CN110865902B - 一种管道导航参考轨道存储上注诊断的批处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种卫星姿轨控分系统管道导航参考轨道存储上注诊断的批处理方法，该方法将参考轨道数据存储至星载计算机的EEPROM三份不同地址中，参考轨道数据按照CCSDS数据格式进行组帧，星载系统首先进行三取二诊断，诊断正常则时按照数据格式进行反解，三取二异常则自动修复异常数据包，之后对数据包进行反解，反解失败则给出异常状态，并停止管道导航。本发明软件复位或星载计算机断电后数据不丢失，且在轨期间更改参考轨道的所有过程均由软件批处理完成。本发明既可以用于地面试验时管道航道的参考轨道上注，也可以用于卫星在轨运行期间在不复位且不影响卫星姿态轨道控制的前提下完成参考轨道的上注。
Description
技术领域
本发明涉及卫星工程技术应用领域，具体涉及一种管道导航参考轨道存储上注诊断的批处理方法。
背景技术
在轨运行期间，有可能出现用户重访地面轨迹需求的变更，基于上述变更，需要更改管道导航中参考轨道点的位置、速度信息。由于参考轨道点位置速度信息数据量较大，且信息根据用户变更的需求需地面生成，因此需要上注参考轨道点的位置和速度信息。
参考轨道点位置速度信息数据量大，需要设计一种符合地面遥控注数准则的参考轨道数据包格式，且数据包上注后需要长期存储，由于EEPROM(Electrically ErasableProgrammable Read-Only Memory)是用户可更改的带电可擦可编程，掉电后数据不丢失的只读存储芯片。由于断电后存储的数据不会丢失，大量用于航天领域。因此采用EEPROM存储参考轨道信息。考虑到EEPROM在轨易发生单粒子翻转，对于长寿命的高可靠卫星，必须考虑对单粒子翻转的防护措施。
目前，针对姿轨控系统管道导航参考轨道存储上注诊断的批处理方法，尚未有公开的专利或论文等研究成果。针对参考轨道数据包的EEPROM单粒子翻转的防护措施，尚未有公开专利或论文等研究成果。
发明内容
本发明的目的是提供了一种卫星姿轨控分系统管道导航参考轨道存储上注诊断的批处理方法，该批处理方法既可以用于地面试验时管道航道的参考轨道上注，也可以用于卫星在轨运行期间在不复位且不影响卫星姿态轨道控制的前提下完成参考轨道的上注。该方法可靠性高，数据存储至EEPROM中三份区域，软件复位或星载计算机断电后数据不丢失，且在轨期间更改参考轨道的所有过程均由软件批处理完成。能够为管道导航提供高可靠的参考轨道数据输入。
为了达到上述目的，本发明提供了一种卫星姿轨控分系统管道导航参考轨道存储上注诊断的批处理方法；所述方法包含以下步骤：
S1：根据卫星的轨道特性，地面动力学进行仿真，得到一个回归周期的N个参考轨道采样点的地固系位置速度文件，所述地固系位置速度文件每行存储一个参考轨道采样点的参数，其中，所述参数为X位置、Y位置、Z位置、X速度、Y速度、Z速度；
S2：设计一种参考轨道数据包格式，所述数据包格式符合星载遥控注数包数据格式要求，每个参考轨道数据包能存储10个参考轨道采样点。数据包制作转换模块分析参考轨道采样点的地固系位置速度文件，批处理生成M个参考轨道数据包，M＝N/10+P，其中若N整除10，则P＝0；否则P＝1；
S3：注入新的参考轨道组序至星载系统，之后指令链遥控注入M个参考轨道数据包至星载系统，星载系统实时诊断遥控注入的M个参考轨道数据包，若注入错误，则给出异常状态，若注入正确，则根据起始地址存储至EEPROM三份参考轨道数据区；
S4：M个参考轨道数据包正确注入后，星载系统启动对参考轨道数据的诊断流程，对参考轨道数据进行三取二判断和数据包格式诊断，并给出当前诊断异常的序号及总的诊断状态，若地面开启自动写入功能，将出错的数据包进行自动修正；
S5：根据S4步骤中的总的诊断状态进行处理，当总的诊断状态正常时，开启管道导航功能，进行管道导航计算；否则根据当前诊断异常的序号重新注入该序号对应的参考轨道数据包，直至S4步骤中总的诊断状态完全正常。
较佳地，S2步骤中参考轨道数据包按照CCSDS数据格式进行组帧，得到通用遥控数据包格式：长度固定为256字节；其中，主导头6字节，校验和2字节，有效数据区248字节，有效数据区中分多个连续数据块。
较佳地，S3步骤中所述注入错误包含以下的至少一种情况：参考轨道包ID错、校验错、块个数错、组序错、序号错、EEPROM起始地址错。
较佳地，S4步骤中星载系统启动对参考轨道数据的诊断流程时，星载系统首先将所述参考轨道数据包以整包形式存放至EEPROM的三个不同区域。
较佳地，S4步骤中所述的三取二判断是指：以单个数据包为单位，随机抽取数据包中的数据进行三取二比对；
若数据包中三取二比对结果为两两均一致，则进一步检查其中一份数据包的ID包头、校验、参考轨道组序及序号诊断、EEPROM起始地址诊断；
若数据包三取二结果有一个与另外2个不一致，若地面开启自动写入功能，则自动修正该数据包；
较佳地，以诊断正常的数据包作为管道导航使用数据包，并给出其余两份数据包异常遥测，供地面处理。
较佳地，S5步骤中当总的诊断状态正常时，则管道导航数据包可用标志为True，开启管道导航功能，进行管道导航计算；否则管道导航数据包可用标志为False，禁止管道导航。
较佳地，S5步骤中诊断完最后一组参考轨道数据包后，自动跳转到第一组参考轨道，循环进行诊断。
较佳地，所述循环诊断在轨长期开启。
本发明取得如下有益效果：
针对姿轨控管道导航的参考轨道数据设计了一种遵循CCSDS数据格式及型号数据格式的参考轨道数据包格式，并根据设计的数据包格式生成了批处理工具，该工具可以将动力学仿真得到的参考轨道点的位置速度转换为多个参考轨道数据包。本发明提供了针对参考轨道数据包的EEPROM三份存储的方案，并提供了星载系统在轨参考轨道数据包循环综合诊断流程，确保参考轨道上注可靠且断电不丢失。
附图说明
图1是本发明的参考轨道存储上注诊断的批处理流程。
图2是单个参考轨道数据包注入时星载系统处理流程。
图3是星载系统在轨参考轨道数据包循环诊断流程。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供一种卫星姿轨控分系统管道导航参考轨道存储上注诊断的批处理方法，所述方法包含以下步骤：
S1：参考轨道点地固系位置速度文件生成；
具体地，根据卫星的轨道特性，地面动力学进行仿真，得到一个回归周期的N个参考轨道采样点的地固系位置速度文件，所述地固系位置速度文件每行存储六个参数，其中，所述参数为X位置、Y位置、Z位置、X速度、Y速度、Z速度；位置速度采用定点数存储，位置分辨率为0.005m，速度分辨率为0.000005m/s；
S2：参考轨道数据包生成；
具体地，本发明提供一种参考轨道数据包格式，所述数据包格式符合星载遥控注数包数据格式要求，每个参考轨道数据包能存储10个参考轨道采样点。数据包制作转换模块分析参考点地固系位置速度文件，批处理生成M个参考轨道数据包，M＝N/10+P，其中若N整除10，则P＝0；否则P＝1；
数据包制作转换模块同时根据参考点的序号计算该包存储至EEPROM的起始地址、数据块个数、数据字长度，其中数据块个数均为1，数据字长度除最后一个参考轨道数据包不为60外，其余参考轨道数据包均为60，之后计算出当前参考轨道数据包的序号低12位存储至信息字2中。同时数据包制作软件生成当前组参考轨道的组序，要求所有当前M个参考轨道数据包的组序相同，且当前组序与之前EEPROM存储的参考轨道数据包中的组序不同。
经过上述流程，最后生成M个参考轨道数据包。
在一个实施例中，S2步骤中的参考轨道数据包按照CCSDS(ConsultativeCommittee for Space Data Systems，国际空间数据系统咨询委员会)数据格式进行组帧，型号通用数据包格式如下表：
表1型号通用数据包格式
由上表通用数据包格式可知，通用遥控数据包格式：长度固定为256字节，其中主导头6字节，校验和2字节，有效数据区248字节，有效数据区中分多个连续数据块。
参考轨道数据包格式遵循卫星型号通用数据包格式，由于参考轨道数据连续存放，所以数据块个数为1，每个位置或速度用4字节表示，每个参考轨道数据包存放10个位置和速度，共计240字节，填充区为4字节，当前参考轨道数据包序号占用信息字2区域。参考轨道遥控数据包格式如表2：
表2参考轨道数据包格式
S3：参考轨道数据包注入星载系统及星上遥控注入诊断；
具体地，注入新的参考轨道组序，该组序作为诊断数据包的依据(具体来说，组序主要用来标识不同的数据包，当数据包存在有漏注情况时，可通过组序标识诊断出)，之后指令链数据包指令链遥控注入M个参考轨道数据包，星载系统实时诊断每个参考轨道注入数据，单个参考轨道数据包注入时星载系统处理流程，如图2所示，星载系统分步诊断参考轨道包ID、校验、数据包块个数、数据包组序、数据包组序号、EEPROM起始地址。若注入错误，则给出异常状态，若注入正确，则根据起始地址存储至EEPROM三份参考轨道数据区；
S4：参考轨道数据包综合诊断流程；
M个参考轨道数据包正确注入后，如图3所示，星载系统启动对参考轨道数据的诊断流程，参考轨道数据包循环综合诊断开始，EEPROM参考轨道数据包循环开始，取出EEPROM当前对应的A、B、C三个256字节的数据包，按字对A、B、C三个数据包进行循环检查，对A、B、C三个数据包进行三取二判断和数据包格式诊断，并给出当前诊断异常的序号及总的诊断状态，若地面开启自动写入功能，将出错的数据包进行自动修正，整个流程记录所有出错数据包的异常状态，并遥测下传；
所述的三取二判断是指：以单个数据包为单位，随机抽取两个数据包中的数据进行三取二比对；
若数据包中三取二比对结果为两两均一致，则进一步检查其中一份数据包的ID包头、校验、参考轨道组序及序号诊断、EEPROM起始地址诊断；
若数据包三取二结果有一个与另外2个不一致，若地面开启自动写入功能，则自动修正该数据包；
若三取二结果均不一致，则检查三份数据包的ID包头、校验、参考轨道组序及序号诊断，以诊断正常的数据包作为管道导航使用数据包，并给出其余两份数据包异常遥测，供地面处理；
S5：循环诊断；
具体地，根据S4步骤中的总的诊断状态进行处理，当总的诊断状态正常时，开启管道导航功能，进行管道导航计算；否则根据当前诊断异常的序号重新注入该序号对应的参考轨道数据包，直至S4步骤中总的诊断状态完全正常。
综上所述，本发明提供一种卫星姿轨控分系统管道导航参考轨道存储上注诊断的批处理方法，本发明中参考轨道数据存储一个回归周期的参考轨道采样点的地固系位置和速度，并通过历元转化为后续回归周期中惯性系的位置、速度，继而完成管道导航。参考轨道数据存储至星载计算机的EEPROM三份不同地址中，参考轨道数据按照CCSDS数据格式进行组帧，星载系统首先进行三取二诊断，诊断正常则时按照数据格式进行反解，三取二异常则自动修复异常数据包，之后对数据包进行反解，反解失败则给出异常状态，并停止管道导航。本发明将数据存储至EEPROM中三份区域，软件复位或星载计算机断电后数据不丢失，且在轨期间更改参考轨道的所有过程均由软件批处理完成。本发明既可以用于地面试验时管道航道的参考轨道上注，也可以用于卫星在轨运行期间在不复位且不影响卫星姿态轨道控制的前提下完成参考轨道的上注。本发明设计灵活，可靠性高，对卫星其他参数的数据格式设计、存储、上注、诊断也具有参考意义。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (8)
1.一种卫星姿轨控分系统管道导航参考轨道存储上注诊断的批处理方法，其特征在于，所述方法包含以下步骤：
S1：根据卫星的轨道特性，地面动力学进行仿真，得到一个回归周期的N个参考轨道采样点的地固系位置速度文件，所述地固系位置速度文件每行存储一个参考轨道采样点的参数，其中，所述参数为该参考轨道采样点的X位置、Y位置、Z位置、X速度、Y速度、Z速度；
S2：设计一种参考轨道数据包格式，所述数据包格式符合星载遥控注数包数据格式要求，每个参考轨道数据包能存储10个参考轨道采样点，数据包制作转换模块分析参考轨道采样点的地固系位置速度文件，批处理生成M个参考轨道数据包，M＝N/10+P，其中若N整除10，则P＝0；否则
P＝1；
S3：注入新的参考轨道组序至星载系统，之后指令链遥控注入M个参考轨道数据包至星载系统，星载系统实时诊断遥控注入的M个参考轨道数据包，若注入错误，则给出异常状态，若注入正确，则根据起始地址存储至EEPROM三份参考轨道数据区；
S4：M个参考轨道数据包正确注入后，星载系统启动对参考轨道数据的诊断流程，对参考轨道数据进行三取二判断和数据包格式诊断，并给出当前诊断异常的序号及总的诊断状态，若地面开启自动写入功能，将出错的数据包进行自动修正；
S5：根据S4步骤中的总的诊断状态进行处理，当总的诊断状态正常时，开启管道导航功能，进行管道导航计算；否则根据当前诊断异常的序号重新注入该序号对应的参考轨道数据包，直至S4步骤中总的诊断状态完全正常。
2.如权利要求1所述的卫星姿轨控分系统管道导航参考轨道存储上注诊断的批处理方法，S2步骤中参考轨道数据包按照CCSDS数据格式进行组帧，得到通用遥控数据包格式：长度固定为256字节；其中，主导头6字节，校验和2字节，有效数据区248字节，有效数据区中分多个连续数据块。
3.如权利要求1所述的卫星姿轨控分系统管道导航参考轨道存储上注诊断的批处理方法，S3步骤中所述注入错误包含以下的至少一种情况：参考轨道包ID错、校验错、块个数错、组序错、序号错、EEPROM起始地址错。
4.如权利要求1所述的卫星姿轨控分系统管道导航参考轨道存储上注诊断的批处理方法，S4步骤中星载系统启动对参考轨道数据的诊断流程时，星载系统首先将所述参考轨道数据包以整包形式存放至EEPROM的三个不同区域。
5.如权利要求1所述的卫星姿轨控分系统管道导航参考轨道存储上注诊断的批处理方法，S4步骤中所述的三取二判断是指：以单个数据包为单位，随机抽取数据包中的数据进行三取二比对；
若数据包中三取二比对结果为两两均一致，则进一步检查其中一份数据包的ID包头、校验、参考轨道组序及序号诊断、EEPROM起始地址诊断；
若数据包三取二结果有一个与另外2个不一致，若地面开启自动写入功能，则自动修正该数据包；
若三取二结果均不一致，则检查三份数据包的ID包头、校验、参考轨道组序及序号诊断，以诊断正常的数据包作为管道导航使用数据包，并给出其余两份数据包异常遥测，供地面处理。
6.如权利要求1所述的卫星姿轨控分系统管道导航参考轨道存储上注诊断的批处理方法，S5步骤中当总的诊断状态正常时，则管道导航数据包可用标志为True，开启管道导航功能，进行管道导航计算；否则管道导航数据包可用标志为False，禁止管道导航。
7.如权利要求1所述的卫星姿轨控分系统管道导航参考轨道存储上注诊断的批处理方法，S5步骤中诊断完最后一组参考轨道数据包后，自动跳转到第一组参考轨道，循环进行诊断。
8.如权利要求7所述的卫星姿轨控分系统管道导航参考轨道存储上注诊断的批处理方法，所述循环诊断在轨长期开启。
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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