一种高轨遥感卫星载荷任务展开执行的方法及系统技术方案

一种高轨遥感卫星载荷任务展开执行的方法及系统，通过星上对载荷任务指令的解析，完成设备指令的参数计算、配置和调度展开，实现了单次载荷任务指令注入完成多次卫星机动、载荷成像等功能，提高了载荷任务指令注入效率；通过载荷任务指令注入时展开校验的方案，提高了载荷任务指令展开的可靠性；通过保存重复使用设备指令子序列的方案，提高了载荷任务指令配置展开效率；通过存储未到时载荷任务指令，载荷任务指令到时后再次展开执行的方案，节省了延时载荷任务指令的存储空间。

A method and system for carrying out load task of high orbit remote sensing satellite

A high orbit satellite remote sensing payload task and system for performing method by satellite to load task instruction analysis, parameters calculation, equipment configuration and scheduling instructions, to achieve a single task load instruction injection to complete several satellite maneuver and load imaging function, improve the injection efficiency through the task load instruction; load task instruction injection expansion check scheme, improve the reliability of the task load instruction; by storing reusable equipment instruction sequence scheme, improve the load allocation efficiency deployment task instructions; through the storage before loading task instructions, then start again the task load instruction program execution, saving storage space delay load task instruction.

【技术实现步骤摘要】
一种高轨遥感卫星载荷任务展开执行的方法及系统
本专利技术一种高轨遥感卫星载荷任务展开执行的方法及系统，涉及一种载荷任务展开执行的方法，特别是一种在计算机资源受限情况下高轨遥感卫星模板化载荷任务展开执行的方法，属于卫星任务执行领域。
技术介绍
遥感卫星的主要任务是对地成像并完成图像数据的下传。一次典型的载荷任务包括数传分系统设备开关机设置，相机分系统设备开关机设置，卫星姿态机动，相机成像，图像下传或记录等步骤。每个步骤需要生成、发送一系列相关设备的控制指令，不同类型的载荷任务需要不同的指令组合，其中大部分指令根据不同的载荷任务要求配置不同的控制参数。数管分系统CTU作为整星的数据中心和指令分发中心，负责地面上注载荷任务指令的接收、解析与生成，并通过星载数据总线向相关分系统设备发送指令，协调各个分系统共同完成载荷任务。传统的遥感卫星，地面运控人员根据载荷任务所需的设备参数在地面生成一系列配置好参数的遥控指令，按时间顺序组织成指令序列，通过遥控链路上注到卫星。星上数管分系统CTU接收到上注的遥控指令序列，经校验后保存在指令队列中，并依据指令执行时间将遥控指令顺序分发给星上相应的分系统设备，从而完成任务的执行。这种方式下，星载软件不需要在星上对遥控指令进行参数配置和调度组合，只需按时间发送接收到的地面上注遥控指令序列即可。但是这种载荷任务处理的方式会带来两个方面的问题：一是由于地面需要生成的载荷任务遥控指令数量多，特别是高轨卫星在连续成像或者区域机动成像的工况下，单次任务可能成像、机动上百次，涉及的指令至少几百条。如此多的指令数据通过高轨有限的上行通道注入，需要花费大量的时间；二是单次任务遥控指令数据量大，造成星载软件能存储的载荷任务指令序列非常有限。目前，在部分低轨型号遥感卫星上应用了“一种基于有向图的任务规划方法”，该方法将设备指令作为图中的一个节点，指令间前后时间依赖关系构成图中的权重边，地面上注任务指令指定需要的节点和相应的参数，星载软件根据存储的节点依赖关系，计算出所有节点的最短路径，得到各条指令执行的时间点。上述方法在低轨遥感卫星上已经使用，但该方法如果在高轨遥感卫星上应用会存在以下问题：(1)方法主要针对低轨卫星单次成像任务设计，无法应用在高轨重复成像、区域拼接成像等工况模式。高轨地球同步遥感卫星相对地球静止，可对同一地点周期巡查，或对一片区域进行机动成像拼接，这些工况下，需要完成一系列的机动、成像动作，使用有向图的方法不适用。(2)方法没有考虑展开后的设备指令校验和指令数据空间占用的问题。由于高轨遥感卫星每一次载荷任务需要的指令数量多，因此需要增加展开后设备指令内容校验和节省存储空间。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题为：克服现有技术不足，提供一种高轨遥感卫星载荷任务展开执行的方法及系统，通过星上对载荷任务指令的解析，完成指令的参数计算、配置和调度展开，实现了单次载荷任务指令注入完成多次机动、成像功能。提高了载荷任务指令注入效率；通过载荷任务指令注入时展开校验的方案，提供了载荷任务指令展开的可靠性；通过保存重复使用设备指令子序列的方案，提高了载荷任务指令配置展开效率；通过只存储未到时载荷任务指令，载荷任务指令执行时再次展开的方案，增加了延时载荷任务的在轨存储量。本专利技术解决的技术方案为：一种高轨遥感卫星载荷任务展开执行的方法，其特征在于步骤如下：(1)卫星收到载荷任务指令后，设置卫星当前处于展开校验状态，并在星上设置指令校验缓存区，在设置的指令校验缓存区中执行步骤(2)和步骤(3)进行指令调度展开；(2)根据载荷任务类型，调度星上预先存储的设备指令或设备指令基本序列，完成设备指令的参数配置，生成设备指令序列；(3)对于大量重复使用的设备指令或设备指令序列，在第一次配置完参数后，记录设备指令或设备指令序列的内容，后续重复使用时，直接拷贝使用配置好的设备指令或设备指令序列；(4)对步骤(2)和步骤(3)配置完参数后的设备指令即解析展开完的设备指令进行校验，校验通过的设备指令对应的载荷任务指令放入待执行队列，校验未通过的设备指令对应的载荷任务指令丢弃，并通知地面；(5)周期性检查步骤(4)的待执行队列的载荷任务指令是否到时；对到时的载荷任务指令，设置执行缓存区，在执行缓存区中重复步骤(2)、步骤(3)后存储步骤(2)和步骤(3)得到的设备指令，执行步骤(6)；对未到时的载荷任务指令，等待到时后，设置执行缓存区，使用执行缓存区重复步骤二、步骤三，执行步骤(6)；(6)周期性检查执行缓存区的设备指令，按时间依次发送给相应设备。展开校验状态的定义为：根据载荷任务指令类型和参数生成的设备指令数据放到校验缓冲区保存，并在校验缓冲区中记录设备指令的条数、长度等信息。指令调度是在选取设备指令，按一定的顺序排列，并设置各个指令执行的时间间隔。设备指令基本序列是指：在星上预先存储的按一定时间顺序排列的一组设备指令，设备指令中可能存在需要补充的参数内容。设备指令的参数配置是指使用载荷任务指令中的参数数据或使用载荷任务指令中参数按规则计算生成的数据，填充到相应设备指令中的位置。设备指令序列，是指根据载荷任务指令类型和参数，星上自主生成的按一定时间顺序排列的一组设备指令，设备指令中的参数都已经填充完整。对步骤(2)和步骤(3)配置完参数后的设备指令即解析展开完的设备指令进行校验，是指对校验缓冲区中的设备指令条数、设备指令数据长度以及累加和等特征值，与存放在载荷任务指令中地面期望的数据特征值做一致性比对。按时间依次发送给相应设备，是指按前后顺序发送序列中的设备指令，并在发送前后两条设备指令间等待序列中规定的时间间隔。一种高轨遥感卫星载荷任务展开执行的系统，包括：设置模块、设备指令序列生成模块、指令调度展开模块、校验模块、判断模块和检查发送模块；设置模块在卫星收到载荷任务指令后，设置卫星当前处于展开校验状态，并在星上设置指令校验缓存区，在设置的指令校验缓存区中；设备指令序列生成模块根据载荷任务类型，调度星上预先存储的设备指令或设备指令基本序列，完成设备指令的参数配置，生成设备指令序列；指令调度展开模块进行指令调度展开，即对于重复使用的设备指令或设备指令序列，在第一次配置完参数后，记录设备指令或设备指令序列的内容，保存为设备指令子序列，后续重复使用时，直接拷贝使用设备指令子序列；校验模块对配置完参数后的设备指令即解析展开完的设备指令进行校验，校验通过的设备指令对应的载荷任务指令放入待执行队列，校验未通过的设备指令对应的载荷任务指令丢弃，并通知地面；判断模块，周期性检查待执行队列的载荷任务指令是否到时；对到时的载荷任务指令，设置执行缓存区，在执行缓存区中再次由设备指令序列生成模块根据载荷任务类型，调度星上预先存储的设备指令或设备指令基本序列，完成设备指令的参数配置，生成设备指令序列；指令调度展开模块进行指令调度展开，即对于重复使用的设备指令或设备指令序列，在第一次配置完参数后，记录设备指令或设备指令序列的内容，保存为设备指令子序列，后续重复使用时，直接拷贝使用设备指令子序列；检查发送模块，周期性检查执行缓存区的设备指令，按时间依次发送给相应设备。展开校验状态为根据载荷任务指令类型和参数生成的设备指令数据放到校验缓冲区保存，并本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高轨遥感卫星载荷任务展开执行的方法，其特征在于步骤如下：(1)卫星收到载荷任务指令后，设置卫星当前处于展开校验状态，并在星上设置指令校验缓存区，在设置的指令校验缓存区中执行步骤(2)和步骤(3)；(2)根据载荷任务类型，调度星上预先存储的设备指令或设备指令基本序列，完成设备指令的参数配置，生成设备指令序列；(3)进行指令调度展开，即对于重复使用的设备指令或设备指令序列，在第一次配置完参数后，记录设备指令或设备指令序列的内容，保存为设备指令子序列，后续重复使用时，直接拷贝使用设备指令子序列；(4)对步骤(2)和步骤(3)配置完参数后的设备指令即解析展开完的设备指令进行校验，校验通过的设备指令对应的载荷任务指令放入待执行队列，校验未通过的设备指令对应的载荷任务指令丢弃，并通知地面；(5)周期性检查步骤(4)的待执行队列的载荷任务指令是否到时；对到时的载荷任务指令，设置执行缓存区，在执行缓存区中重复步骤(2)、步骤(3)后存储步骤(2)和步骤(3)得到的设备指令，执行步骤(6)；对未到时的载荷任务指令，等待到时后，设置执行缓存区，使用执行缓存区重复步骤(2)、步骤(3)，执行步骤(6)；(6)周期性检查执行缓存区的设备指令，按时间依次发送给相应设备。...

【技术特征摘要】
1.一种高轨遥感卫星载荷任务展开执行的方法，其特征在于步骤如下：(1)卫星收到载荷任务指令后，设置卫星当前处于展开校验状态，并在星上设置指令校验缓存区，在设置的指令校验缓存区中执行步骤(2)和步骤(3)；(2)根据载荷任务类型，调度星上预先存储的设备指令或设备指令基本序列，完成设备指令的参数配置，生成设备指令序列；(3)进行指令调度展开，即对于重复使用的设备指令或设备指令序列，在第一次配置完参数后，记录设备指令或设备指令序列的内容，保存为设备指令子序列，后续重复使用时，直接拷贝使用设备指令子序列；(4)对步骤(2)和步骤(3)配置完参数后的设备指令即解析展开完的设备指令进行校验，校验通过的设备指令对应的载荷任务指令放入待执行队列，校验未通过的设备指令对应的载荷任务指令丢弃，并通知地面；(5)周期性检查步骤(4)的待执行队列的载荷任务指令是否到时；对到时的载荷任务指令，设置执行缓存区，在执行缓存区中重复步骤(2)、步骤(3)后存储步骤(2)和步骤(3)得到的设备指令，执行步骤(6)；对未到时的载荷任务指令，等待到时后，设置执行缓存区，使用执行缓存区重复步骤(2)、步骤(3)，执行步骤(6)；(6)周期性检查执行缓存区的设备指令，按时间依次发送给相应设备。2.根据权利要求1所述的一种高轨遥感卫星载荷任务展开执行的方法，其特征在于：展开校验状态为根据载荷任务指令类型和参数生成的设备指令数据放到校验缓冲区保存，并在校验缓冲区中记录设备指令的条数、长度信息。3.根据权利要求1所述的一种高轨遥感卫星载荷任务展开执行的方法，其特征在于：指令调度展开是选取设备指令，按设定的顺序排列，并设置各个指令执行的时间间隔。4.根据权利要求1所述的一种高轨遥感卫星载荷任务展开执行的方法，其特征在于：设备指令基本序列是指在星上预先存储的按一定时间顺序排列的一组设备指令，设备指令中可能存在需要补充的参数内容。5.根据权利要求1所述的一种高轨遥感卫星载荷任务展开执行的方法，其特征在于：设备指令的参数配置是指使用载荷任务指令中的参数数据或使用载荷任务指令中参数按规则计算生成的数据，填充到相应设备指令中的位置。6.根据权利要求1所述的一种高轨遥感卫星载荷任务展开执行的方法，其特征在于：设备指令序列是指根据载荷任务指令类型和参数，星上自主生成的按时间顺序排列的一组设备指令，设备指令中的参数...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦涌泉，刘鑫，朱玛，刘云鹤，刘宁，王丽俐，武莹，董振辉，张红军，
申请(专利权)人：北京空间飞行器总体设计部，
类型：发明
国别省市：北京,11