[發明專利]一種星載GPS接收機的系統級單粒子監測與防護方法

有效

• 申請號: 201710103773.6
• 申請日: 2017-02-24
• 公開（公告）號: CN106908811B
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 張慶君;蔣昱;徐浩;齊亞琳;王向暉;潘莉;王建軍;涂蘭芬;劉久利;劉迎娜
• 申請（專利權）人: 北京空間飛行器總體設計部
• 主分類號: G01S19/23
• 分類號: G01S19/23;G01S19/03
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 龐靜

本發明提供了一種星載GPS接收機的系統級單粒子監測與防護方法，星載計算機收到自主監控功能的“使能”狀態之后，監測星載GPS接收機的工作狀態，若正常，連續監測(1)星載GPS接收機的TIC計數值在第一預設時間內是否發生變化，如果發生變化，(2)監測星載GPS接收機的定軌數據有效標記在第二預設時間內是否全部“有效”，定軌數據有效標記“有效”的情況下，監測(3)星載GPS接收機的自主監控狀態是否連續多次顯示“正?！保鲜?1)～(3)任意一項不滿足，則重啟星載GPS接收機，消除單粒子翻轉對星載GPS接收機的影響。該方法從系統級角度提高星載GPS接收機抗單粒子性能的措施，有效實現對星載GPS接收機的單粒子監控和防護。

技術領域

本發明涉及一種星載GPS接收機的系統級單粒子監測與防護的方法，尤其適用于低軌衛星的星載GPS接收機應對被單粒子打翻的故障。

背景技術

我國低軌遙感衛星運行環境受單粒子影響較大，易發生設備異常工作，該情況可通過對設備重開機解決。目前，星載GPS接收機工作狀態的監測和防護措施主要依賴于地面測控站，受限于可控弧段。受低軌遙感衛星軌道高度和測控站地域性限制，可控弧段十分有限，在弧段外發生的故障，無法及時監測并采取有效措施；在弧段內發生的故障，主要依賴專業技術人員的現場分析和判斷，實時性和有效性有限。為最大程度保障衛星正常工作，將故障影響降至最低，需要衛星能夠對故障做出及時、可靠的初步判斷，這就要求衛星能夠不受地面測控站限制，通過自主診斷和處理，在最短時間內使星載GPS接收機恢復正常工作。

《基于SRAM型FPGA單粒子效應綜合防護技術》(飛行器測控學報，2015年第5期)針對SRAM型FPGA的應答機提出了一種用于低軌衛星的單粒子綜合防護方案，簡述了整星級采用指令控制和自主復位的可行性，但沒有提供詳細的控制策略?！缎禽d擴頻應答機抗SEU方法及驗證》(航天器工程，2014年第1期)針對星載擴頻應答機，介紹了一種系統級的監測方法：若星上一直未收到“管理單元定時器清零指令”，當管理單元計數器溢出時，認為上行鏈路異常，則重啟擴頻應答機并重新計數。以上文章對應答機的系統級單粒子防護措施和策略進行介紹，未涉及對星載GPS接收機的系統級單粒子監測和防護方法。目前，尚未有專利涉及星載GPS接收機的系統級單粒子監測和防護方法。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有方法的不足，針對低軌衛星，解決了現有器件級和設備級的單粒子監測和防護措施對單粒子影響處理能力有限的問題，提供了一種從系統級角度提高星載GPS接收機抗單粒子性能的措施，有效實現對星載GPS接收機的自主關機和重開機操作。

本發明的技術解決方案是：一種星載GPS接收機的系統級單粒子監測與防護方法，衛星包括星載GPS接收機和星載計算機，星載GPS接收機和星載計算機各自獨立進行單粒子防護，星載GPS接收機包括用于定位解算的通道板和用于定軌運算的軌道接口板，通道板包括易受單粒子影響的FPGA，用于產生本地時間TIC；軌道接口板包含易受單粒子影響的RAM，用于接收通道板定位數據，并利用定位數據生成定軌數據；星載GPS接收機向星載計算機周期性發送TIC計數值、定軌數據有效標記、星載GPS接收機自主監控狀態，該方法為星載計算機系統級監控功能“使能”之后執行如下步驟：

(1)、星載計算機監測星載GPS接收機的二次電壓，判斷所述二次電壓是否均大于預設電壓門限，如果均大于預設電壓門限且星載GPS接收機與星載計算機之間通信正常，則認為星載GPS接收機的工作狀態正常，轉入步驟(2)，否則認為星載GPS接收機的工作狀態異常，重復本步驟；

(2)、連續監測星載GPS接收機的TIC計數值在第一預設時間內是否發生變化，如果發生變化，則轉入步驟(3)，否則，轉入步驟(5)；所述第一預設時間大于TIC周期；

(3)、連續監測星載GPS接收機的定軌數據有效標記在第二預設時間內是否全部“有效”，全部有效，則轉入步驟(4)，否則，轉入步驟(5)；