一种平台化的高轨卫星化推位保监视方法及装置与流程

1.本技术涉及卫星测控的技术领域，特别是一种平台化的高轨卫星化推位保监视方法及装置。


背景技术：

2.高轨卫星在进行化推位保操作时，如遇突发的异常故障，可能对卫星产生较大影响，影响卫星在轨安全或白白耗费大量燃料，所以位保过程的监视与处置尤为重要。但由于多方面因素影响，位保过程监视一直存在一定的技术壁垒，以往的处置模式是在位保执行过程中，是由人工进行监视判断，如遇突发故障，需要请示上级工程师，或咨询卫星制造商，才可进行后续操作，且单星单处理，后续操作过程需要各类人员参与。这导致整个流程不仅耗费大量人力资源，还极大的拖延了卫星故障处置周期，对卫星安全极为不利，这种模式并不能完全符合卫星测控任务需求。本发明介绍一种平台化的高轨卫星化推位保监视装置，以解决此类问题。


技术实现要素：

3.本发明克服现有技术，提供了一种高度自动化、平台化的位保监视处置方法及装置，解决了高轨卫星化推位保过程中的人工耗费大、处置周期长和不可并行操作等问题。
4.第一方面，提供了一种卫星化推位保监视方法，包括：
5.获取化推位保点火前参数特征、化推位保点火中参数特征和化推位保点火后参数特征中的一个或多个化推位保参数特征；
6.在位保过程中，根据所述化推位保参数特征，执行化推位保监视算法，所述监视算法包括以下中的一个或多个：姿态监视算法、推进器温度监视算法、贮箱压力监视算法；
7.当存在异常情况，触发诊断机制。
8.结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述姿态监视算法满足：
9.卫星模式为zk，姿态滚动角为r，俯仰角为p，所述预设姿态遥测分段判定条件包括以下至少一项：a1、a2、a3、b1、b2、b3；其中，
10.a1＝{r1&&nm0}，表示zk＝nm0时，r取值为r1对应的滚动角姿态正常阈值范围；
11.a2＝{r2&&sk0}，表示zk＝sk0时，r取值为r2对应的滚动角姿态的正常阈值范围；
12.a3＝{r3&&tr3}，表示zk＝tr3时，r取值为r3对应的滚动角姿态的正常阈值范围；
13.b1＝{p1&&nm0}，表示zk＝nm0时，p取值为p1对应的俯仰角姿态的正常阈值范围；
14.b2＝{p2&&sk0}，表示zk＝sk0时，p取值为p2对应的俯仰角姿态的正常阈值范围；
15.b3＝{p3&&tr3}，表示zk＝tr3时，p取值为p3对应的俯仰角姿态的正常阈值范围。
16.结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述推进器温度监视算法满足以下至少一项：
17.在进行东西位保时或当进行位保模式下的南北位保时，如果满足以下至少一项，则判断推进器温度存在异常情况：推力器温度遥测值最大值大于先前机动推力器温度最大
值平均值的1.2倍，推力器温度遥测值最小值小于先前机动推力器温度最小值平均值的0.8倍；
18.当进行位保模式下的南北位保时，如果点火结束后推力器温度最大值与点火结束时推力器温度遥测值的差值低于d的0.8倍或高于d的1.2倍时，则判断推进器温度存在异常情况，其中d为推力器热回浸的阈值。
19.结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述贮箱压力算法满足：
20.判断当前南北位保点火后贮箱压力p2与当前南北位保点火前贮箱压力p1的压力差是否大于(1.5～2.5)p0，如果是，则判断贮箱压力存在异常情况，压力监视阈值p0为南北位保点火前贮箱正常压力和南北位保点火后贮箱正常压力的压力差。
21.结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述触发诊断机制，包括：
22.根据所述异常情况，匹配所述异常情况的处置规程；
23.执行所述处置规程。
24.结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述执行所述处置规程，包括：
25.故障诊断模块将处置规程及处置需求上报给任务调度模块；
26.所述任务调度模块接收所述处置需求，生成任务计划，通知资源调度模块请求可用地面链路资源，并通知指令执行模块等待路由出现后根据所述任务计划执行所述处置规程；
27.所述资源调度模块根据所述任务调度模块请求，计算出当前最优可用链路路由表，所述指令执行模块调用；
28.指令执行模块在发现所述最优可用链路路由表后执行所述处置规程。
29.结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述生成任务计划，包括：
30.判断数据库中是否尺寸所述处置需求匹配的任务计划，并判断所述处置规程是否需要人工审核确认，如果存在且不需要人工审核确认，则生成所述任务计划。
31.结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述方法还包括：
32.如果异常恢复，则进入正常位保流程，并继续执行所述化推位保监视算法；
33.如果异常未回复，则重新触发诊断机制或进行人工干预。
34.第二方面，提供了一种卫星化推位保监视装置，所述装置用于执行如上述第一方面中的任意一种实现方式中所述的方法。
35.结合第二方面，在第二方面的某些实现方式中，所述装置包括：指令执行模块、故障诊断模块、任务调度模块、资源调度模块；
36.所述故障诊断模块用于执行所述化推位保监视算法，匹配异常情况的处置规程，并将所述处置规程及处置需求上报给任务调度模块；
37.所述任务调度模块用于接收所述处置需求，生成任务计划，通知所述资源调度模块请求可用地面链路资源，并通知所述指令执行模块等待路由出现后根据所述任务计划执行所述处置规程；
38.所述资源调度模块用于根据所述任务调度模块请求，计算出当前最优可用链路路由表，所述指令执行模块调用；
39.所述指令执行模块用于在发现所述最优可用链路路由表后执行所述处置规程。
40.与现有技术相比，本技术提供的方案至少包括以下有益技术效果：
41.(1)本发明通过平台化的装置架构特征，达到的效果为，可进行多卫星化推位保并行监视及处置。
42.(2)本发明通过结合指令执行模块和故障诊断模块，达到的效果为，提供了化推位保执行过程中的自动化监视能力。
43.(3)本发明通过结合故障诊断模块、任务调度模块、资源调度模块和指令执行模块，达到的效果为，提供了化推位保执行过程中的自动化处置能力。
附图说明
44.图1为装置组成图。
45.图2为装置流程图图。
46.图3为某高轨卫星化推位保流程图。
具体实施方式
47.下面结合附图和具体实施例对本技术作进一步详细的描述。
48.图1是一种平台化的高轨卫星化推位保监视方法的示意性流程图。该图介绍了装置执行全流程，详细描述装置从启动至结束的监视处置过程。其执行过程包含以下步骤。
49.(1)启动装置所有模块，确认装置正常运行。
50.图2示出了一种平台化的高轨卫星化推位保监视装置的示意性结构图。该装置可以包括轨道计算模块、指令执行模块、综合显示模块、故障诊断模块、任务调度模块、资源调度模块、二次指令执行模块。启动轨道计算模块目的在于通过卫星测定轨和轨道预报推演，计算出卫星需要执行位保操作的时间、位保执行方向和位保机动量等信息。启动指令执行模块和综合显示模块目的在于保证位保执行过程正常。启动故障诊断模块目的在于提供位保监视和故障判断能力。启动任务调度模块、资源调度模块和二次指令执行模块的目的在于提供异常自动处置能力。
51.(2)打开故障诊断模块，建立高轨卫星化推位保的监视机制。
52.打开故障诊断模块，建立高轨卫星化推位保的监视机制。具体为：输入包含姿态监视、推进器温度监视、贮箱压力监视三类监视算法及对应诊断结论，并建立处置规程库。
53.姿态监视算法的具体解释为，卫星位置保持操作任务包括东位保、西位保、南位保以及北位保(参考图3，图3为某高轨卫星化推位保流程图，该图介绍了某高轨卫星的化推位保过程，详细描述高轨卫星化推位保期间的操作流程)。卫星化推位保模式包括n1模式、sk0模式以及sk1模式。在执行不同的位保模式任务时，进入的卫星模式以及点火参数不同所对应的监视判别要求不同。建立化推位保关键参数数据监视算法及对应诊断结论，并建立相应的处置规程库，为卫星化推位保执行过程中的故障诊断提供依据。基于化推位保程序自动对遥测数据进行判读，在执行化推位保过程中监视判读发令后所应达到的目标值，判读规则依据目标值范围设定。根据卫星化推位保不同模式下的监视要求和位保执行过程中参数数据变化特征，定义相关判读准则和阈值，对实时遥测预设多门限、分段门限、时变非线性门限判读，一般设定遥测连续3帧判读不满足预设目标值，则发出报警。如满足异常诊断判定条件则自动跳转到相应的处置规程。化推位保关键参数数据监视包括姿态、推进器温度以及贮箱压力的监视。
54.根据不同卫星模式下对姿态数据的监视要求，通过故障诊断模块设置不同卫星模式下的姿态遥测数据分段门限。基于化推位保过程，通过提取位保前、位保中、位保后的特征数据，实时采集当前卫星模式、姿态遥测、点火方向、点火开始时间和点火结束时间等位保参数，对姿态遥测数据进行实时判读。若确定遥测数据不满足当前卫星模式下的预设目标值，则发出报警，如满足异常判定诊断条件则自动跳转到相应的处置规程。
55.例如，对于dfh-4南位保sk0模式任务，位保过程中，卫星需经过nm0模式、sk0模式、tr3模式、最终恢复至nm0模式的转换。通过故障诊断模块分段设置不同卫星模式下的姿态判据，位保过程中实时读取姿态滚动角、俯仰角遥测数据。设定卫星模式为zk，姿态滚动角为r，俯仰角为p，预设姿态遥测分段判定条件为a＝{r&&zk}，b＝{p&&zk}。其中，zk＝nm0时，r取值为r1，p取值为p1；zk＝sk0时，r取值为r2，p取值为p2；zk＝tr3时，r取值为r3，p取值为p3；预设姿态遥测分段判定条件包括a1、a2、a3、b1、b2、b3；其中，a1＝{r1&&nm0}，定义卫星在nm0正常模式下滚动角姿态的正常阈值范围判定；a2＝{r2&&sk0}，定义卫星在sk0位保模式下滚动角姿态的正常阈值范围判定；a3＝{r3&&tr3}，定义卫星在tr3过渡模式下滚动角姿态的正常阈值范围判定；b1＝{p1&&nm0}，定义卫星在nm0正常模式下俯仰角姿态的正常阈值范围判定；b2＝{p2&&sk0}，定义卫星在sk0位保模式下俯仰角姿态的正常阈值范围判定；b3＝{p3&&tr3}，定义卫星在tr3过渡模式下俯仰角姿态的正常阈值范围判定。则在位保过程中，对于滚动姿态判定条件预设为{a1||a2||a3}，俯仰姿态判定条件预设为{b1||b2||b3}。如超出预设判定条件，则发出报警提示姿态异常，终止位保操作，等待人为介入。
56.推进器温度监视算法的具体解释为，读取位保的类型、推进器组、点火开始时间和点火结束时间等位保参数。
57.当进行东西位保时，在点火开始前记录推力器a和推力器件b温度值，点火开始后实时记录推力器温度的最大值和最小值，并判读推力器温度遥测值最大值是否大于前几次机动推力器温度最大值平均值的1.2倍，以及推力器温度遥测值最小值是否小于前几次机动推力器温度最小值平均值的0.8倍，如果满足上述两种条件之一，则提示推力器工作异常。当点火结束后，记录机动结束推进器点火期间的最小值和最大值并更新相关特征参数值。
58.当进行位保模式下的南北位保，在点火开始前记录推力器a和推力器件b温度值，点火开始后实时记录推力器温度的最大最小值，并判读最大值是否大于点火前温度，如果不大于，报警推力器工作异常。然后判读推力器温度遥测值最大值是否大于前几次机动推力器温度最大值平均值的1.2倍，以及推力器温度遥测值最小值是否小于前几次机动推力器温度最小值平均值的0.8倍，如果满足上述两种条件之一，则提示推力器工作异常。当点火结束后，记录机动结束推进器温度值。南北位保后5分钟后，计算推力器温度最大值与点火结束时推力器温度遥测值差d摄氏度。d为推力器热回浸的阈值。当差值低于d的0.8倍和高于1.2倍时，提示推进器工作异常。位保结束后更新相关特征参数值。
59.贮箱压力算法的具体解释为，记录一次正确完成的南北位保点火前压力和点火后贮箱的压力，计算压力差并将该值赋值为压力监视阈值p0。由经验可知，当前目前某卫星平台南北位保时压力差为一个遥测分层值。当进行南北位保点火前，记录贮箱的压力p1，实时计算贮箱的压力遥测p2和初值p1的压力差，当压力差大于两个分层值，即阈值p0的2倍时，须立即终止本次南北位保，并通报卫星研制方。
60.(3)根据轨道计算模块给出的位保任务，提前开启自动数据监视，理论上数据监视功能常开。
61.(4)根据位保任务，启动指令执行模块，执行位保规程。
62.根据位保任务，启动指令执行模块，执行位保规程。具体为：根据高轨卫星化推位保执行程序顺序操作，位保流程见图3。
63.(5)故障诊断模块自动运行监视算法，实时监视位保全过程。
64.通过化推位保点火前参数特征提取、化推位保点火中参数特征提取、化推位保后参数特征提取，自动记录各阶段关键信息数据，结合步骤2中的三类监视算法为故障诊断模块提供判断依据。
65.(6)如故障诊断模块判断发现异常，自动触发诊断机制。
66.可根据数据特征及预置诊断信息，自动判出发生何种异常现象，并匹配找出该异常场景的处置规程。将处置规程及处置需求一同上报给任务调度模块。
67.(7)任务调度模块接收需求，自动快速生成任务计划并立即执行，将资源请求和规程执行请求下发。
68.任务调度模块接收需求，需要完成以下几个步骤。(1)确认执行时间。(2)查找数据库，确认上述关联规程是否真实存在。(3)确认该规程是否需要人工审核确认。如(2)(3)都满足且不需人工确认，则将生成一条立即执行的调度任务。通知资源调度模块请求一条可用地面链路资源，同时通知指令执行模块等待路由出现后执行该规程。
69.(8)资源调度模块接收资源请求，匹配当前可用资源并对星。
70.资源调度模块接收请求后，将根据算法计算出当前最优可用链路，并将天线对星，功放加激励等配置下发至设备控制软件，由设备控制软件完成执行操作。
71.(9)指令执行模块接收规程执行请求，调出对应规程并立即执行。
72.待设备控制软件执行完成后，资源调度模块将根据链路基带接收的卫星遥测信息，解算并生成一条链路路由表，供任务调度和指令执行模块调用。此时，指令执行模块可发现已出现一条该星可用的发令链路，则自动调出前述规程内容，并逐步完成执行。
73.(10)流程执行完毕后，故障诊断模块持续进行监视。
74.如异常已恢复则退出本装置自动流程，进入正常位保流程。如异常未恢复，则继续进行故障定位及处置，或进行人工干预。
75.本发明虽然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，都可以做出可能的变动和修改，本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

技术特征：
1.一种卫星化推位保监视方法，其特征在于，包括：获取化推位保点火前参数特征、化推位保点火中参数特征和化推位保点火后参数特征中的一个或多个化推位保参数特征；在位保过程中，根据所述化推位保参数特征，执行化推位保监视算法，所述监视算法包括以下中的一个或多个：姿态监视算法、推进器温度监视算法、贮箱压力监视算法；当存在异常情况，触发诊断机制。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述姿态监视算法满足：卫星模式为zk，姿态滚动角为r，俯仰角为p，所述预设姿态遥测分段判定条件包括以下至少一项：a1、a2、a3、b1、b2、b3；其中，a1＝{r1&&nm0}，表示zk＝nm0时，r取值为r1对应的滚动角姿态正常阈值范围；a2＝{r2&&sk0}，表示zk＝sk0时，r取值为r2对应的滚动角姿态的正常阈值范围；a3＝{r3&&tr3}，表示zk＝tr3时，r取值为r3对应的滚动角姿态的正常阈值范围；b1＝{p1&&nm0}，表示zk＝nm0时，p取值为p1对应的俯仰角姿态的正常阈值范围；b2＝{p2&&sk0}，表示zk＝sk0时，p取值为p2对应的俯仰角姿态的正常阈值范围；b3＝{p3&&tr3}，表示zk＝tr3时，p取值为p3对应的俯仰角姿态的正常阈值范围。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述推进器温度监视算法满足以下至少一项：在进行东西位保时或当进行位保模式下的南北位保时，如果满足以下至少一项，则判断推进器温度存在异常情况：推力器温度遥测值最大值大于先前机动推力器温度最大值平均值的1.2倍，推力器温度遥测值最小值小于先前机动推力器温度最小值平均值的0.8倍；当进行位保模式下的南北位保时，如果点火结束后推力器温度最大值与点火结束时推力器温度遥测值的差值低于d的0.8倍或高于d的1.2倍时，则判断推进器温度存在异常情况，其中d为推力器热回浸的阈值。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述贮箱压力算法满足：判断当前南北位保点火后贮箱压力p2与当前南北位保点火前贮箱压力p1的压力差是否大于(1.5～2.5)p0，如果是，则判断贮箱压力存在异常情况，压力监视阈值p0为南北位保点火前贮箱正常压力和南北位保点火后贮箱正常压力的压力差。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述触发诊断机制，包括：根据所述异常情况，匹配所述异常情况的处置规程；执行所述处置规程。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述执行所述处置规程，包括：故障诊断模块将处置规程及处置需求上报给任务调度模块；所述任务调度模块接收所述处置需求，生成任务计划，通知资源调度模块请求可用地面链路资源，并通知指令执行模块等待路由出现后根据所述任务计划执行所述处置规程；所述资源调度模块根据所述任务调度模块请求，计算出当前最优可用链路路由表，所述指令执行模块调用；指令执行模块在发现所述最优可用链路路由表后执行所述处置规程。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述生成任务计划，包括：判断数据库中是否尺寸所述处置需求匹配的任务计划，并判断所述处置规程是否需要
人工审核确认，如果存在且不需要人工审核确认，则生成所述任务计划。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：如果异常恢复，则进入正常位保流程，并继续执行所述化推位保监视算法；如果异常未回复，则重新触发诊断机制或进行人工干预。9.一种卫星化推位保监视装置，其特征在于，所述装置用于执行如权利要求1至8中任一项所述的方法。10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述装置包括：指令执行模块、故障诊断模块、任务调度模块、资源调度模块；所述故障诊断模块用于执行所述化推位保监视算法，匹配异常情况的处置规程，并将所述处置规程及处置需求上报给任务调度模块；所述任务调度模块用于接收所述处置需求，生成任务计划，通知所述资源调度模块请求可用地面链路资源，并通知所述指令执行模块等待路由出现后根据所述任务计划执行所述处置规程；所述资源调度模块用于根据所述任务调度模块请求，计算出当前最优可用链路路由表，所述指令执行模块调用；所述指令执行模块用于在发现所述最优可用链路路由表后执行所述处置规程。

技术总结
一种平台化的高轨卫星化推位保监视装置，覆盖DFH-3B、DFH-4、DFH4E等多种不同平台高轨卫星化推位保实时异常监视及自动异常处置，可以同时进行多星的位保监视及异常处置操作。该装置通过提取高轨卫星化推位保期间数据特征，结合姿态监视、推进器温度监视、贮箱压力监视等多种化推位保监视算法，实现自动异常监视诊断，得出相应诊断结果；通过预置分类分级的异常场景处置规程，快速查找匹配处置方法并执行，实现资源调配及对化推位保期间发生异常的自动处置。该装置可解决以往卫星化推位保过程人工监视操作繁杂、并行工作能力低、力资源成本高等问题，其快速处置能力同时有效保障卫星安全、节省推进器燃料、保证用户业务稳定。保证用户业务稳定。保证用户业务稳定。


技术研发人员：宋铮 王国辉 谭芳 张维奇 李浩威 李阳 任若曦 李新禹 李小牧 冯朝辉
受保护的技术使用者：中国卫通集团股份有限公司
技术研发日：2022.12.08
技术公布日：2023/5/30