本發(fā)明涉及衛(wèi)星狀態(tài)監(jiān)控，具體涉及一種星載實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)控裝置及異常自動(dòng)處理裝置。

背景技術(shù)：

1、遙測(cè)數(shù)據(jù)是判斷衛(wèi)星工作是否正常的一項(xiàng)重要手段，傳統(tǒng)的衛(wèi)星狀態(tài)監(jiān)視都是采用“衛(wèi)星下傳遙測(cè)+地面判斷處理+上注異常處理指令”的方式來(lái)完成的。這種方式存在以下幾個(gè)缺點(diǎn)：

2、1)由于星地之間、測(cè)控站與測(cè)控中心之間存在較長(zhǎng)的數(shù)據(jù)傳輸鏈路，傳輸過(guò)程中極有可能引入誤碼，導(dǎo)致地面收到的遙測(cè)與星上實(shí)際遙測(cè)存在偏差，從而引起地面的錯(cuò)誤判斷。

3、2)這種傳統(tǒng)處理方式存在較大的時(shí)間延遲，尤其在低軌衛(wèi)星上表現(xiàn)更為明顯，衛(wèi)星異常無(wú)法得到及時(shí)響應(yīng)，在關(guān)鍵時(shí)刻極有可能錯(cuò)失異常的最佳處理時(shí)機(jī)，導(dǎo)致衛(wèi)星出現(xiàn)無(wú)法挽回的損失。

4、敏捷衛(wèi)星相比傳統(tǒng)衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)能力強(qiáng)，單軌成像數(shù)量多，因此，對(duì)衛(wèi)星可靠性提出更高要求。

5、專利cn201410126290.4(一種基于閾值判斷的延時(shí)遙測(cè)數(shù)據(jù)采樣方法)公開(kāi)了一種基于閾值判斷的延時(shí)遙測(cè)數(shù)據(jù)采樣方法，該方法將遙測(cè)采集值與遙測(cè)預(yù)置范圍進(jìn)行比較，若超出預(yù)置范圍則存儲(chǔ)，否則不存儲(chǔ)。該發(fā)明提高了小衛(wèi)星延時(shí)遙測(cè)有效性，有效降低延時(shí)遙測(cè)存儲(chǔ)量。但該方法所有遙測(cè)閾值都是初始裝訂，沒(méi)有提供通用靈活的修改機(jī)制。并且閾值判斷都是單次，無(wú)法排除信號(hào)干擾引起的誤碼。另外該方法沒(méi)有提供異常自動(dòng)處理機(jī)制，僅僅是將原始遙測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，等到衛(wèi)星過(guò)境時(shí)才下傳地面，衛(wèi)星異常無(wú)法得到及時(shí)響應(yīng)。

6、專利cn201310596516.2(一種基于遙測(cè)數(shù)據(jù)的衛(wèi)星異常狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng))公開(kāi)了一種基于遙測(cè)數(shù)據(jù)的衛(wèi)星異常狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括遙測(cè)數(shù)據(jù)預(yù)處理單元、相關(guān)度計(jì)算單元、極值點(diǎn)提取單元、異常狀態(tài)提取單元、遙測(cè)參數(shù)原始數(shù)據(jù)庫(kù)、相關(guān)度閾值數(shù)據(jù)庫(kù)、極值點(diǎn)閾值數(shù)據(jù)庫(kù)。系統(tǒng)充分利用歷史遙測(cè)參數(shù)樣本，結(jié)合衛(wèi)星遙測(cè)參數(shù)數(shù)據(jù)特點(diǎn)和數(shù)據(jù)變化規(guī)律，將一段時(shí)間的遙測(cè)數(shù)據(jù)與其歷史樣本數(shù)據(jù)的相關(guān)度比較以及極值點(diǎn)誤差的比較，實(shí)現(xiàn)不需要設(shè)計(jì)知識(shí)，僅需少量歷史數(shù)據(jù)的衛(wèi)星異常狀態(tài)檢測(cè)和提取。但這種方法需要依賴地面計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的處理能力以及數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)能力，無(wú)法應(yīng)用到星上實(shí)時(shí)系統(tǒng)中。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種星載實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)控裝置及異常自動(dòng)處理裝置，能夠在星載實(shí)時(shí)環(huán)境下對(duì)遙測(cè)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)視，并進(jìn)行異常自動(dòng)處理。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明技術(shù)方案如下：

3、一種星載實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)控裝置，包括指令處理模塊和遙測(cè)監(jiān)視模塊，指令處理模塊負(fù)責(zé)接收地面用戶的控制指令，管理星上的監(jiān)視規(guī)則和異常處理方法；遙測(cè)監(jiān)視模塊負(fù)責(zé)監(jiān)控星上實(shí)時(shí)遙測(cè)值，判斷其是否符合監(jiān)視規(guī)則，如果發(fā)現(xiàn)不符合，則報(bào)告異常；其中，遙測(cè)監(jiān)視模塊支持三種類型的監(jiān)視規(guī)則，分別是參數(shù)的限制檢查、參數(shù)的偏差檢查和參數(shù)的期望值檢查；限制檢查即檢查星上實(shí)時(shí)的遙測(cè)參數(shù)值超過(guò)用戶規(guī)定的上下限，偏差檢查即檢查星上實(shí)時(shí)的遙測(cè)參數(shù)的偏差值是否超過(guò)用戶規(guī)定的上下限，期望值檢查即檢查實(shí)時(shí)的遙測(cè)參數(shù)值是否等于該遙測(cè)參數(shù)的用戶期望值；遙測(cè)監(jiān)視模塊為每個(gè)參數(shù)的每項(xiàng)檢查規(guī)則維護(hù)了一套狀態(tài)轉(zhuǎn)換機(jī)，一旦出現(xiàn)遙測(cè)參數(shù)狀態(tài)跳變等于狀態(tài)機(jī)中的異常跳變鏈路時(shí)，立刻報(bào)告異常。

4、其中，星上指令處理模塊具體處理過(guò)程如下：

5、1)星上判斷是否收到地面新的控制指令；

6、2)如果未收到，則延時(shí)固定時(shí)間，跳轉(zhuǎn)到步驟1)，繼續(xù)新一輪的指令接收和處理工作，如果收到新的控制指令，則提取控制指令的類型碼type；

7、3)如果控制指令的類型碼type等于1，則進(jìn)入監(jiān)視規(guī)則管理過(guò)程，其處理邏輯如下：

8、a)提取控制指令的子類型碼subtype

9、b)如果subtype＝1，則向監(jiān)視規(guī)則列表中添加某遙測(cè)參數(shù)監(jiān)視規(guī)則

10、c)如果subtype＝2，則從監(jiān)視規(guī)則列表中刪除某遙測(cè)參數(shù)的監(jiān)視規(guī)則

11、d)如果subtype＝3，則使能監(jiān)視規(guī)則列表中某遙測(cè)參數(shù)的監(jiān)視規(guī)則

12、e)如果subtype＝4，則禁止監(jiān)視規(guī)則列表中某遙測(cè)參數(shù)的監(jiān)視規(guī)則

13、4)如果控制指令的類型碼type等于2，則說(shuō)明異常；

14、5)處理完監(jiān)視規(guī)則管理后，延時(shí)固定時(shí)間，跳轉(zhuǎn)到步驟1)，繼續(xù)新一輪的指令接收和處理工作。

15、其中，遙測(cè)監(jiān)視模塊的具體工作過(guò)程如下：

16、1)將監(jiān)視計(jì)數(shù)的值設(shè)為監(jiān)視周期；

17、2)延時(shí)等待固定時(shí)間；

18、3)監(jiān)視計(jì)數(shù)減1；

19、4)判斷監(jiān)視計(jì)數(shù)是否為0，不為0表示監(jiān)視周期未到，跳轉(zhuǎn)到2)繼續(xù)等待，如果為0開(kāi)始執(zhí)行參數(shù)監(jiān)視過(guò)程；

20、5)遍歷監(jiān)視規(guī)則列表中的所有遙測(cè)參數(shù)，獲取當(dāng)前遙測(cè)參數(shù)的監(jiān)視規(guī)則,包括限制檢查規(guī)則limit_check、偏差檢查規(guī)則delta_check、期望值檢查規(guī)則expect_check；

21、6)通過(guò)星上遙測(cè)采集設(shè)備獲取當(dāng)前遙測(cè)參數(shù)值para_val；

22、7)根據(jù)para_val和limit_check檢查參數(shù)是否違反限值規(guī)則，如果違反且本次狀態(tài)跳變符合該參數(shù)該規(guī)則狀態(tài)轉(zhuǎn)換機(jī)的異常跳變鏈路，則報(bào)告異常；

23、8)根據(jù)para_val和delta_check檢查參數(shù)是否違反限值規(guī)則，如果違反且本次狀態(tài)跳變符合該參數(shù)該規(guī)則狀態(tài)轉(zhuǎn)換機(jī)的異常跳變鏈路，則報(bào)告異常；

24、9)根據(jù)para_val和expect_check檢查參數(shù)是否違反限值規(guī)則，如果違反且本次狀態(tài)跳變符合該參數(shù)該規(guī)則狀態(tài)轉(zhuǎn)換機(jī)的異常跳變鏈路，則報(bào)告異常；

25、10)判斷是否完成監(jiān)視規(guī)則列表的遍歷，如果未完成，則返回步驟5)，如果已完成，則返回步驟1)。

26、本發(fā)明還提供了一種星載實(shí)時(shí)狀態(tài)異常自動(dòng)處理裝置，包括指令處理模塊、遙測(cè)監(jiān)視模塊和異常處理模塊，其中，指令處理模塊負(fù)責(zé)接收地面用戶的控制指令，管理星上的監(jiān)視規(guī)則和異常處理方法；遙測(cè)監(jiān)視模塊負(fù)責(zé)監(jiān)控星上實(shí)時(shí)遙測(cè)值，判斷其是否符合監(jiān)視規(guī)則，如果發(fā)現(xiàn)不符合，則向異常處理模塊報(bào)告異常；異常處理模塊根據(jù)監(jiān)視模塊發(fā)來(lái)的異常編號(hào)，根據(jù)編號(hào)信息在異常處理方法列表中進(jìn)行搜索，根據(jù)搜索的處理方法進(jìn)行異常處理；所述遙測(cè)監(jiān)視模塊支持三種類型的監(jiān)視規(guī)則，分別是參數(shù)的限制檢查、參數(shù)的偏差檢查和參數(shù)的期望值檢查；限制檢查即檢查星上實(shí)時(shí)的遙測(cè)參數(shù)值超過(guò)用戶規(guī)定的上下限，偏差檢查即檢查星上實(shí)時(shí)的遙測(cè)參數(shù)的偏差值是否超過(guò)用戶規(guī)定的上下限，期望值檢查即檢查實(shí)時(shí)的遙測(cè)參數(shù)值是否等于該遙測(cè)參數(shù)的用戶期望值；遙測(cè)監(jiān)視模塊為每個(gè)參數(shù)的每項(xiàng)檢查規(guī)則維護(hù)了一套狀態(tài)轉(zhuǎn)換機(jī)，一旦出現(xiàn)遙測(cè)參數(shù)狀態(tài)跳變等于狀態(tài)機(jī)中的異常跳變鏈路時(shí)，立刻向異常處理模塊報(bào)告異常。

27、其中，所述異常處理模塊支持三種類型的異常處置策略，第一種是僅向地面報(bào)告該異常信息，第二種是發(fā)送異常處理指令，第三種是既向地面報(bào)告異常同時(shí)發(fā)異常處理指令對(duì)異常進(jìn)行自動(dòng)處理。

28、其中，星上指令處理模塊具體處理過(guò)程為：

29、1)星上判斷是否收到地面新的控制指令；

30、2)如果未收到，則延時(shí)固定時(shí)間，跳轉(zhuǎn)到步驟1)，繼續(xù)新一輪的指令接收和處理工作，如果收到新的控制指令，則提取控制指令的類型碼type；

31、3)如果控制指令的類型碼type等于1，則進(jìn)入監(jiān)視規(guī)則管理過(guò)程，其處理邏輯如下：

32、a)提取控制指令的子類型碼subtype

33、b)如果subtype＝1，則向監(jiān)視規(guī)則列表中添加某遙測(cè)參數(shù)監(jiān)視規(guī)則

34、c)如果subtype＝2，則從監(jiān)視規(guī)則列表中刪除某遙測(cè)參數(shù)的監(jiān)視規(guī)則

35、d)如果subtype＝3，則使能監(jiān)視規(guī)則列表中某遙測(cè)參數(shù)的監(jiān)視規(guī)則

36、e)如果subtype＝4，則禁止監(jiān)視規(guī)則列表中某遙測(cè)參數(shù)的監(jiān)視規(guī)則

37、4)如果控制指令的類型碼type等于2，則進(jìn)入異常處理方法的管理過(guò)程，其處理邏輯如下：

38、a)提取控制指令的子類型碼subtype

39、b)如果subtype＝1，則向異常處理方法列表中添加某異常的處理方法

40、c)如果subtype＝2，則從異常處理方法列表中刪除某異常的處理方法

41、d)如果subtype＝3，則使能異常處理方法列表中某異常的處理方法

42、e)如果subtype＝4，則禁止異常處理方法列表中某異常的處理方法

43、5)處理完監(jiān)視規(guī)則管理或異常處理方法管理后，延時(shí)固定時(shí)間，跳轉(zhuǎn)到步驟1)，繼續(xù)新一輪的指令接收和處理工作。

44、其中，監(jiān)視規(guī)則列表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)采用雙向鏈表結(jié)構(gòu)進(jìn)行存儲(chǔ)，鏈表中的節(jié)點(diǎn)信息包括參數(shù)代號(hào)、使能狀態(tài)、限制規(guī)則數(shù)組、偏差規(guī)則數(shù)組和期望值規(guī)則數(shù)組；所有的規(guī)則數(shù)據(jù)中的元素都包含兩個(gè)基本信息：前置狀態(tài)和當(dāng)前狀態(tài)，前置狀態(tài)為上一次對(duì)該遙測(cè)參數(shù)進(jìn)行該類規(guī)則檢查時(shí)確認(rèn)的狀態(tài)，當(dāng)前狀態(tài)為本次確認(rèn)的狀態(tài)；狀態(tài)包括6類,分別是超下限，超上限，超偏差下限，超偏差上限，非期望值，合法值；限制規(guī)則數(shù)組中每個(gè)元素包含的獨(dú)有信息有：下限值，超下限的異常處理方法編號(hào)，上限值，超上限的異常處理方法編號(hào)；偏差規(guī)則數(shù)組中每個(gè)數(shù)組元素包含的信息有：偏差下限值，超下限的異常處理方法編號(hào)，偏差上限值，超上限的異常處理方法編號(hào)；期望值規(guī)則數(shù)組中每個(gè)數(shù)組元素包含的獨(dú)有信息有：期望值，非期望值的異常處理方法編號(hào)；指令處理模塊根據(jù)地面的監(jiān)視規(guī)則控制指令修改規(guī)則列表中的數(shù)據(jù)內(nèi)容，供監(jiān)視模塊使用；

45、異常處理方法列表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)采用雙向鏈表結(jié)構(gòu)進(jìn)行存儲(chǔ)，鏈表中的節(jié)點(diǎn)信息包括處理方法編號(hào)，使能狀態(tài)，處理策略，事件報(bào)告，處理指令；指令處理模塊根據(jù)地面的異常處理方法控制指令修改規(guī)則列表中的數(shù)據(jù)內(nèi)容，供異常處理模塊使用。

46、其中，參數(shù)的限制檢查具體步驟如下：

47、1)遍歷當(dāng)前遙測(cè)參數(shù)所有限制檢查規(guī)則；

48、2)進(jìn)行是否超上限的邏輯判斷過(guò)程，判斷當(dāng)前參數(shù)值是否大于當(dāng)前規(guī)則的上限值，如果大于，則進(jìn)入步驟3)，否則將超上限計(jì)數(shù)清0，進(jìn)入是否超下限的邏輯判斷過(guò)程；

49、3)當(dāng)前規(guī)則的超上限計(jì)數(shù)加1，判斷超上限計(jì)數(shù)是否達(dá)到設(shè)定的超限次數(shù)；如果超過(guò)，則進(jìn)入步驟4)，否則返回步驟1)進(jìn)入下一輪循環(huán)；

50、4)將當(dāng)前狀態(tài)設(shè)為超上限狀態(tài)，并且判斷當(dāng)前狀態(tài)是否與之前狀態(tài)相等，如果不相等，則提取限制檢查規(guī)則中的異常報(bào)告編號(hào)，向異常處理模塊報(bào)告異常；

51、5)將超上限計(jì)數(shù)清0，返回步驟1)進(jìn)入下一輪循環(huán)；

52、6)進(jìn)行是否超下限的邏輯判斷過(guò)程，判斷當(dāng)前參數(shù)值是否小于當(dāng)前規(guī)則的下限值，如果小于，則進(jìn)入步驟7)，否則將超下限計(jì)數(shù)清0，返回步驟1)進(jìn)入下一輪循環(huán)；

53、7)當(dāng)前規(guī)則的超下限計(jì)數(shù)加1，判斷超下限計(jì)數(shù)是否達(dá)到設(shè)定的超限次數(shù)，如果超過(guò)，則進(jìn)入步驟8)，否則返回步驟1)進(jìn)入下一輪循環(huán)；

54、8)將當(dāng)前狀態(tài)設(shè)為超下限狀態(tài)，并且判斷當(dāng)前狀態(tài)是否與之前狀態(tài)相等，如果不相等，則向異常處理模塊報(bào)告異常；

55、9)將超下限計(jì)數(shù)清0，返回步驟1)進(jìn)入下一輪循環(huán)，直到遍歷完所有限制規(guī)則；

56、參數(shù)的偏差檢查為計(jì)算當(dāng)前遙測(cè)參數(shù)值與前一周期同一遙測(cè)參數(shù)值的差值，將該差值與該遙測(cè)參數(shù)的偏差檢查規(guī)則進(jìn)行比較，檢查參數(shù)值是否違反規(guī)則。

57、其中，參數(shù)的期望值檢查具體步驟如下：

58、1)遍歷當(dāng)前遙測(cè)參數(shù)所有的期望值檢查規(guī)則；

59、2)判斷當(dāng)前遙測(cè)參數(shù)值是否等于當(dāng)前檢查規(guī)則中的期望值，如果等于則將當(dāng)前規(guī)則的非期望值計(jì)數(shù)清0，返回步驟1)繼續(xù)下一輪循環(huán)。如果不等于則進(jìn)入步驟3)；

60、3)當(dāng)前規(guī)則的非期望值計(jì)數(shù)加1，判斷非期望計(jì)數(shù)是否達(dá)到設(shè)定次數(shù)，如果達(dá)到，則進(jìn)入步驟4)，否則返回步驟1)繼續(xù)下一輪循環(huán)；

61、4)將當(dāng)前狀態(tài)設(shè)為非期望狀態(tài)，判斷當(dāng)前狀態(tài)與上一周期該參數(shù)的狀態(tài)是否相等，如果不相等，則提取期望值檢查規(guī)則中的異常報(bào)告編號(hào)，向異常處理模塊報(bào)告異常；

62、5)當(dāng)前規(guī)則的非期望值計(jì)數(shù)清0，返回步驟1)繼續(xù)下一輪循環(huán)，直到遍歷完該遙測(cè)參數(shù)的所有期望值檢查規(guī)則。

63、其中，異常處理模塊的具體執(zhí)行流程為：

64、1)接收來(lái)自監(jiān)視模塊報(bào)告的異常編號(hào)；

65、2)使用該編號(hào)在異常處理方法列表中進(jìn)行搜索，如果搜到相應(yīng)編號(hào)的異常處理方法則進(jìn)入步驟3)，否則向監(jiān)控模塊反饋未搜到該異常編號(hào)，退出整個(gè)處理過(guò)程，

66、3)提取異常處理方法的策略碼methodtype，如果methodtype＝1，則進(jìn)入步驟4)，如果methodtype＝2，則進(jìn)入步驟5)，如果methodtype＝3，則進(jìn)入步驟6)；

67、4)提取異常處理方法中的異常報(bào)告信息，將報(bào)告信息打包發(fā)給地面，然后退出整個(gè)處理過(guò)程；

68、5)提取異常處理方法中的指令信息，向星上遙控執(zhí)行設(shè)備發(fā)送該指令，然后退出整個(gè)處理過(guò)程；

69、6)提取異常處理方法中的異常報(bào)告信息，將報(bào)告信息打包發(fā)給地面；提取異常處理方法中的指令信息，向星上遙控執(zhí)行設(shè)備發(fā)送該指令，最后退出整個(gè)處理過(guò)程。

70、有益效果：

71、1、本發(fā)明監(jiān)控裝置在星載實(shí)時(shí)環(huán)境下對(duì)衛(wèi)星遙測(cè)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)控，該裝置可以實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星的異常狀態(tài)，避免誤碼引起的地面錯(cuò)誤判斷，為衛(wèi)星安全可靠的運(yùn)行提供重要的技術(shù)保障，該裝置支持監(jiān)視規(guī)則的在軌指令注入修改，具有較強(qiáng)的靈活性和通用性，可以在各類航天器上使用。

72、2、本發(fā)明監(jiān)控裝置基于遙測(cè)參數(shù)的星上實(shí)時(shí)監(jiān)控方法，支持三種類型的遙測(cè)參數(shù)監(jiān)視規(guī)則，分別是參數(shù)的限制檢查、參數(shù)的偏差檢查和參數(shù)的期望值檢查。遙測(cè)監(jiān)視模塊為每個(gè)參數(shù)的每項(xiàng)檢查規(guī)則維護(hù)了一套狀態(tài)轉(zhuǎn)換機(jī)，一旦出現(xiàn)遙測(cè)參數(shù)狀態(tài)跳變等于狀態(tài)機(jī)中的異常跳變鏈路時(shí)，系統(tǒng)會(huì)迅速發(fā)現(xiàn)異常，并立刻報(bào)告異常。

73、3、本發(fā)明星載實(shí)時(shí)狀態(tài)異常自動(dòng)處理裝置，在監(jiān)控裝置的基礎(chǔ)上，還包括異常處理模塊，監(jiān)控裝置實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星的異常狀態(tài)后自動(dòng)觸發(fā)異常處理過(guò)程，從而有效縮短異常響應(yīng)時(shí)間。

74、4、本發(fā)明星載實(shí)時(shí)狀態(tài)異常自動(dòng)處理裝置的異常處理模塊接收來(lái)自監(jiān)視模塊的異常處理方法編號(hào)信息，根據(jù)編號(hào)信息在異常處理方法列表中進(jìn)行搜索，根據(jù)搜索的處理方法進(jìn)行異常處理；支持三種類型的異常處置策略，第一種是僅向地面報(bào)告該異常信息，第二種是發(fā)送異常處理指令，第三種是既向地面報(bào)告異常同時(shí)發(fā)異常處理指令。

75、5、本發(fā)明星載實(shí)時(shí)狀態(tài)異常自動(dòng)處理裝置中，實(shí)現(xiàn)異常發(fā)現(xiàn)后星上自動(dòng)處理機(jī)制，包括指令自動(dòng)發(fā)送和異常報(bào)告自動(dòng)發(fā)送。

76、6、本發(fā)明星載實(shí)時(shí)狀態(tài)異常自動(dòng)處理裝置支持監(jiān)視規(guī)則和異常處理方法的靈活通用的添加和修改機(jī)制。