CN111473799A - 一种卫星天体敏感器故障诊断与恢复功能的测试方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种卫星天体敏感器故障诊断与恢复功能的测试方法及装置，该方法包括：测试计算机将天体敏感器的故障模型注入星载计算机或地面动力学计算机，并接收所述星载计算机发送的第一数据；所述测试计算机根据所述第一数据判断所述星载计算机是否执行故障诊断及恢复功能；若执行，则所述测试计算机接收所述星载计算机发送的第二数据，并根据所述第二数据判断故障是否恢复，根据判断结果对所述卫星的状态进行调整。本申请解决了现有技术中测试结果准确性较差的技术问题。

Description

一种卫星天体敏感器故障诊断与恢复功能的测试方法及装置

技术领域

本申请涉及航天器测试技术领域，尤其涉及一种卫星天体敏感器故障诊断与恢复功能的测试方法及装置。

背景技术

天体敏感器是卫星控制与化学推进系统中的一个重要组成部件，天体敏感器是卫星在轨最常使用的敏感器部件，如地球敏感器、太阳敏感器、恒星敏感器，这些敏感器以天体作为采样基准来确定卫星的姿态，其中，地球敏感器通过采集地球的红外信号，来确定卫星滚动角和俯仰角姿态信息，是卫星建立对地姿态常用的敏感器；太阳敏感器通过采集太阳光照信号，来确定卫星的滚动角和俯仰角姿态信息，是卫星建立对日姿态常用的敏感器；恒星敏感器通过采集天区恒星星光信号并与星图进行对比，来确定卫星三轴惯性姿态信息，是卫星建立空间惯性姿态常用的敏感器，因此，天体敏感器故障诊断与恢复功能检测是卫星故障检测、隔离和恢复功能(Failure Detection Isolation and Recovery，FDIR)的一个重要环节。随着卫星技术的发展，FDIR技术已经是卫星的一项重要功能，因此，在卫星研制阶段开展整星级FDIR功能测试尤为必要。

卫星包含的子系统众多，例如，控制子系统、供电子系统以及电子子系统。目前，对于FDIR技术一方面，主要针对单个或部分子系统进行测试，无法实现对整星进行测试，在卫星运行过程中，由于多个子系统之间存在相互耦合、干扰等，针对部分子系统进行测试，导致测试结果准确性较差；另一方面，在对天体敏感器故障检测过程中，一般是将卫星子系统装配到卫星上，然后进行检测并确定检测结果是否满足需求，在检测的过程中卫星子系统可能是处于正常工作，因此，无法对现有的故障检测逻辑或者方法的准确性进行检测，导致测试结果准确性较差。

发明内容

本申请解决的技术问题是：针对现有技术中测试结果准确性较差的问题，提供了一种卫星天体敏感器故障诊断与恢复功能的测试方法，通过在卫星整星中注入故障模型，并在故障下测试故障检测以及恢复功能逻辑或者方法，不仅实现在整星下对天体敏感器故障检测以及恢复功能进行测试，还能实现存在故障的条件下，对天体敏感器故障检测以及恢复功能进行测试，提高了测试结果的准确性。

第一方面，本申请实施例提供一种卫星天体敏感器故障诊断与恢复功能的测试方法，该方法包括：

测试计算机将天体敏感器的故障模型注入星载计算机或地面动力学计算机，并接收所述星载计算机发送的第一数据；

所述测试计算机根据所述第一数据判断所述星载计算机是否执行故障诊断及恢复功能；

若执行，则所述测试计算机接收所述星载计算机发送的第二数据，并根据所述第二数据判断故障是否恢复，根据判断结果对卫星的状态进行调整。

本申请实施例所提供的方案中，通过在星载计算机或地面动力学计算机中注入天体敏感器故障，即在卫星制造天体敏感器故障，然后，通过卫星发送的第一数据判断所述星载计算机是否执行故障诊断及恢复功能；若执行，则所述测试计算机接收所述星载计算机发送的第二数据，并根据所述第二数据判断故障是否恢复，根据判断结果对所述卫星的状态进行调整。因此，本申请实施例所提供的方案中，通过在卫星整星中注入故障模型，并在故障下测试故障检测以及恢复功能逻辑或者方法，不仅实现在整星下对天体敏感器故障检测以及恢复功能进行测试，还能实现存在故障的条件下，对天体敏感器故障检测以及恢复功能进行测试，提高了测试结果的准确性。

可选地，所述第一数据包括：卫星状态信息、所述星载计算机的状态信息以及姿轨控信息。

可选地，所述测试计算机根据所述第一数据判断所述星载计算机是否执行故障诊断及恢复功能，包括：

所述测试计算机判断所述第一数据是否在预设取值范围内；或

所述测试计算机判断所述第一数据中是否存在故障报警信息。

可选地，根据判断结果对卫星的状态进行调整，包括：

若故障未恢复，则所述测试计算机向所述星载计算机发送控制指令，其中，所述控制指令用于控制所述卫星从当前状态切换到预设的安全状态。

第二方面，本申请实施例提供一种卫星天体敏感器故障诊断与恢复功能的测试装置，该装置包括：

故障注入单元，用于将天体敏感器的故障模型注入星载计算机或地面动力学计算机，并接收所述星载计算机发送的第一数据；

判断单元，用于根据所述第一数据判断所述星载计算机是否执行故障诊断及恢复功能；

调整单元，用于若执行，则接收所述星载计算机发送的第二数据，并根据所述第二数据判断故障是否恢复，根据判断结果对卫星的状态进行调整。

可选地，所述第一数据包括：卫星状态信息、所述星载计算机的状态信息以及姿轨控信息。

可选地，所述判断单元，具体用于：

判断所述第一数据是否在预设取值范围内；或

判断所述第一数据中是否存在故障报警信息。

可选地，所述调整单元，具体用于：

若故障未恢复，则向所述星载计算机发送控制指令，其中，所述控制指令用于控制所述卫星从当前状态切换到预设的安全状态。

第三方面，本申请提供一种测试计算机，该测试计算机，包括：

存储器，用于存储至少一个处理器所执行的指令；

处理器，用于执行存储器中存储的指令执行第一方面所述的方法。

第四方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，当所述计算机指令在计算机上运行时，使得计算机执行第一方面所述的方法。

附图说明

图1为本申请实施例所提供的一种一种卫星天体敏感器故障诊断与恢复功能测试系统的结构示意图；

图2为本申请实施例所提供的一种卫星天体敏感器故障诊断与恢复功能的测试方法的流程图；

图3为本申请实施例所提供的一种卫星天体敏感器故障诊断与恢复功能的测试装置的结构示意图；

图4为本申请实施例所提供的一种星载计算机的结构示意图。

具体实施方式

为了更好的理解上述技术方案，下面通过附图以及具体实施例对本申请技术方案做详细的说明，应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

为了便于理解下述卫星天体敏感器故障诊断与恢复功能的测试方法的过程，参见图1，本申请实施例提供了一种卫星天体敏感器故障诊断与恢复功能测试系统。在图1所示的系统包括：卫星1、遥测遥控设备2、测试计算机3以及动力学仿真计算机4。卫星1包括多个卫星子系统11、星载计算机12以及敏感器13；卫星子系统11用于控制卫星不同功能，例如，卫星子系统11包括控制子系统、供电子系统或者电子子系统等。星载计算机12用于与卫星子系统11以及敏感器13之间进行信息交互；遥测遥控设备2包括信号处理设备121、信号源设备122以及信号采集设备123，遥测遥控设备2与卫星1以及动力学仿真计算机4连接，用于接收动力学仿真计算机4模拟仿真后的参数信息，并将所述参数信息发送给所述卫星1；测试计算机3与动力学仿真计算机4连接，用于向动力学仿真计算机4发送遥控指令，以使得所述动力学仿真计算机4根据所述遥控指令进行模拟仿真，得到模拟仿真后的参数信息。

进一步，在本申请实施例所提供的方案中，为了对卫星天体敏感器故障诊断与恢复功能进行测试，在测试之前还需要对图1所测试系统中各设备的工作参数以及工作状态进行初始化设置。具体的，首先，各卫星子系统11、遥测遥控设备2、测试计算机3以及动力学仿真计算机4之间通过电缆连接以及联调校准；在测试系统状态之后，对各卫星子系统11进行加电，并进行初始化设置，各卫星子系统11的工作模式设置为正常工作模式，各卫星子系统11的控制模式默认为待命模式；启动动力学仿真计算机4上的动力学仿真模型，根据当前测试工况设置动力学仿真的仿真参数，例如，仿真参数包括：卫星初始轨道、卫星初始姿态、仿真起始时刻和仿真运行模式；然后，测试计算机3向星载计算机12或者各卫星子系统11发送遥控指令，其中，所述遥控指令携带动力学仿真计算机4上的动力学仿真模型的仿真参数，并通过发送遥控指令，设置卫星各天体敏感器健康标识位为全健康，设置卫星各天体敏感器故障诊断和恢复允许位标识为允许。

进一步，由于卫星天体敏感器有多种类型，例如，地球敏感器、太阳敏感器或者恒星敏感器等，针对不同类型的卫星天体敏感器，卫星1的参数设置不同，为了便于理解，下面对地球敏感器、太阳敏感器以及恒星敏感器时，卫星1的参数设置进行简要介绍。

一、针对地球敏感器

具体的，对于地球敏感器，卫星姿轨控控制模式需通过遥控指令设置为地球指向模式、位置保持模式、正常模式，其中位置保持模式在设置完控制模式后，还需要设置位置保持参数，并通过发送遥控指令进行位置保持点火操作，其中，正常模式需在转入模式前通过发送遥控指令启动动量轮并设置好动量轮控制方式。

二、针对太阳敏感器

具体的，针对太阳敏感器，卫星姿轨控控制模式需通过遥控指令设置为太阳搜索模式、地球搜索模式、远地点变轨模式、位置保持模式，其中太阳搜索模式需等待卫星进入巡航对日姿态后进行下一步操作，其中地球搜索模式需在转入模式前通过发送遥控指令使卫星进入巡航对日姿态，其中远地点变轨模式需在转入模式前设置好卫星变轨姿态，在转入模式后，需设置好卫星远地点变轨点火参数，并通过发送遥控指令进行远地点变轨点火操作，其中位置保持模式在设置完控制模式后，还需要设置位置保持参数，并通过发送遥控指令进行位置保持点火操作。

三、针对恒星敏感器

具体的，针对恒星敏感器，卫星姿轨控控制模式需通过遥控指令设置为惯性定向模式，远地点变轨模式、位置保持模式，正常模式，其中远地点变轨模式需在转入模式前设置好卫星变轨姿态，在转入模式后，需设置好卫星远地点变轨点火参数，并通过发送遥控指令进行远地点变轨点火操作，其中位置保持模式在设置完控制模式后，还需要设置位置保持参数，并通过发送遥控指令进行位置保持点火操作，其中正常模式需在转入模式前通过发送遥控指令启动动量轮并设置好动量轮控制方式。

以下结合说明书附图对本申请实施例所提供的一种卫星天体敏感器故障诊断与恢复功能的测试方法做进一步详细的说明，该方法具体实现方式可以包括以下步骤(方法流程如图2所示)：

步骤201，测试计算机将天体敏感器的故障模型注入星载计算机或地面动力学计算机，并接收所述星载计算机发送的第一数据。

具体的，在本申请实施例所提供的方案中，天体敏感器的故障模型有多种，例如，天体敏感器的故障模型包括太阳电流信号丢失故障模型、地球红外信号丢失故障模型或者光轴数据错误故障模型；对于不同天体敏感器其携带的故障模型信息不同，例如，对于太阳敏感器，控制指令携带的故障模型信息为太阳电流信号丢失故障模型信息，对于地球敏感器，控制指令携带的故障模型信息为地球红外信号丢失故障模型信息，对于恒星敏感器，控制指令携带的故障模型信息为光轴数据错误故障模型信息。

测试计算机向星载计算机或动力学仿真计算机发送遥控指令，其中，所述遥控指令携带的故障模型信息，星载计算机或动力学仿真计算机在接收到遥控指令之后，根据遥控指令所携带的故障模型信息向星载计算机或动力学仿真计算机注入天体敏感器的故障模型，并接收星载计算机发送的第一数据。

在一种可能实现方式中，所述第一数据包括：卫星状态信息、所述星载计算机的状态信息以及姿轨控信息。

步骤202，所述测试计算机根据所述第一数据判断所述星载计算机是否执行故障诊断及恢复功能。

具体的，在本申请实施例所提供的方案中，星载计算机中预先设置有故障检测以及恢复功能，当测试计算机向星载计算机中注入故障模型之后，星载计算机启动故障检测以及恢复功能。对于不同的天体敏感器件或者不同的姿轨控模式，星载计算机故障检测以及恢复功能的逻辑顺序不同。为了便于理解星载计算机执行故障检测以及恢复功能的过程，下面以举例的形式进行说明。

例如，对于地球敏感器对应的姿轨控模式包括位置保持模式、地球指向模式以及正常模式等，其中，位置保持模式对应的预设操作为位置保持点火操作。对于地球敏感器星载计算机执行故障检测以及恢复功能的过程为：根据第一数据确定地球敏感器的姿轨控模式，若姿轨控模式为位置保持模式，在位置保持模式下，判断所述卫星是否执行位置保持点火操作，若执行，则停止位置保持点火操作或将其切换到其他操作。

进一步，星载计算机在执行故障检测以及恢复功之后，将其接收的星载其他设备以及自身运行的第一数据发送给测试计算机，测试计算机在接收到第一数据之后，根据所述第一数据判断所述星载计算机是否执行故障诊断及恢复功能的方法有多种，下面以一种较佳的方式为例进行说明。

在一种可能实现的方式中，所述测试计算机根据所述第一数据判断所述星载计算机是否执行故障诊断及恢复功能，包括：所述测试计算机判断所述第一数据是否在预设取值范围内；或所述测试计算机判断所述第一数据中是否存在故障报警信息。

进一步，在本申请实施例所提供的方案中，若未执行故障诊断及恢复功能，在步骤202之后，还包括：步骤204，所述测试计算对卫星的状态进行调整。

步骤203，若执行，则所述测试计算机接收所述星载计算机发送的第二数据，并根据所述第二数据判断故障是否恢复，根据判断结果对卫星的状态进行调整。

具体的，在本申请实施例所提供的方案中，测试计算机确定星载计算机执行预设的故障诊断及恢复功能之后，测试计算机重新接收星载计算机发送的第二数据，并根据第二数据判断故障是否恢复。例如，所述测试计算机判断所述姿态数据中是否存在角度姿态信息或空间惯性姿态信息；和/或所述测试计算机判断所述姿态数据是否在预设取值范围内；根据判断结果对所述卫星的状态进行调整，在本申请实施例所提供的方案中，根据判断结果对所述卫星的状态进行调整的方式有多种，下面以一种较佳的方式为例进行说明。

在一种可能实现的方式中，若故障未恢复，则所述测试计算机向所述星载计算机发送控制指令，其中，所述控制指令用于控制所述卫星从当前状态切换到预设的安全状态。

例如，若故障未恢复，对于地球敏感器，若姿轨控模式为地球指向模式、惯性指向模式或远地点点火模式，则将其姿轨控模式切换到太阳搜索模式；若姿轨控模式为正常模式和位置保持模式，则将其姿轨控模式切换到应急对地模式；对于太阳敏感器，若姿轨控模式为地球搜索模式和太阳搜索模式，则调整卫星设备的状态以及运行状态进行调整。

本申请实施例所提供的方案中，通过在星载计算机或地面动力学计算机中注入天体敏感器故障，即在卫星制造天体敏感器故障，然后，通过卫星发送的第一数据判断所述星载计算机是否执行故障诊断及恢复功能；若执行，则所述测试计算机接收所述星载计算机发送的第二数据，并根据所述第二数据判断故障是否恢复，根据判断结果对所述卫星的状态进行调整。因此，本申请实施例所提供的方案中，通过在卫星整星中注入故障模型，并在故障下测试故障检测以及恢复功能逻辑或者方法，不仅实现在整星下对天体敏感器故障检测以及恢复功能进行测试，还能实现存在故障的条件下，对天体敏感器故障检测以及恢复功能进行测试，提高了测试结果的准确性。

基于与上述图2所示的方法相同的发明构思，本申请实施例提供一种卫星天体敏感器故障诊断与恢复功能的测试装置，参见图3，该装置包括：

故障注入单元301，用于将天体敏感器的故障模型注入星载计算机或地面动力学计算机，并接收所述星载计算机发送的第一数据；

判断单元302，用于根据所述第一数据判断所述星载计算机是否执行故障诊断及恢复功能；

调整单元303，用于若执行，则接收所述星载计算机发送的第二数据，并根据所述第二数据判断故障是否恢复，根据判断结果对卫星的状态进行调整。

可选地，所述第一数据包括：卫星状态信息、所述星载计算机的状态信息以及姿轨控信息。

可选地，所述判断单元302，具体用于：

判断所述第一数据是否在预设取值范围内；或

判断所述第一数据中是否存在故障报警信息。

可选地，所述调整单元303，具体用于：

若故障未修复，则向所述星载计算机发送控制指令，其中，所述控制指令用于控制所述卫星从当前状态切换到预设的安全状态。

参见图4，本申请提供一种测试计算机，该测试计算机，包括：

存储器401，用于存储至少一个处理器所执行的指令；

处理器402，用于执行存储器中存储的指令执行图2所述的方法。

本申请提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，当所述计算机指令在计算机上运行时，使得计算机执行图2所述的方法。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种卫星天体敏感器故障诊断与恢复功能的测试方法，其特征在于，包括：

测试计算机将天体敏感器的故障模型注入星载计算机或地面动力学计算机，并接收所述星载计算机发送的第一数据；

所述测试计算机根据所述第一数据判断所述星载计算机是否执行故障诊断及恢复功能；

若执行，则所述测试计算机接收所述星载计算机发送的第二数据，并根据所述第二数据判断故障是否恢复，根据判断结果对卫星的状态进行调整。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一数据包括：卫星状态信息、所述星载计算机的状态信息以及姿轨控信息。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述测试计算机根据所述第一数据判断所述星载计算机是否执行故障诊断及恢复功能，包括：

所述测试计算机判断所述第一数据是否在预设取值范围内；或

所述测试计算机判断所述第一数据中是否存在故障报警信息。

4.如权利要求1～3任一项所述的方法，其特征在于，根据判断结果对卫星的状态进行调整，包括：

若故障未恢复，则所述测试计算机向所述星载计算机发送控制指令，其中，所述控制指令用于控制所述卫星从当前状态切换到预设的安全状态。

5.一种卫星天体敏感器故障诊断与恢复功能的测试装置，其特征在于，包括：

故障注入单元，用于将天体敏感器的故障模型注入星载计算机或地面动力学计算机，并接收所述星载计算机发送的第一数据；

判断单元，用于根据所述第一数据判断所述星载计算机是否执行故障诊断及恢复功能；

调整单元，用于若执行，则接收所述星载计算机发送的第二数据，并根据所述第二数据判断故障是否恢复，根据判断结果对卫星的状态进行调整。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第一数据包括：卫星状态信息、所述星载计算机的状态信息以及姿轨控信息。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述判断单元，具体用于：

判断所述第一数据是否在预设取值范围内；或

判断所述第一数据中是否存在故障报警信息。

8.如权利要求5～7所述的装置，其特征在于，所述调整单元，具体用于：

若故障未恢复，则向所述星载计算机发送控制指令，其中，所述控制指令用于控制所述卫星从当前状态切换到预设的安全状态。

9.一种测试计算机，其特征在于，包括：

存储器，用于存储至少一个处理器所执行的指令；

处理器，用于执行存储器中存储的指令执行如权利要求1～4任一项所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，当所述计算机指令在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1～4任一项所述的方法。

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