CN113917499A - 一种小型geo卫星延时遥测自主下传的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种小型GEO卫星延时遥测自主下传的方法，该方法包括如下步骤：步骤一：创建延时遥测下传任务队列；步骤二：对步骤一中的延时遥测下传任务队列进行维护管理；步骤三：选择延时遥测下传模式；步骤四：根据维护管理后的延时遥测下传任务队列和延时遥测下传模式下传延时遥测数据。本发明实现了小型GEO卫星在不可见测控弧段时对卫星延时遥测进行存储，在卫星可见测控弧段根据可见弧段时长、卫星故障情况、重要测控事件执行情况等信息综合对地面关心的延时遥测进行自主下传，以便能够根据延时遥测信息对卫星健康状态进行迅速判断，并制定应急处置策略确保卫星在轨飞行安全。

Description

一种小型GEO卫星延时遥测自主下传的方法
技术领域
本发明属于小型GEO卫星技术领域，尤其涉及一种小型GEO卫星延时遥测自主下传的方法。
背景技术
当前，为了市场的不确定性和传统业务价格下降带来的经济压力，卫星运营商更倾向于建设小型GEO卫星，以实现最小的总投资额来开展新业务。小型GEO卫星一般采用低成本研制思路，配合现役低成本用于低轨发射的运载火箭，来实现卫星平台承载比的提升。
由于卫星与运载火箭的分离轨道较低，运载火箭仅将卫星送入LEO轨道，卫星通常需要采用上面级或独立推进舱进行轨道提升。另一方面，为了进一步提升卫星平台的承载比，小型GEO卫星通常采用全电推进变轨的方式进入地球静止同步轨道，导致卫星在转移轨道需要运行4～8个月，在这段时间卫星存在长时间的测控不可见弧短。小型GEO卫星全电推进变轨期间无法准确掌握卫星在不可观测弧段的工作状态。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种小型GEO卫星延时遥测自主下传的方法，实现了小型GEO卫星在不可见测控弧段时对卫星延时遥测进行存储，在卫星可见测控弧段根据可见弧段时长、卫星故障情况、重要测控事件执行情况等信息综合对地面关心的延时遥测进行自主下传，以便能够根据延时遥测信息对卫星健康状态进行迅速判断，并制定应急处置策略确保卫星在轨飞行安全。
本发明目的通过以下技术方案予以实现：一种小型GEO卫星延时遥测自主下传的方法，所述方法包括如下步骤：步骤一：创建延时遥测下传任务队列；步骤二：对步骤一中的延时遥测下传任务队列进行维护管理；步骤三：选择延时遥测下传模式；步骤四：根据维护管理后的延时遥测下传任务队列和延时遥测下传模式下传延时遥测数据。
上述小型GEO卫星延时遥测自主下传的方法中，在步骤一中，创建延时遥测下传任务队列包括如下步骤：以上一次延时遥测下传结束至本次延时遥测下传开始时间为一个周期，由地面发送指令或者由自主任务管理软件通过延时遥测存储使能的接口触发星载计算机软件存储延时遥测，并创建下传任务队列。
上述小型GEO卫星延时遥测自主下传的方法中，在步骤二中，星载计算机软件动态维护延时遥测下传任务队列，有新的下传任务直接放入下传任务队列；如果下传任务队列已满，首先查看当前下传任务队列中是否有已经执行完成的下传任务(执行状态＝＝1)，如果有则删除时间最早的已执行完成下传任务；否则，比较新来下传任务与下传任务队列中下传任务的优先级，如果新来下传任务的优先级低或者新来下传任务与下传任务队列中下传任务的优先级相同，丢弃新来下传任务，并设置遥测下传队任务列存储状态为1(1表示延时遥测队列存储失败。默认为0：延时遥测队列存储正确)；如果新来下传任务的优先级高，删除当前下传任务队列中优先级最低的下传任务。
上述小型GEO卫星延时遥测自主下传的方法中，在步骤三中，延时遥测下传模式包括抽样延时遥测帧下传模式、特定时段延时遥测帧遥测数据下传模式、指定时间段延时遥测包数据下传模式、故障延时遥测包遥测数据下传模式。
上述小型GEO卫星延时遥测自主下传的方法中，抽样延时遥测帧下传模式为：在可见弧度快速下传区域1中全部的延时遥测帧数据，如果下传数据量超过可见弧度的数据下传总量，需要卫星自主确定下传采样率，保证卫星在可见弧度能够下传足够长的不可见弧度遥测数据。
上述小型GEO卫星延时遥测自主下传的方法中，特定时段延时遥测帧遥测数据下传模式为：对特定时段的可见弧度快速下传区域1中的延时遥测帧数据进行下传，由地面通过指令指定下传开始时间、下传结束时间的信息，星上自主生成下传任务序列并执行。
上述小型GEO卫星延时遥测自主下传的方法中，指定时间段延时遥测包数据下传模式为：对特定时段的可见弧度快速下传区域2中的延时遥测包数据进行下传，由地面通过指令指定下传开始时间、下传结束时间的信息，星上自主生成下传任务序列并执行。
上述小型GEO卫星延时遥测自主下传的方法中，故障延时遥测包遥测数据下传模式为：根据可见弧段延时遥测下传可用时间，对可见弧度快速下传区域2内的延时遥测包数据进行采样下传，自主创建包延时遥测数据下传任务并执行；卫星根据FDIR故障报警标识，确定故障报警发生时段，星上自主生成故障事件包遥测下传任务序列并执行。
上述小型GEO卫星延时遥测自主下传的方法中，在步骤四中，星载计算机软件根据延时遥测下传任务到时间开始有序下传延时遥测数据，如果在一个可见弧段内数据下传完成，则将任务执行状态设置为1(表示已成功下传完毕)；如果接到延时遥测下传禁止指令时，将该任务执行状态置为0，下一个可见弧段对该任务进行重新下传。
上述小型GEO卫星延时遥测自主下传的方法中，遥测下传队任务列存储状态为1表示延时遥测队列存储失败。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
(1)本发明可实现延时遥测的自主下传。在每个下传周期内由卫星自主任务飞行软件根据轨道信息、可用地面站位置自主计算本周期内延时遥测传输开始时间、结束时间、采样率，并选择不同下传模式发送给星载计算机，由星载计算机自主创建下传任务队列；
(2)本发明可以实现延时遥测下传任务的自主任务维护。星载计算机可以动态维护延时遥测下传任务队列，有新的下传任务直接放入下传任务队伍。如果下传任务队列已满，比较新来任务与任务列表中任务优先级，如果新来任务优先级低，丢弃任务，不进行处理。如果新来任务优先级高，删除现有队列中优先级最低，时间最靠后的任务。如果新来任务与队列任务优先级相同，删除现有队列中时间最靠后的任务，加入新任务；
(3)本发明可以根据可见弧段延时遥测下传可用时间，对延时遥测包数据进行采样下传，自主创建包延时遥测数据下传任务并执行。卫星根据FDIR故障报警标识，确定故障报警发生时段，星上自主生成故障事件包遥测下传任务序列并执行。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1是本发明实施例提供的小型GEO卫星延时遥测自主下传的方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的延时遥测自主下传任务队列处理流程图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
图1是本发明实施例提供的小型GEO卫星延时遥测自主下传的方法的流程图。如图1所示，该方法包括如下步骤：
步骤一：延时遥测下传任务队列创建。以上一次延时遥测下传结束至本次延时遥测下传开始时间为一个周期，由地面发送指令或者由自主任务管理软件通过“延时遥测存储使能”的接口触发星载计算机软件存储延时遥测，并创建下传任务队列。
步骤二：延时遥测下传任务维护管理。星载计算机软件动态维护延时遥测下传任务队列，有新的下传任务直接放入下传任务队列。如果下传任务队列已满，首先查看当前队列中是否有已经执行完成的队列(执行状态＝＝1)，如果有则删除时间最早的已执行完成队列。否则，比较新来任务与任务列表中任务优先级，如果新来任务优先级低或者新来任务与队列任务优先级相同，丢弃任务，并设置遥测队列存储状态为1(1表示延时遥测队列存储失败。默认为0：延时遥测队列存储正确)。如果新来任务优先级高，删除现有队列中优先级最低任务。
步骤三：延时遥测下传模式选择。根据延时遥测的自主下传需求，建立4种延时遥测自主下传模式，星载计算机软件可根据任务需求自主选择延时遥测下传模式。具体下传模式如下：
(a)抽样延时遥测帧下传模式(模式1)：在可见弧度快速下传区域1中全部的延时遥测帧数据，如果下传数据量超过可见弧度的数据下传总量，需要卫星自主确定下传采样率，保证卫星在可见弧度能够下传足够长的不可见弧度遥测数据。
(b)特定时段延时遥测帧遥测数据下传模式(模式2)：对特定时段的区域1中的延时遥测帧数据进行下传，由地面通过指令指定下传开始时间，下传结束时间等信息，星上自主生成下传任务序列并执行。
(c)指定时间段延时遥测包数据下传模式(模式3)：对特定时段的区域2中的延时遥测包数据进行下传，由地面通过指令指定下传开始时间，下传结束时间等信息，星上自主生成下传任务序列并执行。
(d)故障延时遥测包遥测数据下传模式(模式4):根据可见弧段延时遥测下传可用时间，对区域2内的延时遥测包数据进行采样下传，自主创建包延时遥测数据下传任务并执行。卫星根据FDIR故障报警标识，确定故障报警发生时段，星上自主生成故障事件包遥测下传任务序列并执行。
步骤四：延时遥测的自主下传。星载计算机软件根据延时遥测下传任务到时间开始有序下传延时遥测数据，如果在一个可见弧段内数据下传完成，则将任务执行状态设置为1(表示已成功下传完毕)。如果接到延时遥测下传禁止指令时，将该任务执行状态置为0，下一个可见弧段对该任务进行重新下传。
本发明提供了一种小型GEO卫星延时遥测自主下传的方法，用于小型GEO卫星在不可见测控弧段时对卫星延时遥测进行存储，在卫星可见测控弧段根据可见弧段时长、卫星故障情况、重要测控事件执行情况等信息综合对地面关心的延时遥测进行自主下传，以便能够根据延时遥测信息对卫星健康状态进行迅速判断，并制定应急处置策略确保卫星在轨飞行安全。
本发明中的延时遥测是将采集到的遥测数据存储在星上存储设备中，待卫星飞经地面测控站作用范围(可观测弧段)时发送的卫星遥测的一种方式。
本发明中针对小型GEO卫星，延时遥测自主下传功能需求如下：
a、星载计算机需要根据地面延时遥测任务创建指令、自主任务软件对不可见/可见弧段计算结果或FDIR事件触发，建立和维护延时遥测下传任务队列；
b、延时遥测支持以下四种下传方式：
1)延时遥测可以按照帧下传；
2)延时遥测可以抽样下传；
3)延时遥测可以按照包下传；
4)延时遥测可以根据特定事件(卫星重要测控事件、卫星故障发生前后、地面指定特定时段遥测等)发生时刻进行下传。
c、星载计算机具备延时遥测下任务列表动态维护管理能力，能够根据任务优先级进行延时遥测数据下传；
本发明中四种延时遥测自主下传方式定义如下：
a、抽样延时遥测帧下传模式(模式1)：在可见弧度快速下传全部的延时遥测帧数据，如果下传数据量超过可见弧度的数据下传总量，需要卫星自主确定下传采样率，保证卫星在可见弧度能够下传足够长的不可见弧度遥测数据。
b、特定时段延时遥测帧遥测数据下传模式(模式2)：对特定时段的延时遥测帧数据进行下传，由地面通过指令指定下传开始时间，下传结束时间等信息，星上自主生成下传任务序列并执行。
c、指定时间段延时遥测包数据下传模式(模式3)：对特定时段的延时遥测包数据进行下传，由地面通过指令指定下传开始时间，下传结束时间等信息，星上自主生成下传任务序列并执行。
d、故障延时遥测包遥测数据下传模式(模式4):根据可见弧段延时遥测下传可用时间，对延时遥测包数据进行采样下传，自主创建包延时遥测数据下传任务并执行。卫星根据FDIR故障报警标识，确定故障报警发生时段，星上自主生成故障事件包遥测下传任务序列并执行。
如图1所示，延时遥测的自主下传流程如下：星载计算机创建并管理延时遥测下传任务队列，以上一次延时遥测下传结束至本次延时遥测下传开始时间为一个周期，根据下传任务需求选择下传模式，读取星载计算机中延时遥测存储区域里面的数据，并在遥测包格式标志域打上延时遥测标识，随后按照优先级执行延时遥测下传任务。下传任务完毕后删除延时遥测下传列表中的当前任务。
如图2所示，本发明中，星载计算机负责延时遥测下传任务队列创建和维护维护管理。以上一次延时遥测下传结束至本次延时遥测下传开始时间为一个周期，由地面发送指令或者由自主任务管理软件通过“延时遥测存储使能”的接口触发星载计算机软件存储延时遥测，并创建下传任务队列。
本发明中，星载计算机软件动态维护延时遥测下传任务队列，有新的下传任务直接放入下传任务队列。如果下传任务队列已满，首先查看当前队列中是否有已经执行完成的队列(执行状态＝＝1)，如果有则删除时间最早的已执行完成队列。否则，比较新来任务与任务列表中任务优先级，如果新来任务优先级低或者新来任务与队列任务优先级相同，丢弃任务，并设置遥测队列存储状态为1(1表示延时遥测队列存储失败。默认为0：延时遥测队列存储正确)。如果新来任务优先级高，删除现有队列中优先级最低任务。
星载计算机软件根据延时遥测下传任务到时间开始有序下传延时遥测数据，如果在一个可见弧段内数据下传完成，则将任务执行状态设置为1(表示已成功下传完毕)。如果接到延时遥测下传禁止指令时，将该任务执行状态置为0，下一个可见弧段对该任务进行重新下传。
本发明可实现延时遥测的自主下传。在每个下传周期内由卫星自主任务飞行软件根据轨道信息、可用地面站位置自主计算本周期内延时遥测传输开始时间、结束时间、采样率，并选择不同下传模式发送给星载计算机，由星载计算机自主创建下传任务队列。
本发明可以实现延时遥测下传任务的自主任务维护。星载计算机可以动态维护延时遥测下传任务队列，有新的下传任务直接放入下传任务队伍。如果下传任务队列已满，比较新来任务与任务列表中任务优先级，如果新来任务优先级低，丢弃任务，不进行处理。如果新来任务优先级高，删除现有队列中优先级最低，时间最靠后的任务。如果新来任务与队列任务优先级相同，删除现有队列中时间最靠后的任务，加入新任务。
本发明可以根据可见弧段延时遥测下传可用时间，对延时遥测包数据进行采样下传，自主创建包延时遥测数据下传任务并执行。卫星根据FDIR故障报警标识，确定故障报警发生时段，星上自主生成故障事件包遥测下传任务序列并执行。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种小型GEO卫星延时遥测自主下传的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
步骤一：创建延时遥测下传任务队列；
步骤二：对步骤一中的延时遥测下传任务队列进行维护管理；
步骤三：选择延时遥测下传模式；
步骤四：根据维护管理后的延时遥测下传任务队列和延时遥测下传模式下传延时遥测数据。
2.根据权利要求1所述的小型GEO卫星延时遥测自主下传的方法，其特征在于：在步骤一中，创建延时遥测下传任务队列包括如下步骤：
以上一次延时遥测下传结束至本次延时遥测下传开始时间为一个周期，由地面发送指令或者由自主任务管理软件通过延时遥测存储使能的接口触发星载计算机软件存储延时遥测，并创建下传任务队列。
3.根据权利要求1所述的小型GEO卫星延时遥测自主下传的方法，其特征在于：在步骤二中，星载计算机软件动态维护延时遥测下传任务队列，有新的下传任务直接放入下传任务队列；
如果下传任务队列已满，首先查看当前下传任务队列中是否有已经执行完成的下传任务，如果有则删除时间最早的已执行完成下传任务；否则，比较新来下传任务与下传任务队列中下传任务的优先级，如果新来下传任务的优先级低或者新来下传任务与下传任务队列中下传任务的优先级相同，丢弃新来下传任务，并设置遥测下传队任务列存储状态为1；如果新来下传任务的优先级高，删除当前下传任务队列中优先级最低的下传任务。
4.根据权利要求1所述的小型GEO卫星延时遥测自主下传的方法，其特征在于：在步骤三中，延时遥测下传模式包括抽样延时遥测帧下传模式、特定时段延时遥测帧遥测数据下传模式、指定时间段延时遥测包数据下传模式、故障延时遥测包遥测数据下传模式。
5.根据权利要求4所述的小型GEO卫星延时遥测自主下传的方法，其特征在于：抽样延时遥测帧下传模式为：在可见弧度快速下传区域1中全部的延时遥测帧数据，如果下传数据量超过可见弧度的数据下传总量，需要卫星自主确定下传采样率，保证卫星在可见弧度能够下传足够长的不可见弧度遥测数据。
6.根据权利要求4所述的小型GEO卫星延时遥测自主下传的方法，其特征在于：特定时段延时遥测帧遥测数据下传模式为：对特定时段的可见弧度快速下传区域1中的延时遥测帧数据进行下传，由地面通过指令指定下传开始时间、下传结束时间的信息，星上自主生成下传任务序列并执行。
7.根据权利要求4所述的小型GEO卫星延时遥测自主下传的方法，其特征在于：指定时间段延时遥测包数据下传模式为：对特定时段的可见弧度快速下传区域2中的延时遥测包数据进行下传，由地面通过指令指定下传开始时间、下传结束时间的信息，星上自主生成下传任务序列并执行。
8.根据权利要求4所述的小型GEO卫星延时遥测自主下传的方法，其特征在于：故障延时遥测包遥测数据下传模式为：根据可见弧段延时遥测下传可用时间，对可见弧度快速下传区域2内的延时遥测包数据进行采样下传，自主创建包延时遥测数据下传任务并执行；卫星根据FDIR故障报警标识，确定故障报警发生时段，星上自主生成故障事件包遥测下传任务序列并执行。
9.根据权利要求1所述的小型GEO卫星延时遥测自主下传的方法，其特征在于：在步骤四中，星载计算机软件根据延时遥测下传任务到时间开始有序下传延时遥测数据，如果在一个可见弧段内数据下传完成，则将任务执行状态设置为1；如果接到延时遥测下传禁止指令时，将该任务执行状态置为0，下一个可见弧段对该任务进行重新下传。
10.根据权利要求3所述的小型GEO卫星延时遥测自主下传的方法，其特征在于：遥测下传队任务列存储状态为1表示延时遥测队列存储失败。
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