CN112235039B - 一种基于数据统计的星间链路异常故障诊断方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于统计信息的星间链路数据处理方法，用于解决大型星座系统星间链路建链异常诊断问题，确保星间链路建链异常的正确诊断，通过改进数据统计算法，进行多遥测参数融合处理，结合网络拓扑表对星间链路运行状态的快速判断，本发明提高了对星间链路建链异常判断的时效性。

Description

一种基于数据统计的星间链路异常故障诊断方法
技术领域
本发明属于卫星通讯技术领域，具体涉及一种基于数据统计的大型星座卫星星间链路异常故障诊断方法，可以有效提高星间链路建链评估效果。
背景技术
星间链路技术承担着距离测量、数据通信等重要任务，是大型星座系统自主运行的重要支撑手段。为了评价星间链路系统性能，我们需要对星间链路系统异常故障进行分析判断。星间链路采用分时半双工工作模式，每个节点运行自己独有的网络拓扑表，每N秒(一个时隙)两两节点配对发收各一次。对于全网M个节点，一个时隙最多共M/2对两两配对建链，产生M个测距信息。测量信息依靠卫星遥测下传，境外卫星遥测落地时延可达为数十秒、甚至1分钟，无法通过实时测量值来完成对星间链路建链的评价。当前卫星故障诊断与报警主要是基于实时数据，通过判断实时遥测量与存储于数据库中的规则进行比判；在比判时，为了剔除野值的干扰，设置判断阈值，当接收遥测个数连续大于三帧，且都为故障遥测，则对此遥测进行故障报警。而星间遥测时延大，此方式不适合同一个参数表征不同建链信息的工作方式，在原有规则下被误判为错误，产生虚警。
发明内容
本发明的目的是解决卫星星间链路的故障诊断过程中，针对同一节点，存在同一遥测参数代表了本节点与不同节点的建链情况，无法利用基于实时遥测的规则判断的技术问题，提供了一种基于统计信息的星间链路数据处理方法。本发明是这样实现的：一种基于数据统计的星间链路异常故障诊断方法，包括如下步骤：(1)网络拓扑表的生成，该步骤为：按照卫星星间链路建链需求，利用规划算法生成全网节点用表，上注卫星节点并向地面节点发送，本地留存网络拓扑表；(2)待星上和地面开始启用网络拓扑表，网络各节点产生遥测数据，地面节点按照分配时隙进行遥测的接收和发送，地面收到数据后根据遥测信息中标识进行各星遥测数据融合，送往诊断系统；(3)星间链路异常故障诊断：找到同一时刻的应建链节点与实际建链信息，通过对测距数据结合信噪比的判断进行建链效果的评价，该步骤为：建立卫星节点星间建链正常的评价标准，假设星间遥测下传存在最大时延T，设置时间裕度T+△T，对每个卫星节点进行“(测距值>指定值)║(信噪比>指定值)”统计，使得卫星节点建链异常能得到快速判断。
其中，所述步骤(1)还包括在网络拓扑表生效之前，分别将网络拓扑表注到星上并发送至地面节点，本地留存。
具体的：每个节点包含卫星和地面设备都有独一无二的SCT+△TD编号，每个节点都有生成的网络拓扑表。拓扑表是全网节点天线指向、信号收发的基本参数，能够保证所有卫星节点的下行遥测和上行数据通道。网络的生成基于各卫星节点的轨道、地面节点的地址，综合考虑用网需求和数据带宽，避免数据拥塞和疏漏。除了境外卫星通过境内节点下传遥测外，境内节点仍然有S站保证全弧段的遥测跟踪，即星间遥测也必须通过S频段来下传。在网络拓扑表生效之前，分别将网络拓扑表注到星上并发送至地面节点，本地留存。造成星间链路建链中断的原因有多种，但是结果只有建链失败一种，通过对测距数据结合信噪比的判断进行建链效果的评价。对于一个节点建链，在一分钟只内，最多能产生k组建链信息。星间遥测与测距信息和信噪比同时下传的精确时间信息，此时间与地面存储的网络拓扑表中时间比对，这样就找到了同一时刻的应建链节点与实际建链信息，当本节点在应建链的时隙存在符合建链标准的遥测信息，即表明本时隙建链成功。
在建链过程中，有可能因为某种因素，导致某一个时隙建链失败。在k组信息里，只有一组或两组不符合要求时，不能代表本节点异常。因星间遥测下传最大时延为T分钟，设置时间裕度为T+△T分钟，对每个卫星节点进行“(测距值>指定值)║(信噪比>指定值)”统计和建链节点SCT+△TD的记录。五分钟的时间里，理论上共产生K组测量数据，假设K*95％组数据符合建链标准，则判断建链节点发射，本卫星节点接收运行正常。而对于本卫星节点发射信号的锁定情况，通过它星下传的遥测进行判断，只要满足设定的条件，就可以判断本卫星节点发射运行正常。
本发明的有益效果是：本发明针对大型星座星间链路分时半双工的工作状态，无法利用基于门限的遥测异常判断方法进行星间链路建链正常与否的缺点，提出了基于统计的方法，该方法利用数据统计的原理，设置了时间阈值，进行多遥测参数融合处理的算法，将每个卫星节点的发射和接收的状态通过多个遥测参数进行融合处理，结合生成的网络拓扑表进行运行状态的快速判断，为北斗星间链路故障诊断提供了技术保障。
附图说明
图1是本方法框架图；
图2节点接收建链信息图；
图3节点发射建链信息图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不限于下述实施例。本发明针对大型星座星间链路网络中分时双工的工作模式，利用统计原理结合数据融和的方法进行工作状态的判断，使星间链路出现中断时能够快速、有效地地得到判断。
参考图1，其为本方法流程图。首先进行网络拓扑表的生成，该步骤为按照卫星星间链路建链需求，利用规划算法生成的全网节点用表，上注卫星节点并向地面节点发送，本地留存网络拓扑表。待星上和地面开始启用网络拓扑表，网络各节点产生遥测数据，地面节点按照分配时隙进行遥测的接收和发送。地面收到数据后根据遥测信息中标识进行各星遥测数据融合，送往诊断系统。诊断系统根据本方法进行数据处理，输出结果进行建链效果的评价。
参考图2，为某一A卫星节点在同一张表内的k个时隙接收其他节点发射的信号图示。设第T+△T分钟第一个时隙B节点发射、A节点接收测量数据记为A1→1，第n个时隙H节点发射、A节点接收测量数据记为An→1，数据记为
(T+ΔT)[A1→1,A2→1,A3→1,........,An→1]第T+△T+1分钟，A节点接收测量数据记为(T+ΔT+1)[A1→1,A2→1,A3→1,........,An→1]，统计第T+△T至(T+△T+5)分钟数据，即(T+ΔT)[A1→1,A2→1,A3→1,........,An→1]，(T+ΔT+1)[A1→1,A2→1,A3→1,........,An→1]，......,
(T+ΔT+5)[A1→1,A2→1,A3→1,........,An→1]，结合本时段A节点遥测中与测量数据时间相匹配信噪比数据，在设置时间坎值以内，统计数据合格率达到95％以上，即判定为A节点接收建链正常。同时对其余卫星节点进行同样的数据融合比判。
图3为节点发射图示，其发射状态的评价依赖于其他节点下传遥测，结合遥测中节点和目的节点SCT+△TD号来确定测量数据的归属节点，进而进行发射状态的评价。
虽然在上文中已经参考实施例对本发明进行了描述，然而在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本发明所披露的实施例中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (2)

1.一种基于数据统计的星间链路异常故障诊断方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)网络拓扑表的生成，该步骤为：按照卫星星间链路建链需求，利用规划算法生成全网节点用表，上注卫星节点并向地面节点发送，本地留存网络拓扑表；(2)待星上和地面开始启用网络拓扑表，网络各节点产生遥测数据，地面节点按照分配时隙进行遥测的接收和发送，地面收到数据后根据遥测信息中标识进行各星遥测数据融合，送往诊断系统；(3)星间链路异常故障诊断：找到同一时刻的应建链节点与实际建链信息，通过对测距数据结合信噪比的判断进行建链效果的评价，该步骤为：建立卫星节点星间建链正常的评价标准，假设星间遥测下传存在最大时延T，设置时间裕度T+△T，对每个卫星节点进行“(测距值>指定值)║(信噪比>指定值)”统计，使得卫星节点建链异常能得到快速判断。
2.根据权利要求1所述的一种基于数据统计的星间链路异常故障诊断方法，其特征在于，所述步骤(1)还包括在网络拓扑表生效之前，分别将网络拓扑表注到星上并发送至地面节点，本地留存。
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