基于智能化闭环控制的航天任务管控方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及基于智能化闭环控制的航天任务管控方法和系统，包括步骤：采集航天任务相关的状态信息数据；根据采集的状态信息数据以及知识库模块中的故障判断知识，判断是否出现故障；若判断为出现故障，则根据知识库模块中的故障处置知识，结合采集到的状态信息数据生成对应的处置策略；根据生成的处置策略完成对故障的处置。本发明专利技术能够及时感知、智能决策、智能处置，减少人工干预操作，增强处置时效性，保证任务安全、航天器安全。航天器安全。航天器安全。

【技术实现步骤摘要】
基于智能化闭环控制的航天任务管控方法和系统


[0001]本专利技术涉及航天器任务管控
，特别涉及一种基于智能化闭环控制的航天任务管控方法和系统。

技术介绍

[0002]随着航天器日益增多，任务实施越来越频繁，为了增强任务安全性，提高任务执行效率，各航天器管理中心越来越依赖任务管控系统自动化、智能化，减少人工干预。任务执行大致过程包括：任务计划制定、测控站控制、航天器控制参数计算、航天器操作控制、数据站控制。以对地观测任务为例，管理中心接收用户提出的观测需求（时间段、区域、观测质量要求等）后，根据当前卫星位置、测控站、数据站等资源使用情况制定任务计划，任务实施时，通过控制测控站建立上行遥控通道，通过发送遥控指令控制航天器侧摆、设置相机开机、数据下传、关机等，通过控制数据站完成观测数据下传、存储。任务执行模式主要经历了两个阶段：第一阶段手工操作为主、任务管控系统提供工具集为辅，任务管理人员通过文档传递任务信息，制定任务计划和实施程序，通过借助工具集对航天器控制参数进行计算生成注入指令数据，手工控制地面站设备建立上行测控通道，并通过上行测控通道向航天器发送注入指令数据实时任务控制，设置数据站接收观测数据并进行存储；第二阶段任务管控系统自动执行为主、人工判断处置为辅，系统接收用户发送的任务需求，自动根据航天器、测控站、数据站资源占用情况制定控制计划，在任务时间开始时刻，自动完成航天器、测控站、数据站控制配合完成本次观测任务。如果任务实施过程中出现异常，人工判断异常原因，并进行应急处置。
[0003]现有方案主要以第二阶段方案为主，基本实现了任务执行自动化。系统组成如图3所示，包括任务规划、任务调度、任务执行三个层次。
[0004]任务规划接收用户发送任务需求，通过任务需求受理判断合法性，通过后由资源规划根据航天器、地面站、数据站资源占用状态合理指定任务计划，在用户指定的时间段内占用资源，并记录用户的任务配置。
[0005]任务调度实时遍历任务计划，在任务开始时刻读取任务计划，传递任务参数给任务执行，启动独立的任务执行器。
[0006]任务执行器启动后，根据预先编排的任务模板，结合传入的任务参数，远程调用测控站控制、数据站控制、航天器控制、控制参数计算等模块，配合完成本次任务。
[0007]当前方案实现了任务执行的单向自动化控制，一定程度减轻了人力成本，但是存在以下缺陷：1.任务执行异常处置依赖人工干预，任务执行过程中出现异常时，需要值班人员检查任务状态，判断异常原因，依据处置预案进行应急处置。值班人员需要及时关注任务状态，出现异常时及时进行处置才能保证任务成功执行，该方式对值班人员要求很高，而且时效性受到很大限制。
[0008]2.全系统感知联动机制欠缺，任务执行状态与各分系统的状态监视，需要值班人员时时关注各分系统状态，如果航天器、地面站设备、计算机网络设备等出现故障时，需要值班人员，需要判断对任务的影响程度，调整任务计划，进行故障处置，恢复任务运行。由于需要人工介入干预，存在影响任务安全、航天器安全的隐患。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于能够及时感知、智能决策、智能处置，减少人工干预操作，增强处置时效性，保证任务安全、航天器安全，提供一种基于智能化闭环控制的航天任务管控方法和系统。
[0010]为了实现上述专利技术目的，本专利技术实施例提供了以下技术方案：基于智能化闭环控制的航天任务管控方法，包括以下步骤：步骤S1，采集航天任务相关的状态信息数据；步骤S2，根据采集的状态信息数据以及知识库模块中的故障判断知识，判断是否出现故障；若判断为出现故障，则根据知识库模块中的故障处置知识，结合采集到的状态信息数据生成对应的处置策略；步骤S3，根据生成的处置策略完成对故障的处置。
[0011]更进一步地，采集的所述状态信息数据包括任务状态数据、系统状态数据，其中，所述任务状态数据为任务执行过程中计算得到的控制参数，包括测控站控制参数、数据站控制参数、航天器控制参数；所述系统状态数据包括测控站状态参数、数据站状态参数、航天器状态参数、计算机网络状态参数、软件系统状态参数；采集航天任务相关的状态信息数据后，将任务状态数据和系统状态数据存储为<参数标识，参数类型，参数值>的列表。
[0012]更进一步地，所述根据采集的状态信息数据以及知识库模块中的故障判断知识，判断是否出现故障的步骤，包括：所述知识库模块中的故障判断知识以<故障标识，状态参数表达式>的列表形式存储，其中故障标识为唯一标识故障的32位无符号整数，状态参数表达式为任务状态参数的逻辑表达式；获取故障判断知识，遍历故障判断知识的列表，根据每项故障判断知识的状态参数表达式包含的任务状态参数从状态信息数据中获得参数值，计算状态参数表达式的结果，如果结果满足则判断为出现故障，并生成故障标识。
[0013]更进一步地，所述若判断为出现故障，则根据知识库模块中的故障处置知识，结合采集到的状态信息数据生成对应的处置策略的步骤，包括：所述知识库模块中的故障处置知识以<故障标识，处置命令，处置参数集>的列表形式存储；根据生成的故障标识，从故障处置知识中查找获取处置命令和处置参数集，并根据处置参数集中的参数标识从状态信息数据中获取变量参数，生成对应的处置策略。
[0014]更进一步地，所述根据生成的处置策略完成对故障的处置的步骤，包括：任务规划：接收处置策略，生成任务计划，并根据任务计划进行相关的资源规划；
任务调度：进行任务计划的加载，并根据资源规划进行任务调度中的相关资源控制；任务执行：计算控制参数，并根据控制参数进行测控站控制、数据站控制或航天器控制。
[0015]更进一步地，还包括步骤S4：读取采集的任务状态数据和生成的处置策略，以及处置后的结果，对处置的结果进行评估，并对知识库模块中的故障判断知识和故障处置知识进行更新调整。
[0016]基于智能化闭环控制的航天任务管控系统，包括：状态感知模块，用于采集航天器任务相关的状态信息数据；知识库模块，用于存储故障判断知识、故障处置知识；综合态势研判模块，用于根据采集的状态信息数据和故障判断知识，判断是否出现故障；若判断为出现故障，则向处置策略生成模块发送故障标识；处置策略生成模块，用于接收故障标识，根据故障处置知识，结合采集到的状态信息数据生成对应的处置策略，并将处置策略发送至处置策略执行模块；处置策略执行模块，用于根据处置策略完成对故障的处置。
[0017]更进一步地，采集的所述状态信息数据包括任务状态数据、系统状态数据，其中，所述任务状态数据为任务执行过程中计算得到的控制参数，包括测控站控制参数、数据站控制参数、航天器控制参数；所述系统状态数据包括测控站状态参数、数据站状态参数、航天器状态参数、计算机网络状态参数、软件系统状态参数；且任务状态数据和系统状态数据存储为<参数标识，参数类型，参数值>的列表；所述知识库模块中的故本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于智能化闭环控制的航天任务管控方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤S1，采集航天任务相关的状态信息数据；步骤S2，根据采集的状态信息数据以及知识库模块中的故障判断知识，判断是否出现故障；若判断为出现故障，则根据知识库模块中的故障处置知识，结合采集到的状态信息数据生成对应的处置策略；步骤S3，根据生成的处置策略完成对故障的处置。2.根据权利要求1所述的基于智能化闭环控制的航天任务管控方法，其特征在于：采集的所述状态信息数据包括任务状态数据、系统状态数据，其中，所述任务状态数据为任务执行过程中计算得到的控制参数，包括测控站控制参数、数据站控制参数、航天器控制参数；所述系统状态数据包括测控站状态参数、数据站状态参数、航天器状态参数、计算机网络状态参数、软件系统状态参数；采集航天任务相关的状态信息数据后，将任务状态数据和系统状态数据存储为<参数标识，参数类型，参数值>的列表。3.根据权利要求2所述的基于智能化闭环控制的航天任务管控方法，其特征在于：所述根据采集的状态信息数据以及知识库模块中的故障判断知识，判断是否出现故障的步骤，包括：所述知识库模块中的故障判断知识以<故障标识，状态参数表达式>的列表形式存储，其中故障标识为唯一标识故障的32位无符号整数，状态参数表达式为任务状态参数的逻辑表达式；获取故障判断知识，遍历故障判断知识的列表，根据每项故障判断知识的状态参数表达式包含的任务状态参数从状态信息数据中获得参数值，计算状态参数表达式的结果，如果结果满足则判断为出现故障，并生成故障标识。4.根据权利要求3所述的基于智能化闭环控制的航天任务管控方法，其特征在于：所述若判断为出现故障，则根据知识库模块中的故障处置知识，结合采集到的状态信息数据生成对应的处置策略的步骤，包括：所述知识库模块中的故障处置知识以<故障标识，处置命令，处置参数集>的列表形式存储；根据生成的故障标识，从故障处置知识中查找获取处置命令和处置参数集，并根据处置参数集中的参数标识从状态信息数据中获取变量参数，生成对应的处置策略。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的基于智能化闭环控制的航天任务管控方法，其特征在于：所述根据生成的处置策略完成对故障的处置的步骤，包括：任务规划：接收处置策略，生成任务计划，并根据任务计划进行相关的资源规划；任务调度：进行任务计划的加载，并根据资源规划进行任务调度中的相关资源控制；任务执行：计算控制参数，并根据控制参数进行测控站...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏育成，徐成华，秦刚，
申请(专利权)人：中科九度北京空间信息技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：