一种卫星载荷观测姿控与数传、轨控自主智能规划系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种卫星载荷观测姿控与数传、轨控自主智能规划系统及方法，所述系统包括任务导引模块、姿控模块、轨控模块和数传模块；所述姿控模块包括若干推力器用于卫星姿态控制，所述轨控模块用于卫星自主计算轨控、并进行卫星轨道控制，所述数传模块用于卫星自主计算数传、并将卫星数据对地传输；所述任务导引模块处于系统控制核心、执行载荷观测任务实施策略，根据优先级合理安排卫星的工作时序，使得所述卫星在姿态控制与数据对地传输、轨道控制之间智能切换，控制卫星在轨自主智能运行。有益效果是自主智能规划、自主计算数传、自主计算轨控。算轨控。算轨控。

【技术实现步骤摘要】
一种卫星载荷观测姿控与数传、轨控自主智能规划系统及方法


[0001]本专利技术涉及卫星控制
，具体涉及一种卫星载荷观测姿控与数传、轨控自主智能规划系统及方法。

技术介绍

[0002]遥测的基本作用是将航天器的工程参数传输到地面。数传的作用则是将有效载荷采集的科学数据传输到地面。
[0003]现有卫星载荷观测姿控、数传与轨控自主智能规划技术方案存在以下缺陷：
[0004]缺陷一、载荷观测姿控与轨控割离；卫星执行载荷观测任务、有任务姿态要求，往往和轨控需求的姿态冲突或者轨控时姿态精度不够，导致载荷观测姿控与轨控无法通过星上自主无缝衔接。
[0005]缺陷二、载荷观测数传与轨控割离；与缺陷一类似，由于数据下传速率较高，需要的功耗较大，因此在尽量节省星上能源的前提下，希望最大增益方向与星地连线的方向夹角较小，因此对星上姿态有一定的要求，同样会导致数传姿态需求与轨控姿态需求的冲突，而传统数传和轨控都是由地面控制，导致星上无法充分利用非数传时间区间进行数传。
[0006]缺陷三、缺乏载荷观测姿控、数传与轨控的系统规划；一般卫星的载荷观测任务执行过程中不考虑可能的轨控实施，若发生冲突，星上并没有保护逻辑，可能会导致观测任务失败甚至卫星能源消耗过大导致蓄电池寿命减少。
[0007]本专利技术针对卫星在轨自主智能运行存在的姿控与轨控割离、数传与轨控割离、缺乏系统规划的技术问题，对卫星载荷观测姿控、数传与轨控自主智能规划系统及方法进行了技术改进。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是，提出一种自主智能规划、自主计算数传、自主计算轨控的卫星载荷观测姿控与数传、轨控自主智能规划系统。
[0009]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是一种卫星载荷观测姿控与数传、轨控自主智能规划系统，包括观测载荷平台，所述卫星运行包括载荷观测任务期间和载荷观测任务间隙，所述观测载荷平台包括观测载荷用于在载荷观测任务期间执行载荷观测任务；还包括任务导引模块、姿控模块、轨控模块和数传模块；所述姿控模块包括若干推力器用于卫星姿态控制，所述轨控模块用于卫星自主计算轨控、并进行卫星轨道控制，所述数传模块用于卫星自主计算数传、并将卫星数据对地传输；所述载荷观测任务期间包括观测载荷开机初始化、观测期间、及观测载荷关机，所述载荷观测任务期间载荷观测平台工作、卫星载荷观测姿态保持、不可进行卫星轨道控制；所述载荷观测任务间隙载荷观测平台转台主控权回归任务导引模块，可进行卫星轨道控制；所述任务导引模块处于系统控制核心、执行载荷观测任务实施策略，根据优先级合理安排卫星的工作时序，使得所述卫星在姿态控制与
数据对地传输、轨道控制之间智能切换，控制卫星在轨自主智能运行。
[0010]优选地，
[0011]所述数传模块自主计算数传，具备卫星上自主数传需要的条件：数传星历表或者数传入境出境地面指令、以及地面站坐标；所述数传模块通过地面上行的参数自主计算数传模块的开关机时刻、数据读取与下传逻辑以及相关的参数；
[0012]所述轨控模块自主计算轨控，具备卫星上自主轨控需要的条件：轨道控制的触发阈值参数或者轨道控制地面指令；所述轨控模块依据地面上行或星上存储的轨道控制阈值参数，同时依据采集到的轨道测量数据，通过滤波以及分析方法计算得到与控制阈值参数的差别，在考虑一定工程偏差的前提下基于触发阈值参数进行轨道控制，确保卫星能够在有限的地面测控保障前提下稳态飞行。
[0013]优选地，
[0014]对于轨道高度为高段的卫星载荷观测任务，大气较稀薄，密度小阻力小，卫星轨道衰减慢，以保证任务数据尽快下传为第一要务，载荷观测任务实施策略优先级由高到低为：载荷观测姿控>数据对地传输>轨道控制；
[0015]对于轨道高度为低段的载荷观测任务，大气较稠密，密度大阻力大，卫星轨道衰减快，以保证轨道不会降低太快导致卫星陨落为第一要务，载荷观测任务实施策略优先级由高到低为：载荷观测姿控>轨道控制>数据对地传输。
[0016]优选地，所述高段指轨道高度280km，所述低段指轨道高度低于200km。
[0017]优选地，所述的一种卫星载荷观测姿控与数传、轨控自主智能规划系统，通过以下标志及参数的交互实现卫星在轨自主智能运行：
[0018]所述任务导引模块输出轨控准备标志Flag_GKZB给姿控模块，所述姿控模块输出姿态控制参数给任务导引模块；
[0019]所述任务导引模块数传准备标志Flag_SCZB给姿控模块，所述姿控模块输出数传姿态建立标志Flag_SCZT给任务导引模块；
[0020]所述任务导引模块输出数传可开始标志Flag_SCKKS给数传模块，所述数传模块输出数传请求标志Flag_SCQQ给任务导引模块；
[0021]所述任务导引模块输出当前观测任务是否结束标志Flag_RW给轨控模块，Flag_RW＝0x55可进行轨道控制、Flag_RW＝0xAA不可进行轨道控制，所述轨控模块输出轨控请求标志Flag_GKQQ、以及期望轨道控制参数给任务导引模块；
[0022]所述姿控模块输出轨控姿态建立标志Flag_GKZT给轨控模块，所述轨控模块输出轨控标志Flag_GK给姿控模块。
[0023]本专利技术的又一目的是，提出一种自主智能规划、自主计算数传、自主计算轨控的卫星载荷观测姿控与数传、轨控自主智能规划方法。
[0024]为实现上述又一目的，本专利技术采取的技术方案一种卫星载荷观测姿控与数传、轨控自主智能规划系统高段自主规划方法，上述的一种卫星载荷观测姿控与数传、轨控自主智能规划系统，包括以下步骤：
[0025]G1、当前观测任务是否结束标志Flag_RW＝0x55？若否等待；
[0026]G2、是否有数传请求，若否执行G5；
[0027]G3、根据数传星历表或数传入境出境地面指令开始数传姿态准备；
[0028]G4、执行数据对地传输，数传结束执行G1；
[0029]G5、是否有轨控请求，若否执行G1；
[0030]G6、根据卫星自主轨控逻辑或轨道控制地面指令开始轨控准备，同时清除载荷观测任务序列；
[0031]G7、执行高段轨控方法，轨控结束执行G1。
[0032]优选地，步骤G7高段轨控方法包括以下步骤：
[0033]G71、轨控模块向任务导引模块发送Flag_GKQQ＝1给任务导引模块以及期望轨控姿态角，请求轨控；
[0034]G72、当前观测任务是否结束标志Flag_RW＝0x55？若是，发送轨控需求给任务导引模块，任务导引模块发送Flag_GKZB＝1轨控准备给姿控模块，结束；
[0035]G73、任务导引模块发“侧卧非观测”整流子模式及“轨道系固定指向”导引律给姿控模块，任务导引模块发送Flag_GKZB＝1轨控准备给姿控模块；
[0036]G74、姿控模块发送Flag_GKZT＝1轨控姿态本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种卫星载荷观测姿控与数传、轨控自主智能规划系统，包括观测载荷平台，所述卫星运行包括载荷观测任务期间和载荷观测任务间隙，所述观测载荷平台包括观测载荷用于在载荷观测任务期间执行载荷观测任务；其特征在于：还包括任务导引模块、姿控模块、轨控模块和数传模块；所述姿控模块包括若干推力器用于卫星姿态控制，所述轨控模块用于卫星自主计算轨控、并进行卫星轨道控制，所述数传模块用于卫星自主计算数传、并将卫星数据对地传输；所述载荷观测任务期间包括观测载荷开机初始化、观测期间、及观测载荷关机，所述载荷观测任务期间载荷观测平台工作、卫星载荷观测姿态保持、不可进行卫星轨道控制；所述载荷观测任务间隙载荷观测平台转台主控权回归任务导引模块，可进行卫星轨道控制；所述任务导引模块处于系统控制核心、执行载荷观测任务实施策略，根据优先级合理安排卫星的工作时序，使得所述卫星在姿态控制与数据对地传输、轨道控制之间智能切换，控制卫星在轨自主智能运行。2.根据权利要求1所述的一种卫星载荷观测姿控与数传、轨控自主智能规划系统，其特征在于：所述数传模块自主计算数传，具备卫星上自主数传需要的条件：数传星历表或者数传入境出境地面指令、以及地面站坐标；所述数传模块通过地面上行的参数自主计算数传模块的开关机时刻、数据读取与下传逻辑以及相关的参数；所述轨控模块自主计算轨控，具备卫星上自主轨控需要的条件：轨道控制的触发阈值参数或者轨道控制地面指令；所述轨控模块依据地面上行或星上存储的轨道控制阈值参数，同时依据采集到的轨道测量数据，通过滤波以及分析方法计算得到与控制阈值参数的差别，在考虑一定工程偏差的前提下基于触发阈值参数进行轨道控制，确保卫星能够在有限的地面测控保障前提下稳态飞行。3.根据权利要求2所述的一种卫星载荷观测姿控与数传、轨控自主智能规划系统，其特征在于：对于轨道高度为高段的卫星载荷观测任务，大气较稀薄，密度小阻力小，卫星轨道衰减慢，以保证任务数据尽快下传为第一要务，载荷观测任务实施策略优先级由高到低为：载荷观测姿控>数据对地传输>轨道控制；对于轨道高度为低段的载荷观测任务，大气较稠密，密度大阻力大，卫星轨道衰减快，以保证轨道不会降低太快导致卫星陨落为第一要务，载荷观测任务实施策略优先级由高到低为：载荷观测姿控>轨道控制>数据对地传输。4.根据权利要求3所述的一种卫星载荷观测姿控与数传、轨控自主智能规划系统，其特征在于：所述高段指轨道高度280km，所述低段指轨道高度低于200km。5.根据权利要求3所述的一种卫星载荷观测姿控与数传、轨控自主智能规划系统，其特征在于通过以下标志及参数的交互实现卫星在轨自主智能运行：所述任务导引模块输出轨控准备标志Flag_GKZB给姿控模块，所述姿控模块输出姿态控制参数给任务导引模块；所述任务导引模块数传准备标志Flag_SCZB给姿控模块，所述姿控模块输出数传姿态建立标志Flag_SCZT给任务导引模块；所述任务导引模块输出数传可开始标志Flag_SCKKS给数传模块，所述数传模块输出数传请求标志Flag_SCQQ给任务导引模块；
所述任务导引模块输出当前观测任务是否结束标志Flag_RW给轨控模块，Flag_RW＝0x55可进行轨道控制、Flag_RW＝0xAA不可进行轨道控制，所述轨控模块输出轨控请求标志Flag_GKQQ、以及期望轨道控制参数给任务导引模块；所述姿控模块输出轨控姿态建立标志Flag_GKZT给轨控模块，所述轨控模块输出轨控标志Flag_GK给姿控模块。6.一种卫星载荷观测姿控与数传、轨控自主智能规划系统高段自主规划方法，基于权利要求5所述的一种卫星载荷观测姿控与数传、轨控自主智能规划系统，其特征在于包括以下步骤：G1、当前观测任务是否结束标志Flag_RW＝0x55？若否等待；G2、是否有数传请求，若否执行G5；G3、根据数传星历表或数传入境出境地面指令开始数传姿态准备；G4、执行数据对地传输，数传结束执行G1；G5、是否有轨控请求，若否执行G1；G6、根据卫...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴会英，唐涛，王国华，吴宅莲，王俊，常亮，张瑞琪，
申请(专利权)人：上海微小卫星工程中心，
类型：发明
国别省市：