CN110244549A - 一种卫星控制系统的控制模式智能管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种卫星控制系统的控制模式智能管理方法，所述智能管理方法包括：S1、根据执行不同任务所需的不同功能对控制模式进行筛选，得到相应的功能类；S2、按照任务的执行顺序对所述功能类进行分级，并以所述功能类为单位分别对每个功能类中的控制模式进行分级；S3、对分级后的功能类中不同等级的控制模式标记故障条件，得到被标控制模式；S4、基于所述被标定控制模式设计控制系统中控制模式的切换逻辑，用以在当前的控制模式发生故障时进行切换。

Description

一种卫星控制系统的控制模式智能管理方法

技术领域

本发明涉及卫星安全控制领域，特别是涉及一种卫星控制系统的控制模式智能管理方法。

背景技术

卫星长期在轨飞行，受到复杂的空间环境干扰，以及经常面临各类设备、总线不同类型的故障。卫星故障类型多种多样、危害程度多种多样，有些故障一段时间会自动恢复，有些故障致命而有些故障危害性小。对控制系统而言，为了应对这些故障类型，通常会设计多种导航模式和多种控制模式。在某种故障模式下，有些导航模式或控制模式无法正常工作，这时，控制系统就需要结合实际的故障进行模式管理或切换。由于故障类型多，控制系统模式多，如何科学系统的管理这些模式对于增加卫星的可靠性、延长卫星的使用寿命有重要的意义。

目前关于卫星控制系统管理方法主要分为两个层面，一个是设备级，另一个是系统级。对于设备级，对控制系统的组成设备进行备份替代。比如，对于常用的敏感器陀螺、地球敏感器、太阳敏感器、星敏感器、磁强计，当其中某些设备出现故障时，设备内部的冗余设计尽最大限度的保证设备能正常工作，当故障级别较高无法继续正常工作时，切换到备份整机。如果备份整机能够正常工作，则使用该备份整机；如果不能，则考虑再次切回到主份整机或者直接标记该设备故障。对于系统级，当设备级出现设备故障时，则寻求是否存在能够替代该设备功能的另外设备。如果存在另外设备能够弥补故障设备带来的功能缺失，则使用另外设备；不然，则需要更换导航模式或控制模式，采用其他的导航算法或控制算法实现卫星控制系统的正常工作。

综上可知，现有技术中卫星控制系统管理方法存在的问题主要是只能简单的处理有限的控制系统模式，当控制系统模式种类繁多庞杂时，如何有效的科学的管理这些控制模式，甚至智能实时的优化升级管理方法，是目前的难点所在。因此，迫切需要提供一种卫星控制系统的控制模式智能管理方法，来有效避免由于系统或设备故障对卫星带来的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种卫星控制系统的控制模式智能管理方法，以解决上述问题。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种卫星控制系统的控制模式智能管理方法，所述智能管理方法包括：

S1、根据执行不同任务所需的不同功能对控制模式进行筛选，得到相应的功能类；

S2、按照任务的执行顺序对所述功能类进行分级，并以所述功能类为单位分别对每个功能类中的控制模式进行分级；

S3、对分级后的功能类中不同等级的控制模式标记故障条件，得到被标控制模式；

S4、基于所述被标定控制模式设计控制系统中控制模式的切换逻辑，用以在当前的控制模式发生故障时进行切换。

优选地，所述智能管理方法还包括：

S5、利用针对所述被标控制模式设计可信度调整原则，在当前的控制模式发生故障时修改其所在功能类中控制模式的等级。

优选地，所述可信度调整原则：

若在当前选择的控制模式下发生故障，降低当前控制模式的可信度，并调整当前选择的控制模式的等级，用以为逻辑切换提供判断条件。

优选地，步骤S1进一步包括：

根据卫星可执行的任务确定执行每种任务所需具备的功能；

基于对执行第m个任务所需具备的功能选取适用于执行该任务的控制模式组成功能类，并将其标记为功能类m；

其中m为正整数。

优选地，步骤S2进一步包括：

确定各项任务的执行顺序，并将m个功能类分为相应的m级，

其中，m值越小对应的功能类的级别越高；

对第m级功能类中的控制模式按照初始可信度由高到低进行执行顺序的排序，将第m级功能类中的第n个控制模式设定为第mn级控制模式，

其中，所述初始可信度为预先对控制模式的性能进行评估后所设定的等级排序标准，n为正整数，n值越小对应的控制模式的级别越高。

优选地，步骤S3进一步包括：

一一确定所述第m级功能类中的第mn级控制模式的故障条件并标定，以获得所述被标控制模式。

优选地，所述故障条件包括：设备故障、数据不充分、当前状态超出控制模式限度中的至少一种。

优选地，所述切换逻辑为：

功能类执行顺序：优先根据所述功能类的等级由高到低的顺序逐级执行，其中当执行任务顺序需要更改时，将要执行的功能类等级提高优先执行；

对于每个功能类中的控制模式执行顺序：优先根据当前的功能类中控制模式的等级由高到低逐级执行。

本发明的有益效果如下：

本发明所述技术方案给出一种卫星控制系统的控制模式智能管理方法，通过科学系统的对控制模式进行分类分级，智能实时的修正模式可信度系数，设计模式切换原则，实现复杂多种控制模式的科学管理。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1示出本实施例中卫星控制系统的控制模式智能管理方法的流程图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

在本发明的一个实施例中公开了一种卫星控制系统的控制模式智能管理方法，能够解决现有技术中卫星控制系统管理方法存在的问题，有效避免由于系统或设备故障对卫星带来的影响。如：现有技术中的方法只能简单的处理有限的控制系统模式等，在当控制系统模式种类繁多庞杂时，便无法有效的科学的管理这些控制模式，也不能智能实时的优化升级管理方法，解决了目前的难点所在。

如图1所示，本实施例中的所述智能管理方法的设计思路采用先对控制模式的分类分级，然后确定各个控制模式故障条件对其进行标记，最后设计控制模式切换逻辑用以对当前的控制模式进行切换，保证任务的顺利进行。具体的，智能管理方法包括：S1、根据执行不同任务所需的不同功能对控制模式进行筛选，得到相应的功能类；S2、按照任务的执行顺序对所述功能类进行分级，并以所述功能类为单位分别对每个功能类中的控制模式进行分级；S3、对分级后的功能类中不同等级的控制模式标记故障条件，得到被标控制模式；S4、基于所述被标定控制模式设计控制系统的控制模式切换逻辑，用以在当前的控制模式发生故障时进行切换。

在一个更优选的实施例中，为避免已发生故障的控制模式重复被选择，还可智能化的对发生故障的控制模式进行登记，并调整分类后每类中控制模式的等级，所述智能管理方法还包括：S5、利用针对所述被标控制模式设计可信度调整原则，在当前的控制模式发生故障时修改其所在功能类中控制模式的等级。其中，所述可信度调整原则：若在当前选择的控制模式下发生故障，降低当前控制模式的可信度，并调整当前选择的控制模式的等级，用以为逻辑切换提供判断条件。

针对上述实施例，所述步骤S1进一步包括：根据卫星可执行的任务确定执行每种任务所需具备的功能，然后根据该功能选出能够实现该任务的控制模式，其中上述控制模式能够在执行任务的同时兼具完成航天器(卫星等)的基本功能。每个控制模式均含有固定的设备组成和算法组成。对执行第m个任务所需具备的功能选取适用于执行该任务的控制模式后，将这些控制模式组成功能类，并将其标记为功能类m，其中m为正整数。

针对上述实施例，在所述步骤S2中，航天器可执行的任务有很多，在进行管理时，基于需要执行的任务清单中的功能类进行排序即可，其级别按照排序进行定级。如：需要全执行上述m个任务时，首先根据任务的需要确定各项任务的执行顺序，并将需要执行的m个功能类分为相应的m级，其中m值越小，所述功能类的级别越高，即功能类1为最高级，功能类m为末级。然后分别对第1级功能类到第m级功能类中的控制模式按照初始可信度由高到低进行执行顺序的排序，将每级功能类中的第n个控制模式设定为第mn级控制模式，记为控制模式mn，其中所述初始可信度为预先对控制模式的性能进行评估后所设定的等级排序标准，n为正整数，n值越小，控制模式的级别越高。

针对上述实施例，所述步骤S3进一步包括：一一确定所述第m级功能类中的第mn级控制模式的故障条件并标定，以获得所述被标控制模式。其中，所述故障条件包括：设备故障、数据不充分、当前状态超出控制模式限度等故障中的至少一种。由于其故障种类不同，同时每种控制模式的测量精度、稳定性也有不同，因此在对每一功能类中的控制模式进行定级时需要综合考虑，并对其中的控制模式标记有初始可信度，该初始可信度与其等级相对应。由此，步骤S5中对可信度进行调整时会对其初始可信度进行下调或上调，相应的使其等级也下调直至排至末端或上调直至排至最高级或不变，而其他等级的顺序则部分或全部进行调整(包括上调或下调或不变)。该可信度调整原则仅针对同一功能类中的控制模式进行可信度调整，以供后续等级顺序做调整。

针对上述实施例，所述切换逻辑为：1)功能类执行顺序：优先根据所述功能类的等级由高到低的顺序逐级执行，其中当执行任务顺序需要更改时，将要执行的功能类等级提高优先执行；2)对于每个功能类中的控制模式执行顺序：优先根据当前的功能类中控制模式的等级由高到低逐级执行。针对进行控制模式的切换时，若当某一功能类中所有控制模式均发生故障无法完成，或者执行到其中之一控制模式完成了该功能类所能完成的任务后，即会进行功能类等级的切换。优选地，所述执行过程还可根据实际需要进行切换调整，若对一项任务清单中的任务执行顺序进行后续调整，新指令进入时，则会依据新指令中的调整顺序去执行。

在另一个更为具体的实施例中，一种卫星控制系统模式智能管理方法的具体步骤为：

1)分类分级控制模式：在按照控制模式的功能对控制模式进行分类，每个控制模式均含有固定的设备组成和算法组成。然后对功能进行分级，令功能级别顺序为：功能类1，功能类2，…，功能类m；再对每个功能内部的控制模式进行分级。此时有：

功能类1：控制模式11，控制模式12，…，控制模式1n

功能类2：控制模式21，控制模式22，…，控制模式2n

…

功能类m：控制模式m1，控制模式m2，…，控制模式mn

2)确定控制模式标记故障条件

对每个控制模式进行故障条件规定，比如对控制模式mn，它的故障条件为某些设备故障、某些数据不充分或当前状态超出控制模式限度等等。

3)设计控制模式切换逻辑

首先按照功能级别从高到低的方式进行逻辑切换设计，在每个功能之中，按照其中的控制模式级别从高到底进行逻辑切换设计。当某个控制模式故障时，则按照切换逻辑进行切换。在其中一项任务完成后也会进行功能级别的切换，将下一项任务切换至最高级，已完成的任务对应的功能类级别排至末端。

4)设计控制模式可信度调整原则

按照一定的原则对控制模式可信度进行重新调整，进而调整其级别。比如按照正常工作持续时间进行评价，当正常工作持续时间较长时，增加其可信度系数。由于每个控制模式被选中后均会进行可信度更新，在原可信度基础上加上t_mn，覆盖之前的可信度(包括若为首次更新，则修改的是初始可信度)，则有：

r_mn＝r_mn+t_mn

上式中，r_mn表示可信度,t_mn表示每个工作周期工作持续时间所带来的可信度变化量。

本发明公开了卫星控制系统模式智能管理方法，对设计流程正常进行详细描述，通过科学系统的对控制模式进行分类分级，智能实时的修正模式可信度系数，设计模式切换原则，实现复杂多种控制模式的科学管理。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (8)

1.一种卫星控制系统的控制模式智能管理方法，其特征在于，所述智能管理方法包括：

S1、根据执行不同任务所需的不同功能对控制模式进行筛选，得到相应的功能类；

S2、按照任务的执行顺序对所述功能类进行分级，并以所述功能类为单位分别对每个功能类中的控制模式进行分级；

S3、对分级后的功能类中不同等级的控制模式标记故障条件，得到被标控制模式；

S4、基于所述被标定控制模式设计控制系统中控制模式的切换逻辑，用以在当前的控制模式发生故障时进行切换。

2.根据权利要求1所述的卫星控制系统的控制模式智能管理方法，其特征在于，所述智能管理方法还包括：

S5、利用针对所述被标控制模式设计可信度调整原则，在当前的控制模式发生故障时修改其所在功能类中控制模式的等级。

3.根据权利要求2所述的卫星控制系统的控制模式智能管理方法，其特征在于，所述可信度调整原则：

若在当前选择的控制模式下发生故障，降低当前控制模式的可信度，并调整当前选择的控制模式的等级，用以为逻辑切换提供判断条件。

4.根据权利要求1所述的卫星控制系统的控制模式智能管理方法，其特征在于，步骤S1进一步包括：

根据卫星可执行的任务确定执行每种任务所需具备的功能；

基于对执行第m个任务所需具备的功能选取适用于执行该任务的控制模式组成功能类，并将其标记为功能类m；

其中m为正整数。

5.根据权利要求4所述的卫星控制系统的控制模式智能管理方法，其特征在于，步骤S2进一步包括：

确定各项任务的执行顺序，并将m个功能类分为相应的m级，

其中，m值越小对应的功能类的级别越高；

对第m级功能类中的控制模式按照初始可信度由高到低进行执行顺序的排序，将第m级功能类中的第n个控制模式设定为第mn级控制模式，

其中，所述初始可信度为预先对控制模式的性能进行评估后所设定的等级排序标准，n为正整数，n值越小对应的控制模式的级别越高。

6.根据权利要求5所述的卫星控制系统的控制模式智能管理方法，其特征在于，步骤S3进一步包括：

一一确定所述第m级功能类中的第mn级控制模式的故障条件并标定，以获得所述被标控制模式。

7.根据权利要求6所述的卫星控制系统的控制模式智能管理方法，其特征在于，所述故障条件包括：设备故障、数据不充分、当前状态超出控制模式限度中的至少一种。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的卫星控制系统的控制模式智能管理方法，其特征在于，所述切换逻辑为：

功能类执行顺序：优先根据所述功能类的等级由高到低的顺序逐级执行，其中当执行任务顺序需要更改时，将要执行的功能类等级提高优先执行；

对于每个功能类中的控制模式执行顺序：优先根据当前的功能类中控制模式的等级由高到低逐级执行。