[發明專利]一種實現衛星受單粒子影響后自主故障恢復的方法

在審

• 申請號: 202110492002.7
• 申請日: 2021-05-06
• 公開（公告）號: CN113377561A
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發明（設計）人: 閻誠;劉金普;馬小峰;翁春明;王麗麗
• 申請（專利權）人: 航天東方紅衛星有限公司
• 主分類號: G06F11/07
• 分類號: G06F11/07;G06F9/48
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 張曉飛

本發明公開了一種實現衛星受單粒子影響后自主故障恢復的方法，包括：設計需要在星上自主執行的故障恢復程控指令內容；明確衛星在軌任務受單粒子影響的經緯度范圍；設定程控指令執行的約束條件；利用程控指令內容和程控指令執行約束條件，得出程控指令時間序列，并上注到衛星上。本發明基于衛星在軌任務單粒子影響的經緯度范圍，結合程控指令內容及其執行約束條件，可以快速實現衛星受單粒子影響后的自主故障恢復，有效避免衛星在軌任務受單粒子影響。

技術領域

本發明屬于衛星在軌維護領域，涉及一種實現衛星受單粒子影響后自主故障恢復的方法。

背景技術

衛星在軌道上飛行時，會受到宇宙空間高能單粒子事件的影響，導致星上產品發生切機、復位、斷電等異常，進而影響衛星在軌任務的正常執行。異常發生后，需要衛星地面設計人員和操作人員進行故障分析與定位，然后再采取相應措施將衛星狀態恢復正常，以繼續執行在軌任務。

不過，單粒子的影響一般僅發生在瞬間，很多在軌實踐案例表明，單粒子導致的星上產品發生切機、復位、斷電等異常情況并非一定會對星上產品造成永久性的不可逆損害。對于具體的某臺星上產品所受到的單粒子影響，將其從故障狀態恢復為正常狀態的操作方法和措施也相對固定。

但是，如果由地面人員來進行衛星故障恢復操作，必須要衛星在地面測控站可視范圍內才能執行。對于軌道高度較低的衛星，其一天中處于我國地面測控站可視范圍內的時間一般不足60分鐘，大大限制了針對在軌一般性常規故障的快速恢復能力。且受故障恢復措施的操作約束條件限制，即便衛星飛過地面測控站，也可能存在恢復措施無法執行的特殊情況，從而耽誤衛星恢復正常狀態、影響執行后續任務。

當前，在軌衛星普遍采用星上自主判斷技術，在故障發生后星上計算機可以第一時間進行自主故障隔離操作。而在星上故障問題定位準確和恢復措施明確的前提下，可以更進一步，跨過故障隔離的步驟，直接進行自主故障恢復的操作。通過星上自主執行的方式，不需要地面人員參與，盡快將星上狀態從故障恢復為正常，從而實現降低甚至避免在軌主任務受到影響的目標。

一般的星上自主動作都采用條件判斷觸發方式。而本發明所要面對的場景，對衛星所處的經緯度更為敏感，表現為：1)單粒子發生的區域的經緯度相對固定；2)自主故障恢復措施所要考慮的約束條件與經緯度密切相關。因此，將經緯度信息作為受單粒子影響后自主故障恢復的主要考慮因素。

程控指令是一種在當前衛星上廣泛使用的技術，其基本原理如下：程控指令由指令執行時間和指令執行內容兩部分組成，由地面運控系統按照需要編排好后，提前上注到星上任務存儲區中。當星上時鐘運行到程控指令對應的指令執行時間時，程控指令內容在星上計算機的調度下自動執行，完成衛星星上任務動作。程控指令最大的優勢在于讓衛星具備了在地面測控站可視范圍以外執行任務的能力，且嚴格按照指令執行時間精確執行，保證了衛星星上任務動作的時間準確性。同時，程控指令僅按時間執行，不需要在星上進行條件判斷，僅占用星上任務存儲區，不占用星上計算機寶貴的機時資源，將原本需要在星上處理的自主判斷內容移到地面系統中來完成，可以通過地面系統進行靈活修改，具備強大的任務適應性和可擴展性。

發明內容

本發明的技術解決問題是：

克服現有技術的不足，提供一種非常方便靈活的方式，通過界定單粒子事件的經緯度范圍和自主故障恢復措施所要考慮的經緯度約束條件，采用星上程控指令執行的方式，來實現衛星受單粒子影響后自主故障恢復，有效地降低甚至避免衛星在軌任務受單粒子事件的影響。

本發明的技術方案是：一種實現衛星受單粒子影響后自主故障恢復的方法，步驟如下：

步驟1，設計在星上自主執行的故障恢復程控指令內容；

步驟2，劃定空間單粒子事件高發生區域；

步驟3，設定星上故障恢復程控指令執行的約束條件；