高适应性航天飞行器程序设计方法、星载计算机及航天飞行器技术

本发明专利技术公开了一种高适应性航天飞行器程序设计方法、星载计算机及航天飞行器，该方法包括：S1，星务软件内不嵌入飞行程序内容，将需要卫星按时间自主运行的飞行程序设置为按照时间顺序依次执行的程控指令，将所述程控指令集存入星载计算机的第一存储器；将星务软件程序存入星载计算机的第二存储器；S2，同步地对飞行程序和星务软件分别进行调试、验证和升级。本发明专利技术基于程控指令集实现卫星按飞行程序自主运行，将飞行程序的设计迭代与整星研制全流程并行进行，大大减少了周期和成本，充分适应了低轨卫星巨型星座的使用要求，为更好的建立低轨卫星巨型星座奠定了基础。

【技术实现步骤摘要】
高适应性航天飞行器程序设计方法、星载计算机及航天飞行器
本专利技术涉及卫星软件设计领域，特别是涉及一种高适应性航天飞行器程序设计方法、星载计算机及航天飞行器。
技术介绍
为满足全球不断增长的卫星网络接入需求，特别是解决农村、远洋等地区的互联网接入问题，国内外都在积极探索并发展卫星互联网业务，尤其是低轨卫星星座，具备全球全域互联网接入能力。瞄准商业化应用的低轨卫星星座为实现全球无死角覆盖，均配置为巨型星座，其中SpaceX公司的Starlink计划截止2021年1月21日已完成17批共1015颗卫星发射，全系统建设规划4.2万颗卫星，发射计划远远超过传统卫星。另外，低轨卫星星座要具备一定规模才能实现服务，初期投资较大，为更好的进行低轨卫星星座建设，低轨卫星的低成本化、快速化设计是必由之路。传统卫星型号研制任务需经历初样、鉴定、正样三个阶段，以长周期、高成本换来了高可靠性、高成功率，使中国航天工业在过去几十年取得了令人瞩目的成就，得到了充分的技术积累。新时代下低轨卫星星座建设需要从高质量向高效率、高效益转变。目前，多数立方星、小卫星项目已经开始采取“一步正样”的设计方案，大大缩减了研制周期和成本，但正样阶段的研制周期仍然较长，尤其是星载计算机及星务软件的研制，往往需要4到6个月，比同阶段星上其他部组件的研制周期长至少1到2个月，由于传统卫星通常将飞行程序和星务软件固化在一起，飞行程序经历桌面联试后往往还会对星务软件进行迭代更新，飞行程序和星务软件中任一个的变动都需要重新烧录，造成了时间和成本上的浪费。另外，低轨卫星往往设计寿命较短，星座长期运营过程中需要及时新发卫星对故障卫星进行替代补充，也需求卫星具有较短的研制周期。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种高适应性航天飞行器程序设计方法、星载计算机及航天飞行器。为了实现本专利技术的上述目的，根据本专利技术的第一个方面，本专利技术提供了一种高适应性航天飞行器程序设计方法，包括：步骤S1，星务软件内不嵌入飞行程序内容，将需要卫星按时间自主运行的飞行程序设置为按照时间顺序依次执行的程控指令集，将所述程控指令集存入星载计算机的第一存储器；将星务软件存入星载计算机的第二存储器；步骤S2，同步对飞行程序和星务软件分别进行调试、验证和升级。上述技术方案：该方法基于程控指令集实现卫星按飞行程序自主运行，不再需要将飞行程序内容固化至星务软件，改变传统卫星飞行程序与星务软件的固化关系，将飞行程序的设计迭代与整星研制全流程并行进行，大大减少了周期和成本，充分适应了低轨卫星巨型星座的设计及使用要求，为更好的建立低轨卫星巨型星座奠定了基础。飞行程序的调试、验证过程中需要更改内容升级时，只需要更改程控指令集内容并上传至第一存储器就行，不需要更改星务软件设计状态，无需反复修改星务软件代码并烧录，更加灵活和高效。在本专利技术一种优选实施方式中，所述程控指令集通过第一事件触发后按时间顺序运行，所述星务软件程序通过第二事件触发运行，第一事件和第二事件可以相同或不同；当第一事件和第二事件相同时，第一事件和第二事件均为航天飞行器上电事件或航天飞行器与火箭分离事件。上述技术方案：实现航天飞行器(如卫星)整体上电后或者与火箭分离后按时间顺序自动运行飞行程序，以及自主运行星务软件。在本专利技术一种优选实施方式中，在所述步骤S2中，对第一存储器中的飞行程序进行设计、调试、验证和升级的过程包括：步骤S21，同步进行航天飞行器各单机、星载计算机、星务软件程序和初版飞行程序设计与研制，所述初版飞行程序包括航天飞行器的初始轨道段飞行程序，将初始轨道段飞行程序设置为按照时间顺序依次执行的初版程控指令集并通过测控通道上传至第一存储器，将星务软件程序存入第二存储器；步骤S22，进行桌面联试，所述桌面联试包括以实时仿真机和星载计算机为中心对平台各分系统、载荷进行电性联试；步骤S23，根据桌面联试结果迭代升级第一存储器中的飞行程序；步骤S24，各单机、分系统、载荷调试完毕后进行航天飞行器总装，在第一存储器的飞行程序中补充完善天线展开和/或太阳翼展开程序(即帆板展开程序)，进行整机试验。上述技术方案：实现了飞行程序的设计、调试、验证和升级更新独立于星务软件进行，与整星研制全流程并行进行，大大减少了周期和成本，同时确保飞行程序中要求星上按时间自主执行的程序能够按要求执行，星务软件中没有嵌入相关飞行程序。在本专利技术一种优选实施方式中，所述初版飞行程序包括航天飞行器的姿轨控分系统中各部组件加电及使能程序、帆板展开程序、天线解锁程序、天线展开程序四者中的全部或部分。上述技术方案：这些程序实现了对航天飞行器初始轨道段的飞行控制。在本专利技术一种优选实施方式中，所述第一存储器为FLASH，和/或所述第二存储器为EEPROM。上述技术方案：第一存储器为FLASH，便于整块快速擦除、更新，成本低，EEPROM可靠性高，可只擦除修改单个字节，便于软件调试修改。为了实现本专利技术的上述目的，根据本专利技术的第二个方面，本专利技术提供了一种星载计算机，包括处理器、与所述处理器连接的第一存储器和第二存储器；所述第一存储器存储飞行程序，所述飞行程序设置为按照时间顺序依次执行的程控指令集；所述第二存储器存储有星务软件程序。上述技术方案：该星载计算机中将飞行程序和星务软件分离存储，改变传统卫星飞行程序与星务软件的固化关系，将飞行程序的设计迭代与整星研制全流程并行进行，大大减少了周期和成本，同时，将飞行程序设置为程控指令集，实现了卫星按飞行程序自主运行，不再需要将飞行程序内容固化至星务软件，充分适应了低轨卫星巨型星座的使用要求，为更好的建立低轨卫星巨型星座奠定了基础。为了实现本专利技术的上述目的，根据本专利技术的第三个方面，本专利技术提供了一种航天飞行器，包括本专利技术所述的星载计算机。上述技术方案：该航天飞行器将飞行程序和星务软件分离存储，改变传统卫星飞行程序与星务软件的固化关系，将飞行程序的设计迭代与整星研制全流程并行进行，大大减少了周期和成本，同时，将飞行程序设置为程控指令集，实现了卫星按飞行程序自主运行，不再需要将飞行程序内容固化至星务软件，充分适应了低轨卫星巨型星座的使用要求，为更好的建立低轨卫星巨型星座奠定了基础。在本专利技术一种优选实施方式中，所述航天飞行器与火箭分离后根据程控指令集自主运行建立初始姿态以及星地通信链路，通过所述星地通信链路利用地面遥控指令进行控制，完成各项任务。上述技术方案：程控指令集确保顺利完成航天飞行器建立初始姿态。附图说明图1是本专利技术一具体实施方式中高适应性航天飞行器程序设计方法的流程示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“纵本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高适应性航天飞行器程序设计方法，其特征在于，包括：/n步骤S1，星务软件内不嵌入飞行程序内容，将需要卫星按时间自主运行的飞行程序设置为按照时间顺序依次执行的程控指令集，将所述程控指令集存入星载计算机的第一存储器；将星务软件程序存入星载计算机的第二存储器；/n步骤S2，同步对飞行程序和星务软件分别进行调试、验证和升级。/n

【技术特征摘要】
1.一种高适应性航天飞行器程序设计方法，其特征在于，包括：
步骤S1，星务软件内不嵌入飞行程序内容，将需要卫星按时间自主运行的飞行程序设置为按照时间顺序依次执行的程控指令集，将所述程控指令集存入星载计算机的第一存储器；将星务软件程序存入星载计算机的第二存储器；
步骤S2，同步对飞行程序和星务软件分别进行调试、验证和升级。


2.如权利要求1所述的高适应性航天飞行器程序设计方法，其特征在于，所述程控指令集通过第一事件触发后按时间顺序运行，所述星务软件程序通过第二事件触发运行，第一事件和第二事件可以相同或不同；
当第一事件和第二事件相同时，第一事件和第二事件均为航天飞行器上电事件或航天飞行器与火箭分离事件。


3.如权利要求1所述的高适应性航天飞行器程序设计方法，其特征在于，在所述步骤S2中，对第一存储器中的飞行程序进行设计、调试、验证和升级的过程包括：
步骤S21，同步进行航天飞行器各单机、星载计算机、星务软件程序和初版飞行程序设计与研制，所述初版飞行程序包括航天飞行器的初始轨道段飞行程序，将初始轨道段飞行程序设置为按照时间顺序依次执行的初版程控指令集并通过测控通道上传至第一存储器，将星务软件程序存入第二存储器；
步骤S22，进行桌面联试，所述桌面联试包括以实时仿真机和星载计算机为中心对平台各分系统、载荷进行电性联试；
步骤S23，根据桌面联试结果迭代升级第一存储器中的飞行程序；
步骤S24，各单机、分系统、载荷调试完毕后进行航天飞...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨淋智，赵永佳，谷晓梁，魏传锋，彭维峰，李勇，
申请(专利权)人：东方红卫星移动通信有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50