CN111114833A - 基于自主任务规划的轨道保持与中继应用兼容方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于自主任务规划的轨道保持与中继应用兼容方法及系统，包括：配置数传中继工作方式为周期工作，工作指令以作业表形式进行编排；将作业表上注给星上计算机，星上计算机解算出数传中继忙闲状态和忙闲状态持续时间，并根据地面应用情况进行删除作业表或是插入新的作业表；星上计算机通过广播的形式将中继工作忙闲状态和忙闲状态持续时间发送给姿轨控分系统；姿轨控分系统根据轨道衰减情况及数传中继工作状态，在数传中继空闲的足够时间内完成自主轨道保持控制，并给出完成标识，地面根据完成标识，进行测定轨。本发明适用于低轨全球测量遥感卫星，轨道衰减快，星上自主完成标称轨道保持工作，保证全球遥感数据下传和高时效更新。

Description

基于自主任务规划的轨道保持与中继应用兼容方法及系统

技术领域

本发明涉及卫星任务规划技术领域，具体地，涉及一种基于自主任务规划的轨道保持与中继应用兼容方法及系统。

背景技术

随着航天技术的不断发展，较低轨道高度的遥感卫星逐渐成为研究热点，较低的轨道高度可以获得较高分辨率的遥感信息，给遥感信息反演与应用带来了好处及便利，但较低的轨道大气密度大，卫星气动力矩效应明显，轨道衰减快，为了达到轨道设计的标称值，卫星需要频繁的进行轨道保持工作。

同时低轨卫星受地面测控站的约束，几圈甚至十几圈轨道内卫星无法进入地面测控站范围，测量得到遥感信息无法下传，全球遥感信息的时效性也无法得到保障。多星组网可以解决数据下传及时效性问题，但多星组网研制费用高昂。单颗卫星携带中继天线应用中继网络下传遥感数据是较好的选择，但中继网络弧段使用和应用受到限制，轨道保持会导致已经申请使用的中继弧段不可用。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于自主任务规划的轨道保持与中继应用兼容方法及系统。

根据本发明提供的一种基于自主任务规划的轨道保持与中继应用兼容方法，包括：

数传中继配置步骤：配置数传中继工作方式为周期工作，工作指令以作业表形式进行编排，所述作业表包含数传中继工作的UTC时间、天线预置角度；

作业表上注步骤：将作业表上注给星上计算机，星上计算机解算出数传中继忙闲状态和忙闲状态持续时间，并可根据地面应用情况，进行删除作业表或是插入新的作业表；

广播发送步骤：星上计算机通过广播的形式将中继工作忙闲状态和忙闲状态持续时间发送给姿轨控分系统；

操作步骤：姿轨控分系统根据轨道衰减情况及数传中继工作状态，在数传中继空闲的足够时间内完成自主轨道保持控制，并给出完成标识，地面根据完成标识，进行测定轨。

优选地，所述数传中继配置步骤包括：

根据当前轨道参数申请数传中继业务，其工作方式为作业表形式，表中含有中继弧段开始UTC时间和结束UTC时间，作业表含盖一个周期内所有可用的中继弧段。

优选地，所述作业表上注步骤包括：

计算机根据上注的作业表解算出数传中继工作的起始和结束时间，给出数传中继忙闲状态标志，并根据数传中继工作时间先后进行排序，若有新工作表上注，根据工作起始时间先后顺进行重新排序，根据需求清空工作指令，清空后置中继空闲标志。

优选地，所述广播发送步骤包括：

数传中继的工作状态以广播的形式发送给姿轨控分系统，若姿轨控分系统无独立计算机，则采用共享缓存的形式获取中继工作状态。

优选地，所述操作步骤包括：

姿轨控分系统根据轨道衰减情况，当数传中继处于闲，且当前轨道参数低于所设定的阈值，且中继闲持续的时间大于自主轨控保持所需的时间，则进行自主轨道保持控制，并给出完成标识，地面根据完成标识，进行测定轨。

根据本发明提供的一种基于自主任务规划的轨道保持与中继应用兼容系统，包括：

数传中继配置模块：配置数传中继工作方式为周期工作，工作指令以作业表形式进行编排，所述作业表包含数传中继工作的UTC时间、天线预置角度；

作业表上注模块：将作业表上注给星上计算机，星上计算机解算出数传中继忙闲状态和忙闲状态持续时间，并可根据地面应用情况，进行删除作业表或是插入新的作业表；

广播发送模块：星上计算机通过广播的形式将中继工作忙闲状态和忙闲状态持续时间发送给姿轨控分系统；

操作模块：姿轨控分系统根据轨道衰减情况及数传中继工作状态，在数传中继空闲的足够时间内完成自主轨道保持控制，并给出完成标识，地面根据完成标识，进行测定轨。

优选地，所述数传中继配置模块包括：

根据当前轨道参数申请数传中继业务，其工作方式为作业表形式，表中含有中继弧段开始UTC时间和结束UTC时间，作业表含盖一个周期内所有可用的中继弧段。

优选地，所述作业表上注模块包括：

计算机根据上注的作业表解算出数传中继工作的起始和结束时间，给出数传中继忙闲状态标志，并根据数传中继工作时间先后进行排序，若有新工作表上注，根据工作起始时间先后顺进行重新排序，根据需求清空工作指令，清空后置中继空闲标志。

优选地，所述广播发送模块包括：

数传中继的工作状态以广播的形式发送给姿轨控分系统，若姿轨控分系统无独立计算机，则采用共享缓存的形式获取中继工作状态。

优选地，所述操作模块包括：

姿轨控分系统根据轨道衰减情况，当数传中继处于闲，且当前轨道参数低于所设定的阈值，且中继闲持续的时间大于自主轨控保持所需的时间，则进行自主轨道保持控制，并给出完成标识，地面根据完成标识，进行测定轨。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明适用于低轨全球测量遥感卫星，轨道衰减快，星上自主完成标称轨道保持工作，数传中继工作采用一个周期作业表的工作方式，保证全球遥感数据下传和高时效更新。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明自主任务规划流程示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1所示，本发明提供了一种基于自主任务规划的轨道保持与中继应用兼容的设计方法，包括如下步骤：

步骤1：数传中继工作方式为周期工作，一个工作周期为7天，工作指令以作业表形式进行编排，作业表含数传中继工作的UTC时间；

步骤2：将作业表上注给星上计算机，星上计算机解算出数传中继忙闲状态和忙闲状态持续时间，并可根据地面应用情况，进行删除作业表或是插入新的作业表；

步骤3：星上计算机通过广播的形式将中继工作忙闲状态和忙闲状态持续时间发送给姿轨控分系统；

步骤4：姿轨控分系统根据中继工作状态，在数传中继空闲的足够时间内完成自主轨道保持控制，并给出完成标识，地面根据完成标识，进行测定轨。

根据权利要求1所述的自主任务规划的轨道保持与数传中继应用设计方法，其特征在于，所述步骤1包括：

在申请数传中继业务前，为了保证中继弧段准确，且高效的使用中继网络，需根据当前卫星轨道参数申请中继弧段。一个工作周期通常为7天，对轨道高度的衰减进行预报。作业表第一列为指令序号，第二列为工作开始的UTC时间，第三列为工作结束的UTC时间，第四列为天线预置角度信息，

步骤2包括：

将作业表上注给星上计算机，计算机根据作业表中第二列和第三列信息得到数传中继忙闲状态和忙闲状态持续的时间，中继忙闲状态占用一个字节，忙闲状态持续的时间占用四个字节。星上计算机根据数传中继开始的UTC时间先后顺序进行排序，排序得到的顺序即为执行工作表序列。计算机对每个新上述的工作表进行排序，若后上注的作业表开始的UTC时间早于已有工作表，则进行作业表重新排序，即插入新作业表。计算机设计有取消中继作业指令，地面上注后，清空所有作业表指令，同时置数传中继空闲状态。

步骤3包括：

星上计算机通过总线广播的形式将中继工作状态发送给姿轨控分系统；对于姿轨控分系统只需要作业表中的第二列和第三列信息，每条工作指令共计5个字节，大大减少了通信数据量。若姿轨控分系统没有独立的计算机，则采用共享缓存的方式获得相应信息。

步骤4包括：

姿轨控分系统根据轨道衰减情况设置不同阈值，根据不同的阈值设置轨道保持紧急程度的不同，轨道高度低于标称轨道高度1km，置需要轨控标志，低于标称轨道高度2km，置紧急轨控标志。在有需要轨控标志，数传中继处于闲状态，且闲状态持续的时间大于自主轨控保持所需的时间，则进行自主轨道保持控制。在有紧急轨控标志时，则终止中继作业，进行自主轨道保持控制。轨道保持完成时给出完成标识，地面根据完成标识，进行测定轨，为下一个数传中继作业周期提供轨道参数。

在上述一种基于自主任务规划的轨道保持与中继应用兼容方法的基础上，本发明还提供一种基于自主任务规划的轨道保持与中继应用兼容系统，包括：

数传中继配置模块：配置数传中继工作方式为周期工作，工作指令以作业表形式进行编排，所述作业表包含数传中继工作的UTC时间、天线预置角度；

作业表上注模块：将作业表上注给星上计算机，星上计算机解算出数传中继忙闲状态和忙闲状态持续时间，并可根据地面应用情况，进行删除作业表或是插入新的作业表；

广播发送模块：星上计算机通过广播的形式将中继工作忙闲状态和忙闲状态持续时间发送给姿轨控分系统；

操作模块：姿轨控分系统根据轨道衰减情况及数传中继工作状态，在数传中继空闲的足够时间内完成自主轨道保持控制，并给出完成标识，地面根据完成标识，进行测定轨。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种基于自主任务规划的轨道保持与中继应用兼容方法，其特征在于，包括：

数传中继配置步骤：配置数传中继工作方式为周期工作，工作指令以作业表形式进行编排，所述作业表包含数传中继工作的UTC时间、天线预置角度；

作业表上注步骤：将作业表上注给星上计算机，星上计算机解算出数传中继忙闲状态和忙闲状态持续时间，并可根据地面应用情况，进行删除作业表或是插入新的作业表；

广播发送步骤：星上计算机通过广播的形式将中继工作忙闲状态和忙闲状态持续时间发送给姿轨控分系统；

操作步骤：姿轨控分系统根据轨道衰减情况及数传中继工作状态，在数传中继空闲的足够时间内完成自主轨道保持控制，并给出完成标识，地面根据完成标识，进行测定轨。

2.根据权利要求1所述的基于自主任务规划的轨道保持与中继应用兼容方法，其特征在于，所述数传中继配置步骤包括：

根据当前轨道参数申请数传中继业务，其工作方式为作业表形式，表中含有中继弧段开始UTC时间和结束UTC时间，作业表含盖一个周期内所有可用的中继弧段。

3.根据权利要求1所述的基于自主任务规划的轨道保持与中继应用兼容方法，其特征在于，所述作业表上注步骤包括：

计算机根据上注的作业表解算出数传中继工作的起始和结束时间，给出数传中继忙闲状态标志，并根据数传中继工作时间先后进行排序，若有新工作表上注，根据工作起始时间先后顺进行重新排序，根据需求清空工作指令，清空后置中继空闲标志。

4.根据权利要求1所述的基于自主任务规划的轨道保持与中继应用兼容方法，其特征在于，所述广播发送步骤包括：

数传中继的工作状态以广播的形式发送给姿轨控分系统，若姿轨控分系统无独立计算机，则采用共享缓存的形式获取中继工作状态。

5.根据权利要求1所述的基于自主任务规划的轨道保持与中继应用兼容方法，其特征在于，所述操作步骤包括：

姿轨控分系统根据轨道衰减情况，当数传中继处于闲，且当前轨道参数低于所设定的阈值，且中继闲持续的时间大于自主轨控保持所需的时间，则进行自主轨道保持控制，并给出完成标识，地面根据完成标识，进行测定轨。

6.一种基于自主任务规划的轨道保持与中继应用兼容系统，其特征在于，包括：

数传中继配置模块：配置数传中继工作方式为周期工作，工作指令以作业表形式进行编排，所述作业表包含数传中继工作的UTC时间、天线预置角度；

作业表上注模块：将作业表上注给星上计算机，星上计算机解算出数传中继忙闲状态和忙闲状态持续时间，并可根据地面应用情况，进行删除作业表或是插入新的作业表；

广播发送模块：星上计算机通过广播的形式将中继工作忙闲状态和忙闲状态持续时间发送给姿轨控分系统；

操作模块：姿轨控分系统根据轨道衰减情况及数传中继工作状态，在数传中继空闲的足够时间内完成自主轨道保持控制，并给出完成标识，地面根据完成标识，进行测定轨。

7.根据权利要求6所述的基于自主任务规划的轨道保持与中继应用兼容系统，其特征在于，所述数传中继配置模块包括：

根据当前轨道参数申请数传中继业务，其工作方式为作业表形式，表中含有中继弧段开始UTC时间和结束UTC时间，作业表含盖一个周期内所有可用的中继弧段。

8.根据权利要求6所述的基于自主任务规划的轨道保持与中继应用兼容系统，其特征在于，所述作业表上注模块包括：

计算机根据上注的作业表解算出数传中继工作的起始和结束时间，给出数传中继忙闲状态标志，并根据数传中继工作时间先后进行排序，若有新工作表上注，根据工作起始时间先后顺进行重新排序，根据需求清空工作指令，清空后置中继空闲标志。

9.根据权利要求6所述的基于自主任务规划的轨道保持与中继应用兼容系统，其特征在于，所述广播发送模块包括：

数传中继的工作状态以广播的形式发送给姿轨控分系统，若姿轨控分系统无独立计算机，则采用共享缓存的形式获取中继工作状态。

10.根据权利要求6所述的基于自主任务规划的轨道保持与中继应用兼容系统，其特征在于，所述操作模块包括：

姿轨控分系统根据轨道衰减情况，当数传中继处于闲，且当前轨道参数低于所设定的阈值，且中继闲持续的时间大于自主轨控保持所需的时间，则进行自主轨道保持控制，并给出完成标识，地面根据完成标识，进行测定轨。

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