航天器多路并行自主控温方法及系统与流程

1.本发明涉及航天器自主热控管理技术领域，具体地，涉及一种航天器多路并行自主控温方法及系统。


背景技术：

2.目前航天器上普遍采用两种温控方式，即主动温控和被动温控。航天器自主温控系统实现对航天器各舱段进行温度测量和控制，保证航天器的结构部件、仪器设备在空间环境中处于一个合适的温度范围，使其能够正常工作，是最常采用的主动温控技术之一。其工作过程是将采集到的温度信号统一送至处理器进行计算判决，以确定是否需要驱动加热器或关断加热器，从而将温度控制在一定的区间内。
3.随着技术的发展，仪器设备的温度控制精度越来越高，加热器数量、温度测量点数量需求越来越多，传统串行控温方式无法实现一个控制周期内对航天器多路加热器的并行控制，随着加热器路数的增多，其控温响应时间会变慢，控温精度较低。
4.专利文献cn110018679a公开了一种星载电子设备技术领域的航天器自主温控系统闭环测试系统及测试方法；所述测试系统所述系统包括航天器自主温控系统和闭环测试系统；所述航天器自主温控系统包括遥测采集模块、加热器驱动模块、处理器模块；所述闭环测试系统包括热敏电阻模拟板卡、加热器驱动检测板卡、上位机、测试终端。
5.专利文献cn112181023b公开了一种不同区域温度一致性高可靠自主控温方法，包括如下步骤：端差控温使能状态判断步骤、端温度采集步骤、端温度与设定最高阈值比较步骤、端温度与设定最低阈值比较步骤、端差阈值判断步骤、加热回路驱动步骤和固定延时步骤。
6.专利文献cn104102245a公开了一种提高卫星控温精度的热控装置及热控方法，该热控装置包括加热片、隔热垫、长方体和隔热材料；长方体的底面作为设备安装底板，长方体的其他五个面整体作为温控盒。
7.专利文献cn104750137a公开了一种基于查找表的卫星控温数据处理方法，以热敏电阻温度与热敏电阻所在测温回路的电压间映射关系，热敏电阻序号与控温回序号对应关系为信息基础建立查找表，并在星上进行三模冗余存储。地面用户仅需要按照指令模板编排、上注指令；星上接收并解析指令后，自主完成控温设置，增加、修改或删除查找表信息等任务。
8.但是，综上所述，现有的卫星控温技术均不能解决随着温控精度越来越高，加热器数量、温度测量点数量需求越来越多的并行快速控温需求。


技术实现要素：

9.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种航天器多路并行自主控温方法及系统。
10.根据本发明提供的一种航天器多路并行自主控温方法，包括：
11.步骤s1：更新t时刻加热器开关状态遥测信息，并判断当前航天器是否允许自主温控，若是，则执行步骤s2；若否，则进行下一周期的控温；
12.步骤s2：读取加热器开关状态遥测信息，并判断当前加热器遥测包是否正确，若是，则执行步骤s3；若否，则进行下一周期的控温；
13.步骤s3：通过确定每一路的采温策略控制每一路对应的加热器开关指令位置，进行多路加热器并行自主控温控制。
14.优选地，所述步骤s3包括：
15.步骤s3.1：将第j路温度有效标志置为1，并判断航天器第j路加热器是否允许自主温控，若是，则执行步骤s3.2；若否，则进行下一周期的控温；
16.步骤s3.2：获取第j路采温策略，根据所述采温策略进行温度采集，得到第j路采温温度值；
17.步骤s3.3：根据所述第j路采温温度值，判断航天器第j路温度有效标志是否有效，若是，则执行步骤s3.4；若否，则第j路加热器开关指令位保持当前周期不变；
18.步骤s3.4：将所述第j路采温温度值分别与预设的高温阈值和预设的低温阈值进行比较，确定第j路加热器开关指令位置，得到对应的指令位信息；
19.步骤s3.5：遍历的所有num路加热器开关指令位信息，生成加热器并行控温指令包，发送加热器开关指令，指令位信息为0的执行相应加热器关操作，指令位信息为1的执行相应加热器开操作。
20.优选地，所述采温策略包括：
21.若为当前采温策略，则采温温度选取第j路温度点温度；若为最高采温策略，则采温温度选取第j路多个测温点温度的最高温度值；若为最低采温策略，则采温温度选取第j路多个测温点温度的最低温度值；若为平均采温策略，则采温温度选取第j路多个测温点温度的平均温度值；
22.所述采温策略根据地面上注指令修改，不同路的采温策略可根据需要进行设置，不同路数可设置为不同的采温策略。
23.优选地，步骤s3.4包括：
24.步骤s3.4.1：判断第j路采温温度是否大于高温阈值，若是，则将第j路加热器开关指令位置设为关；若否，则执行步骤s3.4.2；
25.步骤s3.4.2：判断第j路采温温度是否小于低温阈值，若是，将第j路加热器开关指令位置设为开；若否，则第j路加热器开关指令位置保持上周期的加热器开关指令位置不变。
26.优选地，高温阈值和低温阈值根据地面注数进行设置；
27.并行控温指令包格式中包数据域为偶数字节，长度根据航天器实际加热器路数确定，每个字节能够表征8路加热器指令位信息，当加热器实际路数不满足偶数字节时，则进行字节填充。
28.根据本发明提供的一种航天器多路并行自主控温系统，包括：
29.模块m1：更新t时刻加热器开关状态遥测信息，并判断当前航天器是否允许自主温控，若是，则触发模块m2；若否，则进行下一周期的控温；
30.模块m2：读取加热器开关状态遥测信息，并判断当前加热器遥测包是否正确，若
是，则触发模块m3；若否，则进行下一周期的控温；
31.模块m3：通过确定每一路的采温策略控制每一路对应的加热器开关指令位置，进行多路加热器并行自主控温控制。
32.优选地，所述模块m3包括：
33.模块m3.1：将第j路温度有效标志置为1，并判断航天器第j路加热器是否允许自主温控，若是，则触发模块m3.2；若否，则进行下一周期的控温；
34.模块m3.2：获取第j路采温策略，根据所述采温策略进行温度采集，得到第j路采温温度值；
35.模块m3.3：根据所述第j路采温温度值，判断航天器第j路温度有效标志是否有效，若是，则触发模块m3.4；若否，则第j路加热器开关指令位保持当前周期不变；
36.模块m3.4：将所述第j路采温温度值分别与预设的高温阈值和预设的低温阈值进行比较，确定第j路加热器开关指令位置，得到对应的指令位信息；
37.模块m3.5：遍历的所有num路加热器开关指令位信息，生成加热器并行控温指令包，发送加热器开关指令，指令位信息为0的触发相应加热器关操作，指令位信息为1的触发相应加热器开操作。
38.优选地，所述采温策略包括：
39.若为当前采温策略，则采温温度选取第j路温度点温度；若为最高采温策略，则采温温度选取第j路多个测温点温度的最高温度值；若为最低采温策略，则采温温度选取第j路多个测温点温度的最低温度值；若为平均采温策略，则采温温度选取第j路多个测温点温度的平均温度值；
40.所述采温策略根据地面上注指令修改，不同路的采温策略可根据需要进行设置，不同路数可设置为不同的采温策略。
41.优选地，模块m3.4包括：
42.模块m3.4.1：判断第j路采温温度是否大于高温阈值，若是，则将第j路加热器开关指令位置设为关；若否，则触发模块m3.4.2；
43.模块m3.4.2：判断第j路采温温度是否小于低温阈值，若是，将第j路加热器开关指令位置设为开；若否，则第j路加热器开关指令位置保持上周期的加热器开关指令位置不变。
44.优选地，高温阈值和低温阈值根据地面注数进行设置；
45.并行控温指令包格式中包数据域为偶数字节，长度根据航天器实际加热器路数确定，每个字节能够表征8路加热器指令位信息，当加热器实际路数不满足偶数字节时，则进行字节填充。
46.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
47.本发明通过根据不同的采温策略确定每一路对应的采温温度，在根据采温温度与高温阈值和低温阈值确定加热器开关指令位信息，进而对航天器多路并行自主控温，能够有效提升航天器控温响应时间与频率，从而提高控温精度与效率。并且本发明所涉及的判断简单，更易于实现。
附图说明
48.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：
49.图1为本发明的工作流程示意图。
具体实施方式
50.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。
51.根据本发明提供的一种航天器多路并行自主控温方法，如图1所示，包括：
52.步骤s1：更新t时刻加热器开关状态遥测信息，并判断当前航天器是否允许自主温控，若是，则执行步骤s2；若否，则进行下一周期的控温。是否允许自主温控根据地面可上注修改的标志判断。
53.步骤s2：读取加热器开关状态遥测信息，并判断当前加热器遥测包是否正确，若是，则执行步骤s3；若否，则进行下一周期的控温。具体地，可通过包校验方式判断遥测包是否正确。
54.步骤s3：通过确定每一路的采温策略控制每一路对应的加热器开关指令位置，进行多路加热器并行自主控温控制。步骤s3包括：
55.步骤s3.1：将第j路温度有效标志ft(j)置为1，并判断航天器第j路加热器是否允许自主温控，若是，则执行步骤s3.2；若否，则进行下一周期的控温。其中第j路加热器遍历航天器所有num个加热器。
56.步骤s3.2：获取第j路采温策略，根据采温策略进行温度采集，得到第j路采温温度值。采温策略包括：若为当前采温策略，则采温温度th(j)选取第j路温度点温度；若为最高采温策略，则采温温度th(j)选取第j路多个测温点温度的最高温度值；若为最低采温策略，则采温温度th(j)选取第j路多个测温点温度的最低温度值；若为平均采温策略，则采温温度th(j)选取第j路多个测温点温度的平均温度值，否则将第j路温度有效标志置为无效，即ft(j)置为0。
57.采温策略根据地面上注指令修改，不同路的采温策略可根据需要进行设置，不同路数可设置为不同的采温策略。
58.步骤s3.3：根据第j路采温温度值，判断航天器第j路温度有效标志ft(j)是否有效，若是，则执行步骤s3.4；若否，则第j路加热器开关指令位保持当前周期不变。其中ft(j)＝1表示有效，ft(j)＝0表示无效。
59.步骤s3.4：将第j路采温温度值分别与预设的高温阈值和预设的低温阈值进行比较，确定第j路加热器开关指令位置，得到对应的指令位信息。高温阈值和低温阈值根据地面注数进行设置。步骤s3.4包括：判断第j路采温温度th(j)是否大于高温阈值thm(j)，若是即th(j)》thm(j)，则将第j路加热器开关指令位置设为关，指令位信息为0；若否，则判断第j路采温温度th(j)是否小于低温阈值thn(j)，若是即th(j)《thn(j)，将第j路加热器开关指令位置设为开，指令位信息为1；若否即thn(j)≤th(j)≤thm(j)，则第j路加热器开关指令位置
保持上周期的加热器开关指令位置不变。
60.步骤s3.5：遍历的所有num路加热器开关指令位信息，生成加热器并行控温指令包，发送加热器开关指令，指令位信息为0的执行相应加热器关操作，指令位信息为1的执行相应加热器开操作。其中，可按照ccsds封装协议生成加热器并行控温指令包。并行控温指令包格式如下表1所示：
61.表1并行控温指令包格式
[0062][0063]
并行控温指令包格式中包数据域一般为偶数字节，长度根据航天器实际加热器路数确定，每个字节能够表征8路加热器指令位信息，当加热器实际路数不满足偶数字节时，则进行字节填充。并行控温指令包格式中包数据域加热器指令位定义为每bit位代表对应加热器是否需要开关，1代表开，0代表关。具体指令位识别符如表2所示：
[0064]
表2加热器开关指令位识别符定义
[0065][0066]
本发明还提供了一种航天器多路并行自主控温系统，本领域技术人员可以通过执行航天器多路并行自主控温方法的步骤流程实现航天器多路并行自主控温系统，即可以将航天器多路并行自主控温方法理解为航天器多路并行自主控温系统的优选实施方式。
[0067]
根据本发明提供的一种航天器多路并行自主控温系统，包括：
[0068]
模块m1：更新t时刻加热器开关状态遥测信息，并判断当前航天器是否允许自主温控，若是，则触发模块m2；若否，则进行下一周期的控温。
[0069]
模块m2：读取加热器开关状态遥测信息，并判断当前加热器遥测包是否正确，若是，则触发模块m3；若否，则进行下一周期的控温。
[0070]
模块m3：通过确定每一路的采温策略控制每一路对应的加热器开关指令位置，进行多路加热器并行自主控温控制。模块m3包括：
[0071]
模块m3.1：将第j路温度有效标志置为1，并判断航天器第j路加热器是否允许自主温控，若是，则触发模块m3.2；若否，则进行下一周期的控温。
[0072]
模块m3.2：获取第j路采温策略，根据采温策略进行温度采集，得到第j路采温温度值。采温策略包括：若为当前采温策略，则采温温度选取第j路温度点温度；若为最高采温策
略，则采温温度选取第j路多个测温点温度的最高温度值；若为最低采温策略，则采温温度选取第j路多个测温点温度的最低温度值；若为平均采温策略，则采温温度选取第j路多个测温点温度的平均温度值。采温策略根据地面上注指令修改，不同路的采温策略可根据需要进行设置，不同路数可设置为不同的采温策略。
[0073]
模块m3.3：根据第j路采温温度值，判断航天器第j路温度有效标志是否有效，若是，则触发模块m3.4；若否，则第j路加热器开关指令位保持当前周期不变。
[0074]
模块m3.4：将第j路采温温度值分别与预设的高温阈值和预设的低温阈值进行比较，确定第j路加热器开关指令位置，得到对应的指令位信息。模块m3.4包括：模块m3.4.1：判断第j路采温温度是否大于高温阈值，若是，则将第j路加热器开关指令位置设为关；若否，则触发模块m3.4.2。模块m3.4.2：判断第j路采温温度是否小于低温阈值，若是，将第j路加热器开关指令位置设为开；若否，则第j路加热器开关指令位置保持上周期的加热器开关指令位置不变。高温阈值和低温阈值根据地面注数进行设置。
[0075]
模块m3.5：遍历的所有num路加热器开关指令位信息，生成加热器并行控温指令包，发送加热器开关指令，指令位信息为0的触发相应加热器关操作，指令位信息为1的触发相应加热器开操作。并行控温指令包格式中包数据域为偶数字节，长度根据航天器实际加热器路数确定，每个字节能够表征8路加热器指令位信息，当加热器实际路数不满足偶数字节时，则进行字节填充。
[0076]
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、装置及其各个模块以外，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、装置及其各个模块以逻辑门、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程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块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程序的模块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模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。
[0077]
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，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

技术特征：
1.一种航天器多路并行自主控温方法，其特征在于，包括：步骤s1：更新t时刻加热器开关状态遥测信息，并判断当前航天器是否允许自主温控，若是，则执行步骤s2；若否，则进行下一周期的控温；步骤s2：读取加热器开关状态遥测信息，并判断当前加热器遥测包是否正确，若是，则执行步骤s3；若否，则进行下一周期的控温；步骤s3：通过确定每一路的采温策略控制每一路对应的加热器开关指令位置，进行多路加热器并行自主控温控制。2.根据权利要求1所述的航天器多路并行自主控温方法，其特征在于，所述步骤s3包括：步骤s3.1：将第j路温度有效标志置为1，并判断航天器第j路加热器是否允许自主温控，若是，则执行步骤s3.2；若否，则进行下一周期的控温；步骤s3.2：获取第j路采温策略，根据所述采温策略进行温度采集，得到第j路采温温度值；步骤s3.3：根据所述第j路采温温度值，判断航天器第j路温度有效标志是否有效，若是，则执行步骤s3.4；若否，则第j路加热器开关指令位保持当前周期不变；步骤s3.4：将所述第j路采温温度值分别与预设的高温阈值和预设的低温阈值进行比较，确定第j路加热器开关指令位置，得到对应的指令位信息；步骤s3.5：遍历的所有num路加热器开关指令位信息，生成加热器并行控温指令包，发送加热器开关指令，指令位信息为0的执行相应加热器关操作，指令位信息为1的执行相应加热器开操作。3.根据权利要求2所述的航天器多路并行自主控温方法，其特征在于，所述采温策略包括：若为当前采温策略，则采温温度选取第j路温度点温度；若为最高采温策略，则采温温度选取第j路多个测温点温度的最高温度值；若为最低采温策略，则采温温度选取第j路多个测温点温度的最低温度值；若为平均采温策略，则采温温度选取第j路多个测温点温度的平均温度值；所述采温策略根据地面上注指令修改，不同路的采温策略可根据需要进行设置，不同路数可设置为不同的采温策略。4.根据权利要求2所述的航天器多路并行自主控温方法，其特征在于，步骤s3.4包括：步骤s3.4.1：判断第j路采温温度是否大于高温阈值，若是，则将第j路加热器开关指令位置设为关；若否，则执行步骤s3.4.2；步骤s3.4.2：判断第j路采温温度是否小于低温阈值，若是，将第j路加热器开关指令位置设为开；若否，则第j路加热器开关指令位置保持上周期的加热器开关指令位置不变。5.根据权利要求2所述的航天器多路并行自主控温方法，其特征在于，高温阈值和低温阈值根据地面注数进行设置；并行控温指令包格式中包数据域为偶数字节，长度根据航天器实际加热器路数确定，每个字节能够表征8路加热器指令位信息，当加热器实际路数不满足偶数字节时，则进行字节填充。6.一种航天器多路并行自主控温系统，其特征在于，包括：
模块m1：更新t时刻加热器开关状态遥测信息，并判断当前航天器是否允许自主温控，若是，则触发模块m2；若否，则进行下一周期的控温；模块m2：读取加热器开关状态遥测信息，并判断当前加热器遥测包是否正确，若是，则触发模块m3；若否，则进行下一周期的控温；模块m3：通过确定每一路的采温策略控制每一路对应的加热器开关指令位置，进行多路加热器并行自主控温控制。7.根据权利要求6所述的航天器多路并行自主控温系统，其特征在于，所述模块m3包括：模块m3.1：将第j路温度有效标志置为1，并判断航天器第j路加热器是否允许自主温控，若是，则触发模块m3.2；若否，则进行下一周期的控温；模块m3.2：获取第j路采温策略，根据所述采温策略进行温度采集，得到第j路采温温度值；模块m3.3：根据所述第j路采温温度值，判断航天器第j路温度有效标志是否有效，若是，则触发模块m3.4；若否，则第j路加热器开关指令位保持当前周期不变；模块m3.4：将所述第j路采温温度值分别与预设的高温阈值和预设的低温阈值进行比较，确定第j路加热器开关指令位置，得到对应的指令位信息；模块m3.5：遍历的所有num路加热器开关指令位信息，生成加热器并行控温指令包，发送加热器开关指令，指令位信息为0的触发相应加热器关操作，指令位信息为1的触发相应加热器开操作。8.根据权利要求7所述的航天器多路并行自主控温系统，其特征在于，所述采温策略包括：若为当前采温策略，则采温温度选取第j路温度点温度；若为最高采温策略，则采温温度选取第j路多个测温点温度的最高温度值；若为最低采温策略，则采温温度选取第j路多个测温点温度的最低温度值；若为平均采温策略，则采温温度选取第j路多个测温点温度的平均温度值；所述采温策略根据地面上注指令修改，不同路的采温策略可根据需要进行设置，不同路数可设置为不同的采温策略。9.根据权利要求7所述的航天器多路并行自主控温系统，其特征在于，模块m3.4包括：模块m3.4.1：判断第j路采温温度是否大于高温阈值，若是，则将第j路加热器开关指令位置设为关；若否，则触发模块m3.4.2；模块m3.4.2：判断第j路采温温度是否小于低温阈值，若是，将第j路加热器开关指令位置设为开；若否，则第j路加热器开关指令位置保持上周期的加热器开关指令位置不变。10.根据权利要求7所述的航天器多路并行自主控温系统，其特征在于，高温阈值和低温阈值根据地面注数进行设置；并行控温指令包格式中包数据域为偶数字节，长度根据航天器实际加热器路数确定，每个字节能够表征8路加热器指令位信息，当加热器实际路数不满足偶数字节时，则进行字节填充。

技术总结
本发明提供了一种航天器多路并行自主控温方法及系统，包括：更新t时刻加热器开关状态遥测信息，并判断当前航天器是否允许自主温控，若是，则读取加热器开关状态遥测信息，并判断当前加热器遥测包是否正确，若是，则通过确定每一路的采温策略控制每一路对应的加热器开关指令位置，进行多路加热器并行自主控温控制；若否，则进行下一周期的控温。本发明通过根据不同的采温策略确定每一路对应的采温温度，在根据采温温度与高温阈值和低温阈值确定加热器开关指令位信息，进而对航天器多路并行自主控温，能够有效提升航天器控温响应时间与频率，从而提高控温精度与效率。并且本发明所涉及的判断简单，更易于实现。更易于实现。更易于实现。


技术研发人员：柳明星 王希阳 查宏瑞 顾强 李彦之
受保护的技术使用者：上海卫星工程研究所
技术研发日：2023.07.26
技术公布日：2023/10/15