一种敏捷卫星在轨机动成像任务实现方法技术

一种敏捷卫星在轨机动成像任务实现方法，用户通过星地链路向卫星传递机动成像所需的指令参数，卫星能够自主生成指令集合，星上计算机采用任务编号和时间信息两维索引的数据结构存储指令，同时配合由地面上注的设计用于敏捷机动任务的程控数据块，可以根据地面用户的需要，实现增加任务、删除任务、运行任务、中止任务的操作。另外，星上计算机可以通过内部的应急数据恢复模块对任务相关的指令进行备份存储，并当星上计算机复位或切机后能够恢复指令，保证整星按照预定模式继续执行任务。本发明专利技术方法能够以较小的成本换取卫星的应用效能的大幅提高，并且能够增强卫星应对在轨紧急任务和状态变化的能力，减少对地面测控的依赖，提高了安全性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及ー种敏捷卫星在轨机动成像任务实现方法，属于敏捷卫星机动成像

技术介绍
目前型号的卫星在实施成像任务时，没有机动的动作，地面用户将星上相机分系统开机、拍照、关机，然后再通过数传分系统将数据下传至地面接收站这ー过程分解为依时间次序执行的程控指令，并按照星地通信格式进行编码和格式化，在卫星过境的时候上注到星上，星上计算机收到后按照时间顺序依次发出指令给星上各分系统来完成成像任务。敏捷卫星的高敏捷和高精度特性需要星上星务分系统、姿控分系统、相机分系统、数传分系统、测控分系统等多个分系统的协同配合，需要编排的指令集合在数量和复杂度方面较之以往型号大大增加。以往型号仅以时间信息为索引的指令操作方式仅适用于指令数量较少、指令间关系简单的情况，难以实现对复杂指令集合的操作。例如，敏捷卫星在轨应用时，需要满足用户随时増加、删除任务的需求。显然，以往型号的指令级操作方法不能实现这一目的。另外，以往型号在星上计算机复位或切机后不能保存地面已经上注的指令，必须依赖地面重新上注，这时不能实现卫星成像任务的可靠连续工作。因此，必须设计新的方法解决敏捷卫星在轨机动成像的任务实现问题，增强卫星应对在轨紧急任务和状态变化的能力，減少卫星对地面测控的依赖。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供ー种敏捷卫星机动成像任务实现方法，完成以往卫星无法完成的敏捷机动成像任务。本专利技术采用的技术方案是ー种敏捷卫星在轨机动成像任务实现方法，步骤如下(I)地面用户将敏捷卫星星上姿控、数传、相机和星务分系统机动成像时的遥控指令根据各分系统的典型工作模式组成多种指令模板并存储于星上计算机中，之后地面用户上注一种任务操作指令，所述任务操作指令包括添加任务指令、删除任务指令、終止任务指令和执行任务指令；添加任务指令中包括任务编号、指令模板编号和指令模板中指令的參数；删除任务指令、終止任务指令和执行任务指令中均包括任务编号；(2)星上计算机收到步骤(I)中由地面上注的任务操作指令后，首先判断指令类型，如果是添加任务指令，则进入步骤(3)，如果是删除任务指令，则进入步骤(4)，如果是終止任务指令，则进入步骤(5)，如果是执行任务指令则进入步骤(6)；(3)星上计算机根据添加任务指令中的指令模板编号调用存储在星上计算机中的相应的指令模板，并根据添加任务指令中的指令參数生成具体的程控指令，之后将任务编号添加在每一条程控指令的启动时间之前，再以3份相互备份的形式存入星上计算机内存的指令存储区中，同时，星上计算机还会将生成的程控指令独立存储到内存之外，以便于星上计算机复位或切机后恢复指令；(4)星上计算机根据删除任务指令中的任务编号扫描星上计算机内存的指令存储区，将该任务编号所对应的任务中的所有程控指令和程控数据块删除；地面可以指定删除某一任务，也可以删除星上计算机已经存储的全部任务。(5)星上计算机根据终止任务指令中的任务编号将对应的任务终止，即停止向星上分系统发送该任务相关的所有指令，并扫描指令存储区，删除该任务中的所有程控指令和程控数据块；(6)星上计算机根据执行任务指令中的任务编号，扫描指令存储区，将该任务编号所对应任务中的程控指令、程控数据块和相对程控指令发出给星上分系统，星上分系统收到指令后依照指令信息执行相应操作，完成机动成像任务。 所述任务编号是指敏捷卫星对星下点执行机动成像任务的编号；所述指令模板编号是指存储于星上计算机中指令模板的编号。所述任务是指敏捷卫星机动成像任务，包括程控指令、程控数据块和相对程控指令;程控指令是指按照星上绝对时间发送的指令；相对程控指令是指ー组指令中所有指令的发送时间均以第一条指令启动时间为基准，且相对程控指令固化存储于星上计算机中；程控数据块的有效数据长度为32字节，其中存储敏捷卫星的滚动角、俯仰角和天线预置角，由地面上注到星上。本专利技术与现有技术相比的优点在于(I)用户通过星地链路向卫星传递需要机动成像任务所需的指令參数，如机动开始时间、目标姿态滚动角、目标姿态俯仰角、相机工作模式、数传工作模式，卫星自主生成按照任务编号和时间信息ニ维索引的指令集合。星上计算机采取任务编号和时间信息两维索引的数据结构以3份冗余备份的形式存储指令，可以根据地面用户的需要，实现增加任务、删除任务等任务实现操作。通过这种方式的在轨任务实现，能够以较小的成本换取卫星的应用效能的大幅提闻。(2)星上计算机收到地面上注的指令数据生成任务相关的程控指令后，除了将其存储于内存中，还要存储到星上内存外部，当星上计算机复位或切机后，星上计算机能够恢复程控指令和程控数据块，继续执行机动成像任务，或者根据地面指令对星上任务操作。这样可以保证整星任务执行的可靠性和连续性，增强卫星应对在轨紧急任务和状态变化的能力，减少对地面测控的依赖。附图说明图I为本专利技术的敏捷卫星任务包含指令分类图；图2为本专利技术的机动成像任务实现步骤图；图3为本专利技术的指令存储格式图；图4为本专利技术的任务相关指令分发流程图。具体实施例方式下面结合附图与具体实施方式对本专利技术作进ー步详细描述如图I所示，敏捷卫星机动成像任务包括相对程控指令、程控指令和程控数据块。程控指令是指按照星上绝对时间发送的指令，相对程控指令是指ー组指令中所有指令的发送时间均以第一条指令启动时间为基准。另外，根据姿控和数传分系统的需要，在以往型号程控指令的基础上设计了程控数据块。程控数据块的指令数据内容为32字节，以弥补程控指令只有4字节指令数据长度造成携帯信息能力不足的问题。程控指令由星上根据地面上注的指令模板编号自主生成；相对程控指令固化存储于星上计算机中，也可以由地面上注指令进行更新；程控数据块由地面上注到星上。所述敏捷卫星机动成像任务从星上计算机的角度来看，任务的组成要素均可分解为一系列相关的程控指令、程控数据块和相对程控指令。因此对任务的增加、删除和执行等操作就可以直接转换为星上计算机对程控指令、程控数据块和相对程控指令的増加、删除和执行等操作。 任务分解及规划的工作在地面端设计完成，为简化地面对卫星的测控操作，提高地面上行数据注入的效率，将相机分系统、数传分系统在轨使用时开机、关机等不需要參数的指令形成相对程控指令存储于星上计算机中。将机动成像任务相关的其他指令根据各个分系统的典型工作模式以指令模板的形式存储在星上计算机中。在轨运行需要给星上添加任务时，地面用户人员选择与机动成像任务类型对应的指令模板，将任务编号、指令模板号、指令模板中指令的參数按照星地约定的格式发送至星上。同时，地面用户还可以通过上注删除任务、执行任务、中止任务指令对任务相关的指令集合进行相应的删除、执行、中止操作。本专利技术提供了ー种敏捷卫星在轨机动成像任务实现方法，如图2所示，步骤如下(I)地面用户将敏捷卫星星上姿控、数传、相机和星务分系统机动成像时的遥控指令根据各分系统的典型工作模式组成多种指令模板并存储于星上计算机中，之后地面用户上注一种任务操作指令，所述任务操作指令包括添加任务指令、删除任务指令、終止任务指令和执行任务指令；添加任务指令中包括任务编号、指令模板编号和指令模板中指令的參数；删除任务指令、終止任务指令和执行任务指令中均包括任务编号；任务编号是指敏捷卫星对星下点执行机动成像任务的编号，指令模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种敏捷卫星在轨机动成像任务实现方法，其特征在于步骤如下：(1)地面用户将敏捷卫星星上姿控、数传、相机和星务分系统机动成像时的遥控指令根据各分系统的典型工作模式组成多种指令模板并存储于星上计算机中，之后地面用户上注一种任务操作指令，所述任务操作指令包括添加任务指令、删除任务指令、终止任务指令和执行任务指令；添加任务指令中包括任务编号、指令模板编号和指令模板中指令的参数；删除任务指令、终止任务指令和执行任务指令中均包括任务编号；(2)星上计算机收到步骤(1)中由地面上注的任务操作指令后，首先判断指令类型，如果是添加任务指令，则进入步骤(3)，如果是删除任务指令，则进入步骤(4)，如果是终止任务指令，则进入步骤(5)，如果是执行任务指令则进入步骤(6)；(3)星上计算机根据添加任务指令中的指令模板编号调用存储在星上计算机中的相应的指令模板，并根据添加任务指令中的指令参数生成具体的程控指令，之后将任务编号添加在每一条程控指令的启动时间之前，再以3份相互备份的形式存入星上计算机内存的指令存储区中，同时，星上计算机还会将生成的程控指令独立存储到内存之外，以便于星上计算机复位或切机后恢复指令；(4)星上计算机根据删除任务指令中的任务编号扫描星上计算机内存的指令存储区，将该任务编号所对应的任务中的所有程控指令和程控数据块删除；(5)星上计算机根据终止任务指令中的任务编号将对应的任务终止，即停止向星上分系统发送该任务相关的所有指令，并扫描指令存储区，删除该任务中的所有程控指令和程控数据块；(6)星上计算机根据执行任务指令中的任务编号，扫描指令存储区，将该任务编号所对应任务中的程控指令、程控数据块和相对程控指令发出给星上分 系统，星上分系统收到指令后依照指令信息执行相应操作，完成机动成像任务。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李超，蒋轶颖，李志刚，赵键，杨芳，孙峻，
申请(专利权)人：航天东方红卫星有限公司，
类型：发明
国别省市：