应用于双星组合入轨角色自适应配置方法

摘要

本发明提供了一种应用于双星组合入轨角色自适应配置方法，分布于两颗卫星上的多台管控计算机，在两星组合一体轨道转移过程中，组合体各计算机根据当前状态自适应地配置自身工作状态的方法。第一卫星各计算机根据第二卫星是否在线配置为组合管理模式或者本星控制模式，第二卫星各计算机根据第一卫星是否在线或者是否有分离信号，自适应地将计算机配置为本控模式、从控模式或下位机模式。

说明书

技术领域

本发明涉及卫星系统设计的技术领域，具体地，涉及应用于双星组合入轨角色自适应配置方法。

背景技术

一般地，以GEO、MEO或IGSO为任务轨道的卫星采用本体携带远地点发动机，控制系统自主完成转移入轨全部工作；或由运载火箭上面级作为转移入轨的独立主体，卫星则单纯作为载荷搭载进入预定目标轨道。而在双星组合转移入轨方式中，两者控制系统需要同时具备组合体转移入轨期间，对组合体数据管理、姿态与轨道控制、热控管理、推进驱动进行协同控制，以及分离后独立运行期间，对双星各自独立管控等的能力。

在公告号为CN109840234B的专利文献中公开了一种运载火箭电气系统及数据处理方法，包括：火箭上面级、火箭二级和火箭一级；火箭上面级的电气系统包括：第一供电板卡、第一集中接口、第一FPGA板卡、一块射频信道板卡、CPU计算及存储模块和信息敏感模块；第一供电板卡用于在火箭上面级内提供统一供电；第一集中接口用于在火箭上面级内提供统一接口；第一FPGA板卡用于处理数据；射频信道板卡用于处理火箭上面级内射频信道信息。

针对上述中的相关技术，发明人认为上述的计算机与其他各电子设备角色固定不可配置，因此，需要提出一种技术方案以改善上述技术问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种应用于双星组合入轨角色自适应配置方法。

根据本发明提供的一种应用于双星组合入轨角色自适应配置方法，包括第一卫星和第二卫星，所述第一卫星和第二卫星通过星间连接器相连接，所述第一卫星和第二卫星之间进行数据通信信号和分离信号的传输，所述第一卫星内设有多个计算机，且多个所述计算机构成组合体主控，所述第二卫星内设有多个计算机，且多个所述计算机构成组合体从控。

优选地，所述第一卫星和第二卫星分离后，所述第一卫星和第二卫星之间的数据通信中断，分离信号置出，所述第一卫星的多个计算机构成第一卫星本控，所述第二卫星的多个计算机构成第二卫星本控。

优选地，所述第一卫星和第二卫星独立运行时，第一卫星和第二卫星管理计算机配置为本控模式。

优选地，所述第一卫星和第二卫星管理计算机包括完成星上任务管理、能源管理、热控管理、姿态和轨道控制功能的多台独立计算机或完成多项功能一体的计算机。

优选地，当第一卫星和第二卫星组合状态下第一卫星与第二卫星每个周期进行在线确认。

优选地，当第二卫星确认第一卫星在线则将第二卫星状态配置为从控模式或下位机模式；当第二卫星发现第一卫星不在线时，则将第二卫星状态配置为本控模式对第二卫星进行管理。

优选地，所述在线确认的方法包括检测第一卫星和第二卫星分离信号状态和是否有满足通信协议要求的握手信号，基于容错设计和降低防止错误状态触发的可能性，按照策略进行在线确认。

优选地，所述在线确认的方法包括：第一卫星和第二卫星分别检查通信握手流程是否执行正常，若双向通信正常则第一卫星和第二卫星均认为对方在线，第一卫星上的计算机配置为主控，第二卫星上的计算机配置为从控或者下位机模式。

优选地，所述在线确认的方法还包括：当发现卫星上的计算机发现通信异常时，检查分离信号为分离/非分离状态，若为未分离状态判定为通信故障，模式保持不变，等待进一步恢复；若发现为分离状态则将自身状态自动配置为本控/主控模式。

优选地，保留基于任务时序下对第一卫星和第二卫星分别强制配置为主控或从控模式。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、通过本发明在不增加资源代价的前提下，第一卫星和第二卫星角色自适应配置；

2、本发明满足第一卫星和第二卫星组合入轨及独立运行不同阶段任务与系统管控需求，提升组合入轨承载效率；

3、通过第一卫星和第二卫星基于分离信号、通信协议和任务时序的多重确认机制，实现了多任务状态的第一卫星和第二卫星多台计算机协同处理和，高可靠性的自适应角色配置，有效提高多星计算机协同工作鲁棒性好。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明组合体状态切换示意图；

图2为本发明自适应模式切换流程示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

一种应用于双星组合入轨角色自适应配置方法，A星和B星独立运行时其管理计算机配置为主控模式，而在两星组合完成转移入轨过程中其中一星的管理计算机根据两星工作状态自适应将本地配置为从控模式或下位机模式。卫星管理计算机可以是完成星上任务管理、能源管理、热控管理、姿态和轨道控制功能的计算机，可以是一台独立计算机，也可以是完成上述多项功能一体的计算机。

B星自适应本地配置模式的检测方法，当两星组合状态下A星与B星每个周期进行在线确认，当B星确认A星在线情况则将自身状态配置为从控模式或下位机模式；当B星发现A星不在线时，则将自身状态配置为主控模式对B星进行管理。在线确认的方法包括检测两星分离信号状态和是否有满足通信协议要求的握手信号，基于容错设计和降低防止错误状态触发的可能性，按照一定策略进行在线确认，包括如下步骤：

步骤S1：两星分别检查通信握手流程是否执行正常，若双向通信正常则双星均认为对方在线，A星上计算机配置为主控，B星上的计算机配置为从控或者下位机模式；步骤S2：当发现某星上的计算机发现通信异常时，检查分离信号为分离/非分离状态，若为未分离状态判定为通信故障，模式保持不变，等待进一步恢复；若发现为分离状态则将自身状态自动配置为本控/主控模式。

为提高自适应方法执行可靠性，保留基于任务时序下对AB星分别强制配置为主控或从控模式。

本发明的主要目的是针对双星组合入轨任务特点，对双星组合体与单星独立飞行控制系统进行资源统一、拓扑可变、角色可配的归一化设计。

参照图1，提出了一种面向双星组合协同与单星独立运行的多计算机一体化控制系统；双星控制系统分别配备一台或多台计算机，作为各自系统本地控制主体，完成数据管理、姿态与轨道控制、热控管理、推进驱动等测量、控制、执行的计算与处理任务；在双星组合入轨飞行期间，上述各星的多台计算机根据当前状态自适应的配置为主控/从控，协同完成组合体的上述控制任务。

参照图2，提出了一种双星控制系统多主体角色受控配置与自主切换方法；针对双星组合入轨与分离后单星独立运行的不同阶段，配置控制系统拓扑结构、以及各计算机在系统中本星本地控制或组合体主控/从控的角色：初始组合入轨期间，各计算机配置为主控/从控模式，根据双星通信建立(如双星主控/从控周期性数据交互确认在线/离线)情况、双星分离事件(如双星分离信号触发)发生与否情况，综合判断维持主控/从控模式、或自主切换至单星独立运行本控模式；作为备保收端，也可根据飞行时序自主切换在系统角色。

以组合体方式转移进入GEO的双星，主星配备1台数管计算机、1台姿轨控计算机。数管计算机外挂平台管控测量与控制设备，完成主星数据管理、热控管理等工作；姿轨控计算机外挂姿态测量敏感期和轨道控制执行器，完成主星姿态与轨道控制、推进驱动等工作。副星配置1台综合电子计算机，外挂整星全部敏感器、执行器，完成平台全部管理控制及运算工作；同时配备远地点发动机，作为组合体转移入轨的主要动力来源。

组合入轨期间，主星数管计算机、GNC计算机分别通过星间点对点全双工RS422接口与副星综合电子计算机实现数据交互；按指定策略，主星两台计算机分别配置为组合体平台管控及姿态轨道控制的主控机，副星综合电子计算机作为主星两机的从控机，受控采集副星遥测及敏感器数据，并执行平台管理及姿态与轨道控制动作。同时，通过星间电气连接信号通断，表征两星组合体或分离独立运行状态，供三台计算机采集。

主星数管计算机、GNC计算机分别与副星综合电子计算机维持周期性通信、完成测量与控制数据交互，星间电气连接接通表征组合体状态，三台计算机据此检测并维持当前组合体主控/从控角色。当两星分离正常分离时，三台计算机检测到周期性通信中断、星间电气连接断开，则自主切换至主星、副星的本控角色；若两星分离但上述判决条件异常未成立(如两星电气连接通断信号未正常置出断开状态)，则三台计算机根据预设任务时序，在两星分离时刻确认到达后，自主转入主星、副星的本控角色。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。