【技术实现步骤摘要】
一种卫星姿轨控系统自主故障诊断与隔离方法及装置
[0001]本专利技术涉及航天
更具体地，涉及一种卫星姿轨控系统自主故障诊断与隔离方法及装置。
技术介绍
[0002]作为卫星稳定运行的核心部分，姿轨控系统的可靠性极为重要。姿轨控系统设备较多，具有非线性和强耦合等特点，且工作模式复杂，设计和控制难度大。根据相关文献调研结果，姿轨控系统故障占航天器在轨故障的28.8％。小型卫星因其自身成本及重量体积等约束，配置的测量敏感器与执行机构等可靠度有限，受空间环境影响，在轨出现软故障和偶发异常的概率较大。
[0003]姿轨控系统的高可靠度是卫星完成飞行任务的关键因素之一，某一部分故障可能会引起卫星其他部分的数据异常，从而引起误判，影响卫星正常运行。对于中低轨道卫星而言，卫星大部分时间飞行境外，通过境内的时间较短，而目前可使用的海外卫星测控基地较少。因此，具备实时性和快速性的星上自主故障诊断与处理技术，对卫星正常运行而言至关重要。
[0004]另外，受卫星任务需求及自身计算资源等限制，在飞行过程中不可能对每个设备都进行数据检测及存储。因此，进行姿轨控系统自主故障诊断与隔离技术研究，实现星上快速自主故障识别与处理，同时具备一定故障预报的能力，成为未来提高卫星姿轨控系统可靠度的发展趋势。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的在于提供一种卫星姿轨控系统自主故障诊断与隔离方法及装置，以解决现有技术存在的问题中的至少一个。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案：>[0007]本专利技术第一方面提供了一种卫星姿轨控系统自主故障诊断与隔离方法，该方法包括
[0008]对所述卫星姿轨控系统进行设备级故障诊断与隔离，包括对设备进行自主故障检测和通信数据分析；
[0009]对所述卫星姿轨控系统进行控制级故障诊断与隔离，包括对设备进行非失效数据判别和冗余数据分析；
[0010]根据所述冗余数据分析结果进行故障数据隔离；
[0011]根据所述自主故障检测结果、所述通信数据分析结果和所述非失效数据判别结果识别故障设备；
[0012]对所述故障设备进行自主复位、启动或隔离；
[0013]若所述故障设备无法进行自主复位或需应急重构，则切换控制方式或退出自主模式进行地面处理。
[0014]可选地，所述对设备进行自主故障检测和通信数据分析包括
[0015]判断设备通信是否失败，若通信失败，则切换至备份通信总线并判断通信是否出现故障，若通信故障，则所述设备故障，若通信成功，则判断所述自主故障检测结果判读是否故障；
[0016]若所述判读出现故障，则所述设备故障，若所述判断没有出现故障，则判断重复数是否出现故障；
[0017]若所述重复数出现故障，则所述设备故障，若所述重复数没有出现故障，则判断错误数是否出现故障；
[0018]若所述错误书出现故障，则所述设备故障，若所述错误书没有出现故障，则所述设备正常。
[0019]可选地，所述卫星姿轨控系统进行控制级故障诊断与隔离包括
[0020]对设备进行非失效数据判别、对多敏感器进行故障隔离、对执行机构进行闭环故障隔离和对控制模式进行故障隔离；其中
[0021]所述对设备进行非失效性数据判别包括对星敏与陀螺进行数据判别和对太敏与星敏进行数据判别。
[0022]可选地，所述对星敏与陀螺进行数据判别包括
[0023]分别判断第一星敏和第二星敏是否有效，若所述第一星敏无效，则所述第一星敏故障，若所述第二星敏无效，则所述第二星敏故障，若所述第一星敏有效或所述第二星敏有效，则对有效星敏进行时间补偿和光行差补偿；
[0024]判断所述第一星敏和所述第二星敏在所述时间补偿和所述光行差补偿后的数据是否一致，若一致，则所述第一星敏和所述第二星敏均正常，若不一致，则判断陀螺数据是否有效；
[0025]若所述陀螺数据无效，则判断卫星稳定运行和上一帧姿态是否有效，若所述陀螺数据有效，则判断所述第一星敏的数据与所述陀螺的数据是否一致，若一致，则所述第一星敏正常，若不一致，则所述第一星敏故障；
[0026]同时判断所述第二星敏的数据和所述陀螺的数据是否一致，若一致，则所述第二星敏正常，若不一致，则所述第二星敏故障；
[0027]若所述卫星稳定运行和上一帧姿态无效，则返回至所述分别判断第一星敏和第二星敏是否有效，若所述卫星稳定运行和上一帧姿态有效，则分别比对所述第一星敏和所述第二星敏与所述上一帧姿态的差值；
[0028]判断所述第一星敏与所述上一帧姿态的差值是否较小，若所述第一星敏与所述上一帧姿态的差值较小，则所述第一星敏正常，若所述第一星敏与所述上一帧姿态的差值较大，则所述第二星敏正常。
[0029]可选地，所述对太敏和星敏进行数据判别包括
[0030]判断太敏、星敏和轨道是否有效，若所述太敏、所述星敏和所述轨道其中之一无效，则返回至所述判断太敏、星敏和轨道是否有效，若所述太敏、所述星敏和所述轨道均有效，则分别利用星敏数据计算卫星姿态矩阵和利用轨道数据计算第一太阳矢量；
[0031]根据太敏安装矩阵并利用所述卫星姿态矩阵和所述太阳矢量得到太敏本体坐标系中的第二太阳矢量；
[0032]根据所述太敏本体坐标系中的第二太阳矢量得到太敏测量角理论值；
[0033]判断太敏测量角实际值与所述太敏测量角理论值之差是否小于阈值，若小于，则太敏数据正常，若不小于，则太敏数据故障。
[0034]可选地，所述对控制模式进行故障隔离包括定轨模式故障隔离、定姿模式故障隔离、执行机构故障隔离和重构模式故障隔离；其中
[0035]所述定轨模式故障隔离包括
[0036]判断导航接收机是否有效，若有效，则进行导航接收机定轨，若无效，则进行星上自主递推定轨或地面上注递推定轨。
[0037]可选地，所述定姿模式故障隔离包括
[0038]判断定姿滤波是否有效，若有效，则进行滤波定姿，若无效，则判断所述星敏是否有效；
[0039]若所述星敏有效，则进行星敏定姿，若所述星敏无效，则判断所述陀螺是否有效；
[0040]若所述陀螺有效，则进行短时陀螺递推定姿，若所述陀螺无效，则进行长时陀螺递推定姿或太敏加地磁双矢量定姿。
[0041]可选地，所述执行机构故障隔离包括
[0042]判断四飞轮是否有效，若有效，则进行四飞轮平衡控姿，若无效，则判断三飞轮是否有效；
[0043]若所述三飞轮有效，则进行三飞轮稳定控姿，若所述三飞轮无效，则进行轮磁控姿。
[0044]可选地，所述重构模式故障隔离包括
[0045]利用所述四飞轮保证卫星对日定向并确保星上设备启用数量降至最小化。
[0046]本专利技术第二方面提供了一种卫星姿轨控系统自主故障诊断与隔离装置，该装置包括
[0047]设备级故障诊断与隔离模块，用于对所述卫星姿轨控系统进行设备级故障诊断与隔离，包括对设备进行本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种卫星姿轨控系统自主故障诊断与隔离方法，其特征在于，该方法包括对所述卫星姿轨控系统进行设备级故障诊断与隔离，包括对设备进行自主故障检测和通信数据分析；对所述卫星姿轨控系统进行控制级故障诊断与隔离，包括对设备进行非失效数据判别和冗余数据分析；根据所述冗余数据分析结果进行故障数据隔离；根据所述自主故障检测结果、所述通信数据分析结果和所述非失效数据判别结果识别故障设备；对所述故障设备进行自主复位、启动或隔离；若所述故障设备无法进行自主复位或需应急重构，则切换控制方式或退出自主模式进行地面处理。2.根据权利要求1所述的卫星姿轨控系统自主故障诊断与隔离方法，其特征在于，所述对设备进行自主故障检测和通信数据分析包括判断设备通信是否失败，若通信失败，则切换至备份通信总线并判断通信是否出现故障，若通信故障，则所述设备故障，若通信成功，则判断所述自主故障检测结果判读是否故障；若所述判读出现故障，则所述设备故障，若所述判断没有出现故障，则判断重复数是否出现故障；若所述重复数出现故障，则所述设备故障，若所述重复数没有出现故障，则判断错误数是否出现故障；若所述错误书出现故障，则所述设备故障，若所述错误书没有出现故障，则所述设备正常。3.根据权利要求2所述的卫星姿轨控系统自主故障诊断与隔离方法，其特征在于，所述卫星姿轨控系统进行控制级故障诊断与隔离包括对设备进行非失效数据判别、对多敏感器进行故障隔离、对执行机构进行闭环故障隔离和对控制模式进行故障隔离；其中所述对设备进行非失效性数据判别包括对星敏与陀螺进行数据判别和对太敏与星敏进行数据判别。4.根据权利要求3所述的卫星姿轨控系统自主故障诊断与隔离方法，其特征在于，所述对星敏与陀螺进行数据判别包括分别判断第一星敏和第二星敏是否有效，若所述第一星敏无效，则所述第一星敏故障，若所述第二星敏无效，则所述第二星敏故障，若所述第一星敏有效或所述第二星敏有效，则对有效星敏进行时间补偿和光行差补偿；判断所述第一星敏和所述第二星敏在所述时间补偿和所述光行差补偿后的数据是否一致，若一致，则所述第一星敏和所述第二星敏均正常，若不一致，则判断陀螺数据是否有效；若所述陀螺数据无效，则判断卫星稳定运行和上一帧姿态是否有效，若所述陀螺数据有效，则判断所述第一星敏的数据与所述陀螺的数据是否一致，若一致，则所述第一星敏正常，若不一致，则所述第一星敏故障；
同时判断所述第二星敏的数据和所述陀螺的数据是否一致，若一致，则所述第二星敏正常，若不一致，则所述第二星敏故障；若所述卫星稳定运行和上一帧姿态无效，则返回至所述分别判断第一星敏和第二星敏是否有效，若所述卫星稳定运行和上一帧姿态有效，则分别比对所述第一星敏和所述第二星敏与所述上一帧姿态的差值；判断所述第一星敏与所述上一帧姿态的差值是否较小，若所述第一星敏与所述上一帧姿态的差值较小，则所述第一...
【专利技术属性】
技术研发人员：翟峻仪，
申请(专利权)人：航天科工空间工程发展有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。