[发明专利]一种面向雷达卫星在轨应用的载荷任务运行控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及遥感卫星载荷任务操控技术，尤其涉及一种面向雷达卫星在轨应用的载荷任务运行控制方法。

背景技术

目前我国遥感卫星的地面应用控制基本均采用“静态时间约束+指令模板”的在轨运行控制体制，用户通过两步实现日常任务管理：首先根据成像需求、卫星运行状态以及地面资源可用性等因素，进行目标、卫星和地面接收资源匹配优化，针对每颗卫星的能源平衡约束、数据平衡约束、姿态机动能力约束、热控温度平衡约束、载荷时序性约束等条件，制定载荷工作方案、地面跟踪接收计划等方案；接着根据卫星观测计划生成各载荷及平台的经过排列组合的多控制指令组合序列码，经由测控系统上注给卫星后，在预定时间获取成像数据，并通过高速的数据传输通道传输到地面应用系统。上述运行控制体制中，载荷成像执行任务简单、可靠，多年来长期应用于指令操控及工作模式较为单一、每天成像工作次数及时长要求不高的常规遥感卫星上，一般该类型卫星的工作模式固化且种类单一、机动探测需求或能力弱、且平台的热控、能源平衡裕度大、星地数据传输通道带宽充裕。相应的，地面用户在操控该类卫星时，也只能进行简单的为数不多的操作控制方式。

然而，随着遥感卫星功能、性能指标发展，尤其是具有全天时、全天候成像能力的多极化、多工作模式的雷达卫星载荷的成像能力的快速提升，卫星的成像模式使用方法、数据处理模式、数据传输策略日趋复杂且对星地系统呈现出精细量化应用要求的趋势，从而导致地面用户对卫星的应用操作要求也相应的成级数级提高，故遥感卫星需要就其简易操控性、精细化操控性和应急操控安全便捷性的设计方面进行改进、优化，通过提高卫星应用的简易性、量化操控及应急操控能力来提高卫星使用效能和应急反应能力。主要面临以下几个问题：(1)对用户卫星系统设计的知识理解和操作要求高：雷达卫星载荷成像模式多且原始数据传输需求多变，可以从几兆bps跳跃到几吉bps，故对卫星操控难度要求高，具有实传、记录、回放、先记后放、先放后记、边记边放以及快记慢放、慢记快放、单天线单站、单天线双站、双天线双站等多种组合，按照传统固化的指令组已经不能满足用户的使用需求(一般指令组的需求≥30种，且排列组合关系≥百种，星上固化指令组能力上限为60种)，若按传统设计则要求用户对卫星系统有很深刻理解方能保证任务执行顺利；(2)测控及星上数据管理系统资源使用效率低：首先，低轨遥感卫星过境窗口短，每次过单一地面测控站的时间仅约9分钟，测控资源非常宝贵。随着卫星承载任务量快速上升，尤其是雷达卫星全天时全天候具备使用条件的情况下，雷达卫星工作模式以及上注指令组千变万化，且数量庞大，导致测控弧段资源占用率高，且有限的数据管理系统的指令存储资源占用率高(一般单次任务占用空间≥512字节，每天应用需求为16次)，考虑到上注后的有效性判读需求，往往需要2-3个测控弧段上注任务，且上注约256包需要执行的应用任务便将数据管理系统存储空间占满，很难做到较多规划好的任务提前上注，而这同低轨卫星测控弧段资源有限之间属于较为突出的矛盾体，亟待提升用户任务的注入效率方可满足载荷使用要求；(3)由于微波雷达载荷对卫星姿态稳定性、能源平衡及热控温度平衡要求高，往往平台的设计裕度有限，导致一旦复杂任务指令编排中对应的约束条件不能满足或者临界的话，在轨运行风险大。用户使用指令操控卫星设备的安全隐患极高，一旦使用不当，轻则影响用户任务成败、重则引起卫星设备损坏甚至卫星失效，这直接提高了用户运行负担；(4)卫星运行状态的灵活操控受到限制：指令模板只能调制指令之间的时间间隔，而不能根据真实运行状态改变指令的执行顺序，为了降低操控难度，传统运控模式一般采用最为保守的使用策略，用户无法动态调整相关参数，或者通过列举很多的指令组模板提供用户使用，这大大限制了卫星的使用效能。(5)应急响应能力差：雷达卫星不受天时和天候限制，应急响应的先决条件少，但往往应急操控时要求用户操作的步骤复杂且多，对测控资源依赖性强，目前只能全部删除现有任务并注入应急任务，应急响应代价极高。

为了在工程上，解决上述面临问题，提高雷达卫星在轨应用的简易便捷性、可靠安全性以及使用效能最大化，本发明给出了一种面向雷达卫星在轨应用的载荷任务运行控制方法，能够很好的提高卫星应用的便利性、用户体验性并贴合雷达卫星全天时全天候的成像需求，提高使用效能。并通过在某多模式多极化雷达卫星上进行实践，极大的满足了用户的操作需求并提高了卫星使用效能。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有遥感卫星在轨载荷任务操控时的运控模式受限、卫星操作控制的可靠性安全性低、使用效能极大受限的问题，提供了一种面向雷达卫星在轨应用的载荷任务运行控制方法。