[發(fā)明專利]一種導(dǎo)航衛(wèi)星載荷分系統(tǒng)自主健康管理系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010146893.6
• 申請日: 2020-03-05
• 公開（公告）號: CN111308511B
• 公開（公告）日: 2021-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李光;龔文斌;任前義;沈苑;常家超;邵豐偉;陸新穎;董日昌;戴永珊
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院;上海微小衛(wèi)星工程中心
• 主分類號: G01S19/20
• 分類號: G01S19/20
• 代理公司: 上海智晟知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31313
• 代理人: 李鏑的

本發(fā)明公開一種導(dǎo)航衛(wèi)星載荷分系統(tǒng)自主健康管理系統(tǒng)及方法，包括時(shí)頻監(jiān)測單元，綜合監(jiān)測單元以及健康判決和處理單元。根據(jù)時(shí)頻監(jiān)測單元及綜合監(jiān)測單元的監(jiān)測結(jié)果，通過健康判決和處理單元進(jìn)行自主故障診斷及自主故障恢復(fù)策略制定，并根據(jù)自主故障恢復(fù)策略進(jìn)行故障修復(fù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及導(dǎo)航衛(wèi)星技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及導(dǎo)航衛(wèi)星載荷分系統(tǒng)自主健康管理技術(shù)。

背景技術(shù)

導(dǎo)航衛(wèi)星是一種用于提供無線導(dǎo)航信號和導(dǎo)航信息的人造衛(wèi)星，其為用戶提供導(dǎo)航、定位及授時(shí)服務(wù)。導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)的定位精度高，服務(wù)范圍廣，可提供全天時(shí)、全天候、連續(xù)的導(dǎo)航定位服務(wù)，已成為時(shí)空定位領(lǐng)域的國家重大基礎(chǔ)設(shè)施，是大國地位和戰(zhàn)略利益重要支撐。

載荷分系統(tǒng)是導(dǎo)航衛(wèi)星提供導(dǎo)航服務(wù)的主載荷，其接收地面運(yùn)控上注的導(dǎo)航信息，并將導(dǎo)航信息調(diào)制到下行導(dǎo)航信號發(fā)送至地面，供地面用戶進(jìn)行定位解算。載荷分系統(tǒng)包括：

時(shí)頻子系統(tǒng)，用于提供高精度的時(shí)頻基準(zhǔn)和其它子系統(tǒng)所需要的時(shí)頻信號，包括主鐘、備鐘、基頻處理機(jī)、頻率合成器等單機(jī)；

上注接收子系統(tǒng)，用于完成地面運(yùn)控系統(tǒng)發(fā)送的上行注入接收，并解調(diào)出導(dǎo)航信息及參數(shù)；

信息處理子系統(tǒng)，用于處理上行注入子系統(tǒng)解調(diào)出的指令和參數(shù)，并根據(jù)指令要求進(jìn)行相應(yīng)的處置，另外可生成小功率的下行導(dǎo)航信號，并將地面上注的導(dǎo)航信息按照特定格式調(diào)制到導(dǎo)航信號上；以及

大功率子系統(tǒng)，用于將小功率的下行導(dǎo)航信號進(jìn)行功率放大，并通過下行天線將下行導(dǎo)航信號發(fā)送至地面。

由于導(dǎo)航服務(wù)的特殊性，導(dǎo)航衛(wèi)星具有高可靠性、高連續(xù)性要求。提高導(dǎo)航衛(wèi)星在軌運(yùn)行的自主健康管理水平是導(dǎo)航衛(wèi)星提供高可靠性、連續(xù)性的重點(diǎn)發(fā)展方向之一。而載荷分系統(tǒng)作為導(dǎo)航服務(wù)主載荷，其自主健康管理是導(dǎo)航衛(wèi)星在軌運(yùn)行的自主健康管理的最重要的內(nèi)容。載荷分系統(tǒng)的自主健康管理主要包括自主完好性監(jiān)測和自主故障快速恢復(fù)。

傳統(tǒng)的基于地面的遙測的完好性判斷方法，因?yàn)槭芟抻谶b測通道容量遙測數(shù)據(jù)，很多故障無法直接確定故障單機(jī)，同時(shí)故障判斷所需時(shí)間長，這就使得故障恢復(fù)時(shí)間長，而且無法做到衛(wèi)星的自主健康恢復(fù)，進(jìn)而影響導(dǎo)航衛(wèi)星的可用性、連續(xù)性及衛(wèi)星的安全。目前也有部分研究提供了一些衛(wèi)星自主完好性的監(jiān)測方案，但這些方案無法實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)監(jiān)測和系統(tǒng)內(nèi)的單機(jī)級定位。

發(fā)明內(nèi)容

針對導(dǎo)航衛(wèi)星高可用性、高連續(xù)性的要求，本發(fā)明提供一種導(dǎo)航衛(wèi)星載荷分系統(tǒng)自主健康管理系統(tǒng)及方法，以實(shí)現(xiàn)載荷分系統(tǒng)內(nèi)部各子系統(tǒng)的故障逐級定位，并根據(jù)定位情況進(jìn)行故障的快速恢復(fù)。

一種導(dǎo)航衛(wèi)星載荷分系統(tǒng)自主健康管理系統(tǒng)，包括：

時(shí)頻監(jiān)測單元，用于自主監(jiān)測時(shí)頻子系統(tǒng)的完好性；

綜合監(jiān)測單元，用于監(jiān)測上注接收子系統(tǒng)、信息處理子系統(tǒng)以及大功率子系統(tǒng)的完好性，包括上注信號監(jiān)測模塊、電文生成與比對模塊、小功率導(dǎo)航信號監(jiān)測模塊以及大功率導(dǎo)航信號監(jiān)測模塊；以及

健康判決和處理單元，包括健康判決模塊及處理模塊，其中所述健康判決模塊用于根據(jù)時(shí)頻監(jiān)測單元和綜合監(jiān)測單元的監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行自主故障診斷；所述處理模塊用于根據(jù)接收到的診斷結(jié)果，制定自主故障恢復(fù)策略。

進(jìn)一步地，為保證健康判決和處理單元的可靠性，所述健康判決和處理單元具備三模冗余設(shè)計(jì)。

進(jìn)一步的，所述健康判決和處理單元中包括自主故障恢復(fù)策略對照表，所述處理模塊根據(jù)所述健康判決模塊的診斷結(jié)果，查找所述自主故障恢復(fù)策略對照表，以獲得自主故障恢復(fù)策略。

本發(fā)明還提供一種導(dǎo)航衛(wèi)星，所述導(dǎo)航衛(wèi)星具有所述導(dǎo)航衛(wèi)星載荷分系統(tǒng)自主健康管理系統(tǒng)。