CN113777928A - 基于突发遥测的热控参数分析与闭环的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于突发遥测的热控参数分析与闭环的方法及系统，包括如下步骤：步骤S1：采用遥控星地增量大回路比对，通过遥测数据播发星上程控配置数据实际更新状态，使得地面多主体在遥控数据下获得星上状态变化更新，同时保留星上程控不同配置数据集；步骤S2：采用地面计算机程序对程控的不同配置数据集合进行比对，生成不同数据集合间状态转换的预计代价的遥控注数序列，并且遥控注序列上行传输至卫星，来切换程控的配置数据集合。本发明地面可以实时完整地掌握星上程控配置参数全集状态的情况，无需人工干预进行数据内存下卸，无需人工校核，任务响应即时性较好。
Description
技术领域
本发明涉及卫星数据管理的技术领域，具体地，涉及一种基于突发遥测的热控参数分析与闭环的方法及系统。
背景技术
通常，卫星热控程控相关配置参数集中存储在星务计算机内存中，在轨飞行过程中在缺省配置基础上通过遥控注数进行增量修改；由于程控配置参数集规模与卫星体量及闭环控制加热器路数呈正比，实际情况下与遥测信道容量相比往往较大，因此在增量修改时一般采用星地小回路比对方式作为星上正常接收遥控注数的判据，不会将修改后的程控配置参数集通过遥测数据下行。经过一段时间在轨实际使用、特别是经过测控、运控等地面多控制主体交叉管理后，往往会出现地面不能实时、完整地掌握星上程控配置参数全集状态的情况，需要人工干预进行数据内存下卸。此外，在卫星飞行任务阶段、模式切换时，往往需要同步大幅度更新热控程控配置参数，且实际使用参数与星上预存集合通常并不完全相同。一般采用卫星热控、星务和地面测控、运控人员手动比对配置参数集合差异，生成参数集修改遥控注数并进行人工校核，任务响应即时性差。
公开号为CN110703826A的中国发明专利文献公开了一种航天器自主重构热控管理系统和方法，系统包括：管理控制单元、控温远置单元、测控温部件和总线网络；所述管理控制单元接收并保存热控任务信息，并将任务信息解析分解给所述控温远置单元分布执行；所述控温远置单元接收所述管理控制单元的热控任务信息，按照热控任务信息对所负责的热控区域的所述测控温部件进行热控闭环控制；所述测控温部件接收所述控温远置单元的控温信号进行加热或者散热，并将测量所在位置的温度传输给所述控温远置单元；所述总线网络用于所述管理控制单元和所述控温远置单元之间的信号传输。
公开号为CN111959830A的中国发明专利文献公开了一种卫星高精度光学载荷安装平台热控系统及方法，包括：外部环境热控模块，被配置为通过外部热流遮挡单元、边界温度控制单元及安装部件隔热单元来减小外部环境对所述卫星高精度光学载荷安装平台本体的温度均匀性的影响；平台本体热控模块，被配置为通过表面隔热保温单元、加热回路布置单元及PI闭环控温单元来均匀其自身温度。
公开号为CN111338404A的中国发明专利文献公开了一种卫星功率控温方法，通过地面发送指令使能功率控温功能，卫星自主进行周期性的功率控温管理，星上计算机首先设置功率控温目标值，然后统计所有纳入管理对象的主动热控制机构在tx时刻的开启或关闭状态，并获得所有加电开启的热控制机构的功率、控温阈值上下限及控温点温度，令在tx时刻第i路开启的热控制机构的功率为Qi，统计在tx时刻处于开启状态的m路热控制机构的热控功率总和后，将与功率控温目标值进行对比；根据对比结果开启或关闭主动热控制机构，使得热控功率总和与功率控温目标值尽可能相等。
公开号为CN107390455A的中国发明专利文献公开了一种静止轨道遥感器光学系统精密热控设计方法，涉及航天器热控制领域；包括步骤：步骤(一)、获得位于地球静止轨道遥感器外热流变化规律；并分别确定遥感器外热流处于极端高温工况和极端低温工况的时间；确定遥感器内热源工作类型；确定遥感器内热源的工作模式；步骤(二)、位于地球静止轨道遥感器外热流处于高温工况时，对外部热流进行屏蔽；步骤(三)、位于地球静止轨道遥感器外热流处于高温工况时，对遥感器内部进行热控制；步骤(四)、对遥感器内部光学系统的主动热控系统进行设计。
公开号为CN111651837A的中国发明专利文献公开了一种卫星热控管理系统及方法，包括：在卫星设计、制造及发射各个阶段中，任务分配模块被配置为根据多个产品管理模块的冗余控制功能将其映射至批产过程控制及试验模块中，以分别同时完成多条平行任务；多个产品管理模块在卫星装配阶段被分配为产品级装配模块、板级装配模块及总装装配模块；多个产品管理模块在卫星试验阶段被分配为模样热平衡试验模块及正样热平衡试验模块。
针对上述中的相关技术，发明人认为上述系统及方法分别介绍了针对空间飞行器平台、载荷的普通精度、高精度温度闭环控制方法，但均未对星地热控闭环的可测量性、可操作性进行研究。
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突发遥测的热控参数分析与闭环的方法及系统。
根据本发明提供的一种基于突发遥测的热控参数分析与闭环的方法，包括如下步骤：
步骤S1：采用遥控星地增量大回路比对，通过遥测数据播发星上程控配置数据实际更新状态，使得地面多主体在遥控数据下获得星上状态变化更新，同时保留星上程控不同配置数据集；
步骤S2：采用地面计算机程序对程控的不同配置数据集合进行比对，生成不同数据集合间状态转换的预计代价的遥控注数序列，并且遥控注序列上行传输至卫星，来切换程控的配置数据集合。
优选的，在所述步骤S1中，遥控星地增量大回路比对，根据星上状态与遥控注数关联先验信息，当状态发生变化时，由星务软件生成与状态发生变化相关的遥测包，并实时插入遥测调度、突发下传。
优选的，在所述步骤S1中，在地面根据突发的遥测包实时更新相关状态镜像，根据突发遥测实时掌握卫星状态变化，并实时维护本地状态镜像。
优选的，在所述步骤S2中，配置数据集包括热控程控配置数据集，通过热控程控配置数据集合比对，生成集合初始状态向目标状态转换的预计代价的遥控注数序列，比对配置数据集合差异，生成总预计上行代价的遥控注数集合。
优选的，在所述步骤S2中，满足安全性准则的遥控注数序列排序，根据先验的安全性准则集合，约束状态设置与动作触发组合的遥控注数序列排序。
优选的，在所述步骤S2中，满足安全性准则的遥控注数序列自动补全，基于先验的安全性准则集合，当应用的遥控注数序列不能满足安全性准则集合时，自动插入补齐满足集合的总预计代价的遥控注数。
根据本发明提供的一种基于突发遥测的热控参数分析与闭环的系统，包括如下模块：
模块M1：采用遥控星地增量大回路比对，通过遥测数据播发星上程控配置数据实际更新状态，使得地面多主体在遥控数据下获得星上状态变化更新，同时保留星上程控不同配置数据集；
模块M2：采用地面计算机程序对程控的不同配置数据集合进行比对，生成不同数据集合间状态转换的预计代价的遥控注数序列，并且遥控注序列上行传输至卫星，来切换程控的配置数据集合。
优选的，在所述模块M1中，遥控星地增量大回路比对，根据星上状态与遥控注数关联先验信息，当状态发生变化时，由星务软件生成与状态发生变化相关的遥测包，并实时插入遥测调度、突发下传。
优选的，在所述模块M1中，在地面根据突发的遥测包实时更新相关状态镜像，根据突发遥测实时掌握卫星状态变化，并实时维护本地状态镜像。
优选的，在所述模块M2中，配置数据集包括热控程控配置数据集，通过热控程控配置数据集合比对，生成集合初始状态向目标状态转换的预计代价的遥控注数序列，比对配置数据集合差异，生成总预计上行代价的遥控注数集合。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明多个地面接收主体(测控、运控)可以实时完整地掌握星上程控配置参数全集状态的情况，无需人工干预进行数据内存下卸，无需人工干预，任务响应即时性较好；
2、本发明地面控制主体(测控、运控)可以自动地生成总预计上行代价的热控程控配置数据切换遥控注数集合，切换控制期间无需人工干预，任务控制即时性较好；
3、本发明地面控制主体(测控、运控)可以自动地生成符合安全准则的程控配置数据切换遥控注数集合补齐数据，切换控制期间加热器不出现非受控异常工作，任务安全性较好。
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为遥控星地增量大回路比对方法及状态镜像信息流程图；
图2为基于数据集合差异的最小代价状态转换安全注数生成图。
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。
本发明实施例公开了一种基于突发遥测的热控参数分析与闭环的方法，如图1和图2所示，包括如下步骤：步骤S1：采用遥控星地增量大回路比对，通过遥测数据播发星上程控配置数据实际更新状态，使得地面多主体在遥控数据下获得星上状态变化更新，同时保留星上程控不同配置数据集。
遥控星地增量大回路比对，根据星上状态与遥控注数关联先验信息，当状态发生变化时，由星务软件生成与状态发生变化相关的遥测包，并实时插入遥测调度、突发下传。根据星上状态与遥控注数关联先验信息，当感兴趣的状态发生变化时，由星务软件自主生成相关遥测包，并实时插入遥测调度、突发下传。
遥控星地增量大回路比对，基于星上状态与遥控注数关联关系，在前者被改变时自主生成相关遥测数据包并动态调度，实时下行。
在地面根据突发的遥测包实时更新相关状态镜像，根据突发遥测实时掌握卫星状态变化，并实时维护本地状态镜像。在无须获知其他地面控制主体上行遥控注数的前提下，仅根据突发遥测即能实时掌握卫星感兴趣状态变化，并据此实时维护本地状态镜像。在地面根据突发遥测包实时更新相关状态镜像，无须获知星上接收、执行的具体遥控注数，仅根据突发遥测，即可获知感兴趣的星上状态(如热控程控配置数据)发生变化。
遥控星地增量大回路比对有别于传统高轨卫星的遥控注数返回和遥测遥控无直接关联的做法，在星上收到并执行遥控注数后，并将遥控注数更改的相关状态(如热控程控配置数据)，按预定格式组织反映相关状态的遥测数据包，突发下传至地面。
地面测控、运控分别独立接收卫星下行遥测数据，在无须互相进行工程遥控、业务遥控相关上行数据交互的前提下，通过卫星遥测数据中的突发遥测信息，即可获知感兴趣的星上状态(如热控程控配置数据)发生变化，并据此实时同步更新星上状态的本地镜像。
步骤S2：采用地面计算机程序对程控的不同配置数据集合进行比对，生成不同数据集合间状态转换的预计代价的遥控注数序列，并且遥控注序列上行传输至卫星，来切换程控的配置数据集合。
预计代价的遥控注数序列包括最小代价遥控注数序列。配置数据集包括热控程控配置数据集，通过热控程控配置数据集合比对，生成集合初始状态向目标状态转换的预计代价的遥控注数序列，比对配置数据集合差异，生成总预计上行代价的遥控注数集合。总预计上行代价的遥控注数集合包括总上行代价最小的遥控注数集合。通过热控程控配置数据集合比对，生成集合初始状态向目标状态转换的最小代价遥控注数序列，自动化比对配置数据集合差异，生成总上行代价最小的遥控注数集合。
通过热控程控配置数据集合比对，生成集合初始状态向目标状态转换的最小代价遥控注数序列。根据数据集合差异，生成集合初始状态向目标状态转换的预计代价的遥控注数序列根据先验的安全性准则集合，约束状态设置与动作触发组合的遥控注数序列排序，基于先验的安全性准则集合，当应用的遥控注数序列不能满足上述集合时，自动插入补齐满足集合的总预计代价的遥控注数。
满足安全性准则的遥控注数序列排序，根据先验的安全性准则集合，约束状态设置与动作触发组合的遥控注数序列排序。满足安全性准则的遥控注数序列自动补全，基于先验的安全性准则集合，当应用需要的遥控注数序列不能满足上述安全性准则集合时，自动插入补齐满足集合所需要的总代价最小的遥控注数。
热控程控配置数据一般包括：加热器控温阈值、控温策略、控温点与加热器对应关系等；在飞行任务阶段或状态转换时，通过当前热控程控配置数据集合镜像和目标集合的遍历比对，生成修改单点差异的遥控注数集合；根据修改同类配置数据遥控注数可以归并的准则，在遥控注数的最大长度约束下归并同类注数；根据安全性准则对遥控注数进行排序及必要的状态设置于动作注数的插入补齐，保证修改期间加热器不出现非受控异常工作。
本发明是地面利用受控突发传输的遥测数据反演、组合并管理星上热控配置参数集合的数据管理技术。本发明主要是采用遥控星地增量大回路比对，通过遥测数据实时播发星上程控配置数据实际更新状态，使得地面测控、运控等多主体在遥控数据互不交互的前提下实时同步获得星上状态变化更新，保留星上程控配置数据集的真实地面镜像；采用地面计算机程序对程控不同配置数据集进行比对，自动化生成不同数据集合间状态转换所需要的最小代价遥控注数序列。
本发明实施例还提供了一种基于突发遥测的热控参数分析与闭环的系统，如图1和图2所示，包括如下模块：模块M1：采用遥控星地增量大回路比对，通过遥测数据播发星上程控配置数据实际更新状态，使得地面多主体在遥控数据下获得星上状态变化更新，同时保留星上程控不同配置数据集。遥控星地增量大回路比对，根据星上状态与遥控注数关联先验信息，当状态发生变化时，由星务软件生成与状态发生变化相关的遥测包，并实时插入遥测调度、突发下传。在地面根据突发的遥测包实时更新相关状态镜像，根据突发遥测实时掌握卫星状态变化，并实时维护本地状态镜像。
模块M2：采用地面计算机程序对程控的不同配置数据集合进行比对，生成不同数据集合间状态转换的预计代价的遥控注数序列，并且遥控注序列上行传输至卫星，来切换程控的配置数据集合。配置数据集包括热控程控配置数据集，通过热控程控配置数据集合比对，生成集合初始状态向目标状态转换的预计代价的遥控注数序列，比对配置数据集合差异，生成总预计上行代价的遥控注数集合。
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)
1.一种基于突发遥测的热控参数分析与闭环的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：采用遥控星地增量大回路比对，通过遥测数据播发星上程控配置数据实际更新状态，使得地面多主体在遥控数据下获得星上状态变化更新，同时保留星上程控不同配置数据集；
步骤S2：采用地面计算机程序对程控的不同配置数据集合进行比对，生成不同数据集合间状态转换的预计代价的遥控注数序列，并且遥控注序列上行传输至卫星，来切换程控的配置数据集合。
2.根据权利要求1所述的基于突发遥测的热控参数分析与闭环的方法，其特征在于，在所述步骤S1中，遥控星地增量大回路比对，根据星上状态与遥控注数关联先验信息，当状态发生变化时，由星务软件生成与状态发生变化相关的遥测包，并实时插入遥测调度、突发下传。
3.根据权利要求2所述的基于突发遥测的热控参数分析与闭环的方法，其特征在于，在所述步骤S1中，在地面根据突发的遥测包实时更新相关状态镜像，根据突发遥测实时掌握卫星状态变化，并实时维护本地状态镜像。
4.根据权利要求3所述的基于突发遥测的热控参数分析与闭环的方法，其特征在于，在所述步骤S2中，配置数据集包括热控程控配置数据集，通过热控程控配置数据集合比对，生成集合初始状态向目标状态转换的预计代价的遥控注数序列，比对配置数据集合差异，生成总预计上行代价的遥控注数集合。
5.根据权利要求4所述的基于突发遥测的热控参数分析与闭环的方法，其特征在于，在所述步骤S2中，满足安全性准则的遥控注数序列排序，根据先验的安全性准则集合，约束状态设置与动作触发组合的遥控注数序列排序。
6.根据权利要求4所述的基于突发遥测的热控参数分析与闭环的方法，其特征在于，在所述步骤S2中，满足安全性准则的遥控注数序列自动补全，基于先验的安全性准则集合，当应用的遥控注数序列不能满足安全性准则集合时，自动插入补齐满足集合的总预计代价的遥控注数。
7.一种基于突发遥测的热控参数分析与闭环的系统，其特征在于，包括如下模块：
模块M1：采用遥控星地增量大回路比对，通过遥测数据播发星上程控配置数据实际更新状态，使得地面多主体在遥控数据下获得星上状态变化更新，同时保留星上程控不同配置数据集；
模块M2：采用地面计算机程序对程控的不同配置数据集合进行比对，生成不同数据集合间状态转换的预计代价的遥控注数序列，并且遥控注序列上行传输至卫星，来切换程控的配置数据集合。
8.根据权利要求1所述的基于突发遥测的热控参数分析与闭环的系统，其特征在于，在所述模块M1中，遥控星地增量大回路比对，根据星上状态与遥控注数关联先验信息，当状态发生变化时，由星务软件生成与状态发生变化相关的遥测包，并实时插入遥测调度、突发下传。
9.根据权利要求2所述的基于突发遥测的热控参数分析与闭环的系统，其特征在于，在所述模块M1中，在地面根据突发的遥测包实时更新相关状态镜像，根据突发遥测实时掌握卫星状态变化，并实时维护本地状态镜像。
10.根据权利要求3所述的基于突发遥测的热控参数分析与闭环的系统，其特征在于，在所述模块M2中，配置数据集包括热控程控配置数据集，通过热控程控配置数据集合比对，生成集合初始状态向目标状态转换的预计代价的遥控注数序列，比对配置数据集合差异，生成总预计上行代价的遥控注数集合。
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