进行重启。
与现有技术相比，本申请的有益效果在于其流程简单，可实施性强。
附图说明
图1是本申请的故障处理层次的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图以及本申请的实施例，对本申请的技术方案进行清楚和完整的描述。
卫星在轨运行出现故障类型主要有三种。一是任务输入层故障，即地面任务规划错误，导致卫星执行了错误的任务；二是卫星系统层故障，即地面注入数据错误，导致卫星系统进入安全模式；三是单机层故障，即受在轨空间环境影响，卫星单机出现故障，不能正常工作。针对以上三个方面的故障，分析故障机理，提出在轨自主处理故障方案。
具体而言，当注入任务数据包后，任务数据包有效性遥测如果显示无效，则判定为任务输入层故障；当卫星工作模式遥测显示进入“安全模式”，则判定为卫星系统层故障；当单机状态遥测显示“异常”，则判定为单机层故障。
对所述三方面的故障进行处理也同样区分三类处理方式。一是任务输入层故障处理；二是卫星系统层故障处理；三是单机层故障处理。具体见图1。
(一)任务输入层故障处理策略
任务自主故障处理主要针对上注任务包的有效性检验，判定任务是否合理。上注任务包满足以下条件认为有效可执行，否则置任务包无效，不执行任务。
(1).上注任务包中姿态机动范围在阈值范围内；
(2).上注任务包格式正确；
(3).上注任务包执行时间与已有任务无冲突；
(4).上注任务执行间隔在设定阈值范围外。
(二)卫星系统层故障处理策略
卫星系统层故障是指卫星的某个分系统功能异常导致卫星任务系统不能正常工作。卫星系统层故障主要有无轨道故障、姿控安全模式、能源减载模式、星务复位或切机。
1)轨道进入无轨道模式
卫星GPS故障或注入轨道数据无效，导致卫星进入无轨道模式。进入无轨道模式的判断依据包括：卫星GPS单机数据无效；或注入轨道数据无效。卫星执行任务需要轨道数据，无轨道数据会直接导致任务的中断，无轨道的故障处理具体处理如下。
(1).置任务数据包无效，任务指向和指令取消；
(2).姿控进入帆板对日模式；
(3).关闭任务相关单机；
(4).关闭轨控单机。
2)能源进入减载模式
卫星能源进入减载模式，是卫星电池电量较低的保护模式。能源进入减载模式的具体处理措施如下。
(1).置任务数据包无效，任务指向和指令取消；
(2).姿控进入帆板对日模式；
(3).热控进入安全模式；
(4).关闭任务相关单机；
(5).关闭轨控单机。
3)姿控进入安全模式
姿控分系统出现故障，无法完成任务姿态指向功能，进入姿控安全模式。姿控进入安全模式的判据如下所述。
(1).卫星三轴姿态定姿失败；
(2).卫星角速度超过阈值；
(3).正常工作的反作用轮少于三个。
姿控进入安全模式的具体处理措施如下。
(1).置任务数据包无效，任务指向和指令取消；
(2).姿控进入帆板对日模式；
(3).热控进入安全模式；
(4).关闭任务相关单机；
(5).关闭轨控单机；
(6).陀螺重启。
4)星务复位切机处理
星务计算机或星务软件出现故障，星务复位或切机，具体处理措施如下。
(1).关闭任务相关单机；
(2).关闭轨控单机开关；
(3).热控进入安全模式。
(三)单机层故障处理策略
单机层故障是指单机出现异常，如电流增大，无遥测返回，数据错误等。单机出现故障的处理措施如下。
(1).首先根据判据判断单机是否处于异常状态；
(2).若为异常状态超过阈值时间，则进行重启操作；
(3).重启操作完成后一段时间内不再进行重启；
其中单机异常状态的判据有以下三种。
(1).单机遥测无返回；星务计算机有单机遥测数据请求，单机遥测数据无返回。
(2).单机电流异常；单机电流检测到超过正常值的2倍，则判定电流异常。
(3).单机数据出现校验错误；单机遥测数据内容和校验位不匹配，则判定单机数据校验错误。
上述对实施例的描述是为了便于本技术领域的普通技术人员能理解和应用本申请。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必付出创造性的劳动。因此，本申请不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本申请披露的内容，在不脱离本申请范围和精神的情况下做出的改进和修改都本申请的范围之内。

Claims (1)

1.一种卫星在轨自主故障处理方案，其特征在于，所述方案包括步骤1)判断卫星在轨运行故障类型；和步骤2)针对所述故障类型进行故障处理，其中所述步骤1)的故障类型包括任务输入层故障、卫星系统层故障、和单机层故障，并且其中当注入任务数据包后，如果任务数据包有效性遥测显示为无效，则判定为任务输入层故障，并且当卫星工作模式遥测显示进入“安全模式”时，则判定为卫星系统层故障，并且当单机状态遥测显示为“异常”时，则判定为单机层故障；
其中任务输入层故障处理策略包括针对上注任务包的有效性检验，其中上注任务包满足以下条件认为有效可执行，否则置任务包无效，不执行任务：
(1).上注任务包中姿态机动范围在阈值范围内；
(2).上注任务包格式正确；
(3).上注任务包执行时间与已有任务无冲突；
(4).上注任务执行间隔在设定阈值范围外；
其中所述卫星系统层故障包括无轨道故障、姿控安全模式、能源减载模式、星务复位或切机，其中：
所述无轨道故障的处理方案包括以下步骤：
(1)置任务数据包无效，任务指向和指令取消；
(2)姿控进入帆板对日模式；
(3)关闭任务相关单机；和
(4)关闭轨控单机；
所述能源减载模式的处理方案包括以下步骤：
(1)置任务数据包无效，任务指向和指令取消；
(2)姿控进入帆板对日模式；
(3)热控进入安全模式；
(4)关闭任务相关单机；和
(5)关闭轨控单机；
所述姿控安全模式的处理方案包括以下步骤：
(1)置任务数据包无效，任务指向和指令取消；
(2)姿控进入帆板对日模式；
(3)热控进入安全模式；
(4)关闭任务相关单机；
(5)关闭轨控单机；和
(6)陀螺重启；
所述星务复位或切机的处理方案包括以下步骤：
(1)关闭任务相关单机；
(2)关闭轨控单机开关；和
(3)热控进入安全模式；
其中单机层故障处理策略包括：
(1)根据判据判断单机是否处于异常状态；
(2)若为异常状态超过阈值时间，则进行重启操作；
(3)重启操作完成后一段时间内不再进行重启。
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