本發(fā)明涉及遙感衛(wèi)星載荷任務(wù)操控技術(shù)，尤其涉及一種面向雷達(dá)衛(wèi)星在軌應(yīng)用的載荷任務(wù)運(yùn)行控制方法。

背景技術(shù)：

目前我國(guó)遙感衛(wèi)星的地面應(yīng)用控制基本均采用“靜態(tài)時(shí)間約束+指令模板”的在軌運(yùn)行控制體制，用戶通過(guò)兩步實(shí)現(xiàn)日常任務(wù)管理：首先根據(jù)成像需求、衛(wèi)星運(yùn)行狀態(tài)以及地面資源可用性等因素，進(jìn)行目標(biāo)、衛(wèi)星和地面接收資源匹配優(yōu)化，針對(duì)每顆衛(wèi)星的能源平衡約束、數(shù)據(jù)平衡約束、姿態(tài)機(jī)動(dòng)能力約束、熱控溫度平衡約束、載荷時(shí)序性約束等條件，制定載荷工作方案、地面跟蹤接收計(jì)劃等方案；接著根據(jù)衛(wèi)星觀測(cè)計(jì)劃生成各載荷及平臺(tái)的經(jīng)過(guò)排列組合的多控制指令組合序列碼，經(jīng)由測(cè)控系統(tǒng)上注給衛(wèi)星后，在預(yù)定時(shí)間獲取成像數(shù)據(jù)，并通過(guò)高速的數(shù)據(jù)傳輸通道傳輸?shù)降孛鎽?yīng)用系統(tǒng)。上述運(yùn)行控制體制中，載荷成像執(zhí)行任務(wù)簡(jiǎn)單、可靠，多年來(lái)長(zhǎng)期應(yīng)用于指令操控及工作模式較為單一、每天成像工作次數(shù)及時(shí)長(zhǎng)要求不高的常規(guī)遙感衛(wèi)星上，一般該類型衛(wèi)星的工作模式固化且種類單一、機(jī)動(dòng)探測(cè)需求或能力弱、且平臺(tái)的熱控、能源平衡裕度大、星地?cái)?shù)據(jù)傳輸通道帶寬充裕。相應(yīng)的，地面用戶在操控該類衛(wèi)星時(shí)，也只能進(jìn)行簡(jiǎn)單的為數(shù)不多的操作控制方式。

然而，隨著遙感衛(wèi)星功能、性能指標(biāo)發(fā)展，尤其是具有全天時(shí)、全天候成像能力的多極化、多工作模式的雷達(dá)衛(wèi)星載荷的成像能力的快速提升，衛(wèi)星的成像模式使用方法、數(shù)據(jù)處理模式、數(shù)據(jù)傳輸策略日趨復(fù)雜且對(duì)星地系統(tǒng)呈現(xiàn)出精細(xì)量化應(yīng)用要求的趨勢(shì)，從而導(dǎo)致地面用戶對(duì)衛(wèi)星的應(yīng)用操作要求也相應(yīng)的成級(jí)數(shù)級(jí)提高，故遙感衛(wèi)星需要就其簡(jiǎn)易操控性、精細(xì)化操控性和應(yīng)急操控安全便捷性的設(shè)計(jì)方面進(jìn)行改進(jìn)、優(yōu)化，通過(guò)提高衛(wèi)星應(yīng)用的簡(jiǎn)易性、量化操控及應(yīng)急操控能力來(lái)提高衛(wèi)星使用效能和應(yīng)急反應(yīng)能力。主要面臨以下幾個(gè)問(wèn)題：(1)對(duì)用戶衛(wèi)星系統(tǒng)設(shè)計(jì)的知識(shí)理解和操作要求高：雷達(dá)衛(wèi)星載荷成像模式多且原始數(shù)據(jù)傳輸需求多變，可以從幾兆bps跳躍到幾吉bps，故對(duì)衛(wèi)星操控難度要求高，具有實(shí)傳、記錄、回放、先記后放、先放后記、邊記邊放以及快記慢放、慢記快放、單天線單站、單天線雙站、雙天線雙站等多種組合，按照傳統(tǒng)固化的指令組已經(jīng)不能滿足用戶的使用需求(一般指令組的需求≥30種，且排列組合關(guān)系≥百種，星上固化指令組能力上限為60種)，若按傳統(tǒng)設(shè)計(jì)則要求用戶對(duì)衛(wèi)星系統(tǒng)有很深刻理解方能保證任務(wù)執(zhí)行順利；(2)測(cè)控及星上數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)資源使用效率低：首先，低軌遙感衛(wèi)星過(guò)境窗口短，每次過(guò)單一地面測(cè)控站的時(shí)間僅約9分鐘，測(cè)控資源非常寶貴。隨著衛(wèi)星承載任務(wù)量快速上升，尤其是雷達(dá)衛(wèi)星全天時(shí)全天候具備使用條件的情況下，雷達(dá)衛(wèi)星工作模式以及上注指令組千變?nèi)f化，且數(shù)量龐大，導(dǎo)致測(cè)控弧段資源占用率高，且有限的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的指令存儲(chǔ)資源占用率高(一般單次任務(wù)占用空間≥512字節(jié)，每天應(yīng)用需求為16次)，考慮到上注后的有效性判讀需求，往往需要2-3個(gè)測(cè)控弧段上注任務(wù)，且上注約256包需要執(zhí)行的應(yīng)用任務(wù)便將數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)存儲(chǔ)空間占滿，很難做到較多規(guī)劃好的任務(wù)提前上注，而這同低軌衛(wèi)星測(cè)控弧段資源有限之間屬于較為突出的矛盾體，亟待提升用戶任務(wù)的注入效率方可滿足載荷使用要求；(3)由于微波雷達(dá)載荷對(duì)衛(wèi)星姿態(tài)穩(wěn)定性、能源平衡及熱控溫度平衡要求高，往往平臺(tái)的設(shè)計(jì)裕度有限，導(dǎo)致一旦復(fù)雜任務(wù)指令編排中對(duì)應(yīng)的約束條件不能滿足或者臨界的話，在軌運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)大。用戶使用指令操控衛(wèi)星設(shè)備的安全隱患極高，一旦使用不當(dāng)，輕則影響用戶任務(wù)成敗、重則引起衛(wèi)星設(shè)備損壞甚至衛(wèi)星失效，這直接提高了用戶運(yùn)行負(fù)擔(dān)；(4)衛(wèi)星運(yùn)行狀態(tài)的靈活操控受到限制：指令模板只能調(diào)制指令之間的時(shí)間間隔，而不能根據(jù)真實(shí)運(yùn)行狀態(tài)改變指令的執(zhí)行順序，為了降低操控難度，傳統(tǒng)運(yùn)控模式一般采用最為保守的使用策略，用戶無(wú)法動(dòng)態(tài)調(diào)整相關(guān)參數(shù)，或者通過(guò)列舉很多的指令組模板提供用戶使用，這大大限制了衛(wèi)星的使用效能。(5)應(yīng)急響應(yīng)能力差：雷達(dá)衛(wèi)星不受天時(shí)和天候限制，應(yīng)急響應(yīng)的先決條件少，但往往應(yīng)急操控時(shí)要求用戶操作的步驟復(fù)雜且多，對(duì)測(cè)控資源依賴性強(qiáng)，目前只能全部刪除現(xiàn)有任務(wù)并注入應(yīng)急任務(wù)，應(yīng)急響應(yīng)代價(jià)極高。

為了在工程上，解決上述面臨問(wèn)題，提高雷達(dá)衛(wèi)星在軌應(yīng)用的簡(jiǎn)易便捷性、可靠安全性以及使用效能最大化，本發(fā)明給出了一種面向雷達(dá)衛(wèi)星在軌應(yīng)用的載荷任務(wù)運(yùn)行控制方法，能夠很好的提高衛(wèi)星應(yīng)用的便利性、用戶體驗(yàn)性并貼合雷達(dá)衛(wèi)星全天時(shí)全天候的成像需求，提高使用效能。并通過(guò)在某多模式多極化雷達(dá)衛(wèi)星上進(jìn)行實(shí)踐，極大的滿足了用戶的操作需求并提高了衛(wèi)星使用效能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題是：克服現(xiàn)有遙感衛(wèi)星在軌載荷任務(wù)操控時(shí)的運(yùn)控模式受限、衛(wèi)星操作控制的可靠性安全性低、使用效能極大受限的問(wèn)題，提供了一種面向雷達(dá)衛(wèi)星在軌應(yīng)用的載荷任務(wù)運(yùn)行控制方法。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種面向雷達(dá)衛(wèi)星在軌應(yīng)用的載荷任務(wù)運(yùn)行控制方法，包括如下步驟：

步驟一、收集載荷任務(wù)相關(guān)的約束條件和接口協(xié)議，所述約束條件和接口協(xié)議包括衛(wèi)星工作模式、衛(wèi)星在軌使用原則、衛(wèi)星各分系統(tǒng)約束要求、應(yīng)用任務(wù)計(jì)劃表填寫格式、應(yīng)用任務(wù)數(shù)據(jù)塊接口協(xié)議、星地遙控接口協(xié)議、任務(wù)沖突判讀及沖突處理要求、和詳細(xì)指令組、指令組內(nèi)時(shí)間約束及解析要求，所述載荷任務(wù)為衛(wèi)星成像應(yīng)用任務(wù)；

步驟二、根據(jù)所述衛(wèi)星工作模式、衛(wèi)星在軌使用原則和衛(wèi)星各分系統(tǒng)約束要求，生成具備實(shí)施條件的衛(wèi)星成像應(yīng)用任務(wù)的執(zhí)行計(jì)劃；

步驟三、依據(jù)所述執(zhí)行計(jì)劃，按照所述應(yīng)用任務(wù)計(jì)劃表填寫格式，生成應(yīng)用任務(wù)計(jì)劃表，并將所述應(yīng)用任務(wù)計(jì)劃表提交至應(yīng)用任務(wù)數(shù)據(jù)塊生成系統(tǒng)，所述應(yīng)用任務(wù)計(jì)劃表中填寫有所述衛(wèi)星成像應(yīng)用任務(wù)的關(guān)鍵信息；

步驟四、當(dāng)接收到填寫完成的應(yīng)用任務(wù)計(jì)劃表后，應(yīng)用任務(wù)數(shù)據(jù)塊生成系統(tǒng)依照所述應(yīng)用任務(wù)數(shù)據(jù)塊接口協(xié)議生成具備衛(wèi)星系統(tǒng)應(yīng)用條件的未封裝的成像任務(wù)數(shù)據(jù)塊；

步驟五、利用專線網(wǎng)絡(luò)，將所述未封裝的成像任務(wù)數(shù)據(jù)塊由地面應(yīng)用及運(yùn)管系統(tǒng)傳遞至地面測(cè)控系統(tǒng)，并由所述地面測(cè)控系統(tǒng)按照所述星地遙控接口協(xié)議對(duì)所述未封裝的成像任務(wù)數(shù)據(jù)塊進(jìn)行封裝，以獲得封裝好的成像任務(wù)數(shù)據(jù)塊，然后將所述封裝好的成像任務(wù)數(shù)據(jù)塊上注至衛(wèi)星平臺(tái)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)；

步驟六、衛(wèi)星平臺(tái)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)對(duì)接收到的所述封裝好的成像任務(wù)數(shù)據(jù)塊進(jìn)行解析，以獲得所述未封裝的成像任務(wù)數(shù)據(jù)塊；然后根據(jù)所述應(yīng)用任務(wù)數(shù)據(jù)塊接口協(xié)議，對(duì)所述未封裝的成像任務(wù)數(shù)據(jù)塊進(jìn)行解析，以獲得具備可讀性的所述衛(wèi)星成像應(yīng)用任務(wù)的指令組；

步驟七、衛(wèi)星平臺(tái)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)按照所述衛(wèi)星在軌使用原則和所述衛(wèi)星各分系統(tǒng)約束要求，對(duì)所述衛(wèi)星成像應(yīng)用任務(wù)的指令組的合法性進(jìn)行判讀；當(dāng)所述指令組的合法性成立時(shí)，衛(wèi)星平臺(tái)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)根據(jù)所述任務(wù)沖突判讀及沖突處理要求，對(duì)所述衛(wèi)星成像應(yīng)用任務(wù)的指令組是否與歷史成像任務(wù)存在沖突進(jìn)行判讀；

步驟八、當(dāng)所述指令組的合法性成立，且所述指令組與所述歷史成像任務(wù)不存在沖突時(shí)，衛(wèi)星平臺(tái)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)在前置成像任務(wù)執(zhí)行完畢后或當(dāng)前成像任務(wù)執(zhí)行時(shí)刻到達(dá)前的預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)，按照所述詳細(xì)指令組、指令組內(nèi)時(shí)間約束及解析要求，對(duì)所述指令組進(jìn)行重構(gòu)與編排，以使所述指令組分解為單機(jī)可執(zhí)行的按照時(shí)間約束排列組合的多指令組合序列碼；

步驟九、所述當(dāng)前成像任務(wù)執(zhí)行時(shí)刻到達(dá)時(shí)，衛(wèi)星平臺(tái)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)將所述多指令組合序列碼依時(shí)序發(fā)送給與當(dāng)前成像任務(wù)相關(guān)的各個(gè)單機(jī)，以完成當(dāng)前的衛(wèi)星成像應(yīng)用任務(wù)。

進(jìn)一步地，所述衛(wèi)星成像應(yīng)用任務(wù)的關(guān)鍵信息包括：成像起始時(shí)刻和持續(xù)時(shí)間、星地?cái)?shù)據(jù)傳輸模式、以及應(yīng)用地面站信息。

進(jìn)一步地，所述載荷任務(wù)運(yùn)行控制方法，還包括：

當(dāng)所述指令組的合法性不成立時(shí)，衛(wèi)星平臺(tái)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)對(duì)所述指令組進(jìn)行刪除操作，并通過(guò)所述指令組對(duì)應(yīng)的遙測(cè)參數(shù)向地面應(yīng)用及運(yùn)管系統(tǒng)反饋所述刪除操作的關(guān)聯(lián)信息。

進(jìn)一步地，所述載荷任務(wù)運(yùn)行控制方法，還包括：

當(dāng)所述指令組的合法性成立，但所述指令組與所述歷史成像任務(wù)存在沖突時(shí)，衛(wèi)星平臺(tái)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)對(duì)所述指令組進(jìn)行修訂操作，并通過(guò)所述指令組對(duì)應(yīng)的遙測(cè)參數(shù)向地面應(yīng)用及運(yùn)管系統(tǒng)反饋所述修訂操作的關(guān)聯(lián)信息。

進(jìn)一步地，所述修訂操作包括：前移當(dāng)前成像任務(wù)、后移當(dāng)前成像任務(wù)、或替換歷史成像任務(wù)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下有益效果：

(1)本發(fā)明方法在常規(guī)遙感衛(wèi)星載荷任務(wù)執(zhí)行方式的基礎(chǔ)上，將地面運(yùn)控系統(tǒng)的約束條件定量化并約定應(yīng)用任務(wù)計(jì)劃表和應(yīng)用任務(wù)數(shù)據(jù)塊格式以方便地面對(duì)衛(wèi)星的運(yùn)控，同時(shí)將詳細(xì)的指令組、指令組內(nèi)時(shí)間約束和編制要求，以及任務(wù)沖突判讀及沖突處理要求的內(nèi)容從地面運(yùn)控系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到衛(wèi)星在軌數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中，并在星上增加了任務(wù)合法性的自主判讀控制、任務(wù)塊的刪除與任務(wù)修訂及向地面系統(tǒng)的遙測(cè)反饋機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了雷達(dá)衛(wèi)星在軌應(yīng)用的載荷任務(wù)自主編排控制，并提高了衛(wèi)星在軌運(yùn)行的常規(guī)操控便捷性和應(yīng)急操控能力，且通過(guò)具備在軌軟件修改的功能，極大的提高了衛(wèi)星在軌應(yīng)用的可靠性、安全性。

(2)本發(fā)明方法針對(duì)雷達(dá)衛(wèi)星全天時(shí)全天候的成像時(shí)間需求高、成像次數(shù)及數(shù)據(jù)量需求大導(dǎo)致的地面運(yùn)控系統(tǒng)操控復(fù)雜(從上百種指令組靜態(tài)組合方式降低至十種以下的動(dòng)態(tài)指令塊)、上注數(shù)據(jù)量大且頻次高(單次任務(wù)星上存儲(chǔ)需求從256字節(jié)降低到≤128字節(jié)，星上任務(wù)存儲(chǔ)能力從128次提升至256次)、衛(wèi)星應(yīng)用的可靠性安全性存在隱患的問(wèn)題，提出了衛(wèi)星在軌應(yīng)用的載荷任務(wù)自主編排方法。

(3)本發(fā)明方法針對(duì)雷達(dá)衛(wèi)星對(duì)供配電、熱控資源以及星地測(cè)控和數(shù)傳鏈路資源要求緊張的情況，通過(guò)按步驟設(shè)計(jì)與約束分析，提出了滿足用戶使用要求的最簡(jiǎn)化約束條件，提高了衛(wèi)星成像質(zhì)量及效益的滿足度。

(4)本發(fā)明方法將雷達(dá)載荷指令序列、衛(wèi)星平臺(tái)操控指令序列固定在星上執(zhí)行，用戶僅需要對(duì)關(guān)鍵的較少操控參數(shù)進(jìn)行控制和注入即可完成載荷的在軌應(yīng)用，單次任務(wù)上注參數(shù)中，用戶僅需要填寫與應(yīng)用相關(guān)的十幾個(gè)參數(shù)即可，省去了編排上百種不同組合的指令組的工作量，具有很強(qiáng)的通用性和實(shí)用性。

(5)本發(fā)明方法適用于遙感衛(wèi)星多分系統(tǒng)調(diào)度和星地聯(lián)合應(yīng)用，具有較強(qiáng)的通用性。

(6)本發(fā)明方法在使用上充分考慮了衛(wèi)星操控過(guò)程中的安全性、應(yīng)急操控簡(jiǎn)便性和可靠性，同時(shí)增加了對(duì)影響衛(wèi)星安全的限制條件判讀功能，且設(shè)計(jì)有完善的遙測(cè)反饋體系，降低了用戶操控時(shí)對(duì)衛(wèi)星設(shè)計(jì)理解程度要求高的限制，保障了衛(wèi)星安全性操控、用戶操控簡(jiǎn)便。

(7)本發(fā)明方法將所采用的各確認(rèn)算法屬于遙感衛(wèi)星常規(guī)的計(jì)算約束算法，具有很好的通用性和實(shí)用性。同時(shí)，經(jīng)過(guò)邏輯改進(jìn)完善，可以將地面運(yùn)控系統(tǒng)的規(guī)劃及約束條件也移植到衛(wèi)星平臺(tái)系統(tǒng)，從而可以很方便的實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星在軌自主運(yùn)行控制，更進(jìn)一步的提高衛(wèi)星自主運(yùn)行應(yīng)用的能力。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明提出的一種面向雷達(dá)衛(wèi)星在軌應(yīng)用的載荷任務(wù)運(yùn)行控制方法的流程圖；

圖2是本發(fā)明方法中執(zhí)行操作步驟時(shí)所需約束條件及接口協(xié)議的設(shè)計(jì)分析以及地面驗(yàn)證流程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。可以理解的是，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，而非對(duì)本發(fā)明的限定。另外還需要說(shuō)明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分而非全部結(jié)構(gòu)。

圖1是本發(fā)明提出的一種面向雷達(dá)衛(wèi)星在軌應(yīng)用的載荷任務(wù)運(yùn)行控制方法的流程圖，參考圖1，本發(fā)明提供的面向雷達(dá)衛(wèi)星在軌應(yīng)用的載荷任務(wù)運(yùn)行控制方法，包括如下步驟：

步驟一、收集載荷任務(wù)相關(guān)的約束條件和接口協(xié)議，所述約束條件和接口協(xié)議包括衛(wèi)星工作模式、衛(wèi)星在軌使用原則、衛(wèi)星各分系統(tǒng)約束要求、應(yīng)用任務(wù)計(jì)劃表填寫格式、應(yīng)用任務(wù)數(shù)據(jù)塊接口協(xié)議、星地遙控接口協(xié)議、任務(wù)沖突判讀及沖突處理要求、和詳細(xì)指令組、指令組內(nèi)時(shí)間約束及解析要求，所述載荷任務(wù)為衛(wèi)星成像應(yīng)用任務(wù)。

步驟二、根據(jù)所述衛(wèi)星工作模式、衛(wèi)星在軌使用原則和衛(wèi)星各分系統(tǒng)約束要求，生成具備實(shí)施條件的衛(wèi)星成像應(yīng)用任務(wù)的執(zhí)行計(jì)劃。

步驟三、依據(jù)所述執(zhí)行計(jì)劃，按照所述應(yīng)用任務(wù)計(jì)劃表填寫格式，生成應(yīng)用任務(wù)計(jì)劃表，并將所述應(yīng)用任務(wù)計(jì)劃表提交至應(yīng)用任務(wù)數(shù)據(jù)塊生成系統(tǒng)，所述應(yīng)用任務(wù)計(jì)劃表中填寫有所述衛(wèi)星成像應(yīng)用任務(wù)的關(guān)鍵信息。

其中，所述衛(wèi)星成像應(yīng)用任務(wù)的關(guān)鍵信息包括：成像起始時(shí)刻和持續(xù)時(shí)間、星地?cái)?shù)據(jù)傳輸模式、以及應(yīng)用地面站信息。

步驟四、當(dāng)接收到填寫完成的應(yīng)用任務(wù)計(jì)劃表后，應(yīng)用任務(wù)數(shù)據(jù)塊生成系統(tǒng)依照所述應(yīng)用任務(wù)數(shù)據(jù)塊接口協(xié)議生成具備衛(wèi)星系統(tǒng)應(yīng)用條件的未封裝的成像任務(wù)數(shù)據(jù)塊。

步驟五、利用專線網(wǎng)絡(luò)，將所述未封裝的成像任務(wù)數(shù)據(jù)塊由地面應(yīng)用及運(yùn)管系統(tǒng)傳遞至地面測(cè)控系統(tǒng)，并由所述地面測(cè)控系統(tǒng)按照所述星地遙控接口協(xié)議對(duì)所述未封裝的成像任務(wù)數(shù)據(jù)塊進(jìn)行封裝，以獲得封裝好的成像任務(wù)數(shù)據(jù)塊，然后將所述封裝好的成像任務(wù)數(shù)據(jù)塊上注至衛(wèi)星平臺(tái)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。

步驟六、衛(wèi)星平臺(tái)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)對(duì)接收到的所述封裝好的成像任務(wù)數(shù)據(jù)塊進(jìn)行解析，以獲得所述未封裝的成像任務(wù)數(shù)據(jù)塊；然后根據(jù)所述應(yīng)用任務(wù)數(shù)據(jù)塊接口協(xié)議，對(duì)所述未封裝的成像任務(wù)數(shù)據(jù)塊進(jìn)行解析，以獲得具備可讀性的所述衛(wèi)星成像應(yīng)用任務(wù)的指令組。

步驟七、衛(wèi)星平臺(tái)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)按照所述衛(wèi)星在軌使用原則和所述衛(wèi)星各分系統(tǒng)約束要求，對(duì)所述衛(wèi)星成像應(yīng)用任務(wù)的指令組的合法性進(jìn)行判讀；當(dāng)所述指令組的合法性成立時(shí)，衛(wèi)星平臺(tái)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)根據(jù)所述任務(wù)沖突判讀及沖突處理要求，對(duì)所述衛(wèi)星成像應(yīng)用任務(wù)的指令組是否與歷史成像任務(wù)存在沖突進(jìn)行判讀。

步驟八、當(dāng)所述指令組的合法性成立，且所述指令組與所述歷史成像任務(wù)不存在沖突時(shí)，衛(wèi)星平臺(tái)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)在前置成像任務(wù)執(zhí)行完畢后或當(dāng)前成像任務(wù)執(zhí)行時(shí)刻到達(dá)前的預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)，按照所述詳細(xì)指令組、指令組內(nèi)時(shí)間約束及解析要求，對(duì)所述指令組進(jìn)行重構(gòu)與編排，以使所述指令組分解為單機(jī)可執(zhí)行的按照時(shí)間約束排列組合的多指令組合序列碼。

步驟九、所述當(dāng)前成像任務(wù)執(zhí)行時(shí)刻到達(dá)時(shí)，衛(wèi)星平臺(tái)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)將所述多指令組合序列碼依時(shí)序發(fā)送給與當(dāng)前成像任務(wù)相關(guān)的各個(gè)單機(jī)，以完成當(dāng)前的衛(wèi)星成像應(yīng)用任務(wù)。

可選的，所述面向雷達(dá)衛(wèi)星在軌應(yīng)用的載荷任務(wù)運(yùn)行控制方法，還包括：

當(dāng)所述指令組的合法性不成立時(shí)，衛(wèi)星平臺(tái)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)對(duì)所述指令組進(jìn)行刪除操作，并通過(guò)所述指令組對(duì)應(yīng)的遙測(cè)參數(shù)向地面應(yīng)用及運(yùn)管系統(tǒng)反饋所述刪除操作的關(guān)聯(lián)信息。

可選的，所述面向雷達(dá)衛(wèi)星在軌應(yīng)用的載荷任務(wù)運(yùn)行控制方法，還包括：

當(dāng)所述指令組的合法性成立，但所述指令組與所述歷史成像任務(wù)存在沖突時(shí)，衛(wèi)星平臺(tái)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)對(duì)所述指令組進(jìn)行修訂操作，并通過(guò)所述指令組對(duì)應(yīng)的遙測(cè)參數(shù)向地面應(yīng)用及運(yùn)管系統(tǒng)反饋所述修訂操作的關(guān)聯(lián)信息。

其中，所述修訂操作包括：前移當(dāng)前成像任務(wù)、后移當(dāng)前成像任務(wù)、或替換歷史成像任務(wù)。

實(shí)施例：

一、衛(wèi)星在軌應(yīng)用操控需要的設(shè)計(jì)輸入條件設(shè)計(jì)與明確。

①根據(jù)用戶需求，完成衛(wèi)星載荷的工作模式設(shè)計(jì)，包括：載荷工作模式(如條帶、掃描、聚束、top_sar等)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)工作模式(如實(shí)傳、記錄、回放、邊記邊放、存儲(chǔ)器擦除等)、衛(wèi)星平臺(tái)工作模式(如應(yīng)急大角度機(jī)動(dòng)成像、常規(guī)小角度側(cè)擺或正飛成像等)。

②根據(jù)衛(wèi)星在軌典型工作模式以及使用時(shí)間及次數(shù)等特點(diǎn)，完成衛(wèi)星在軌使用原則設(shè)計(jì)并加以明確。包括載荷單次成像的工作模式、工作時(shí)長(zhǎng)及模式間的切換規(guī)律，每天成像總時(shí)長(zhǎng)及工作次數(shù)，兩次工作間的時(shí)間間隔、星地?cái)?shù)傳鏈路可見(jiàn)性條件、自主編排數(shù)據(jù)塊存儲(chǔ)容量、載荷與平臺(tái)主備份工作設(shè)計(jì)、載荷及平臺(tái)的功耗和熱耗以及溫度滿足度設(shè)計(jì)等。

③各分系統(tǒng)約束要求設(shè)計(jì)與明確。衛(wèi)星平臺(tái)，配合載荷成像的功能設(shè)計(jì)，包括測(cè)控能力、衛(wèi)星控制方式和控制策略、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)及數(shù)傳天線(含中繼數(shù)傳)的設(shè)計(jì)、載荷及數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)工作要求、固存存儲(chǔ)容量以及存儲(chǔ)能力計(jì)算方法、點(diǎn)波束天線跟蹤要求、關(guān)鍵的影響分系統(tǒng)安危的限制條件等。

根據(jù)軌道參數(shù)，計(jì)算衛(wèi)星能源平衡情況和熱控溫度平衡情況，給出平臺(tái)供電及熱控系統(tǒng)的工作約束，確保衛(wèi)星能源可以當(dāng)圈平衡，熱控溫度范圍滿足載荷成像對(duì)微波組件的溫度一致性要求，其約束內(nèi)容主要是對(duì)載荷的工作模式切換、工作時(shí)長(zhǎng)、兩次工作間隔時(shí)長(zhǎng)等信息。

④應(yīng)用任務(wù)計(jì)劃表填寫內(nèi)容及格式設(shè)計(jì)與明確。根據(jù)上述①-③項(xiàng)確定的設(shè)計(jì)方案和約束信息，以及用戶獲取的任務(wù)規(guī)劃方案，明確用戶應(yīng)用衛(wèi)星所關(guān)心的具體關(guān)鍵操作參數(shù)，如：成像起始時(shí)刻以及持續(xù)時(shí)間、工作模式選擇、設(shè)備的主備份選擇、星地?cái)?shù)傳跟蹤策略以及跟蹤持續(xù)時(shí)間、固態(tài)存儲(chǔ)器的擦除/記錄和回放操作參數(shù)、衛(wèi)星姿態(tài)和應(yīng)急機(jī)動(dòng)要求等。

⑤應(yīng)用任務(wù)數(shù)據(jù)塊的接口協(xié)議設(shè)計(jì)與明確。制定地面運(yùn)控系統(tǒng)以及衛(wèi)星系統(tǒng)均可識(shí)別的衛(wèi)星應(yīng)用任務(wù)數(shù)據(jù)塊，并形成文件進(jìn)行接口約束，將計(jì)劃表的用戶運(yùn)控參數(shù)轉(zhuǎn)換為衛(wèi)星平臺(tái)可以識(shí)別讀取的數(shù)據(jù)塊格式。為了保證數(shù)據(jù)的完整性和可靠性，需要對(duì)數(shù)據(jù)塊進(jìn)行幀格式定義和校驗(yàn)設(shè)計(jì)。

⑥星地遙控接口協(xié)議設(shè)計(jì)與明確。屬于常規(guī)星地測(cè)控的定義范疇，定義地面測(cè)控系統(tǒng)上行注入指令的格式，將應(yīng)用任務(wù)數(shù)據(jù)塊進(jìn)行二次封裝并上行注入到衛(wèi)星平臺(tái)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)進(jìn)行解析。

⑦上注任務(wù)沖突判讀方式以及沖突處理要求設(shè)計(jì)與明確。由于執(zhí)行任務(wù)的突發(fā)性或者應(yīng)急執(zhí)行要求等原因，上注任務(wù)與歷史未執(zhí)行任務(wù)間可能存在沖突情況，此時(shí)需要明確如何就當(dāng)前任務(wù)與已有任務(wù)間的沖突進(jìn)行處理，以保證滿足優(yōu)先級(jí)以及衛(wèi)星能源、熱控等前提下的安全性裕度。

⑧詳細(xì)指令組和指令組內(nèi)時(shí)間約束及編排要求設(shè)計(jì)與明確。該部分屬于常規(guī)遙感衛(wèi)星地面系統(tǒng)的輸入條件，此處通過(guò)適配性設(shè)計(jì)，用來(lái)指導(dǎo)星上自主任務(wù)編排處理，明確星上裝訂參數(shù)的執(zhí)行方式，同運(yùn)控系統(tǒng)計(jì)劃表中關(guān)鍵參數(shù)相配合，匹配出千變?nèi)f化的平臺(tái)各單機(jī)執(zhí)行指令組碼流，用來(lái)執(zhí)行載荷成像任務(wù)。

本發(fā)明方法中執(zhí)行操作步驟時(shí)所需約束條件及接口協(xié)議的設(shè)計(jì)分析以及地面驗(yàn)證流程，見(jiàn)圖2。

二、應(yīng)用及運(yùn)管系統(tǒng)接收衛(wèi)星用戶的應(yīng)用需求。

地面應(yīng)用及運(yùn)管系統(tǒng)就收集的衛(wèi)星應(yīng)用需求，結(jié)合當(dāng)前衛(wèi)星前置任務(wù)的設(shè)計(jì)及執(zhí)行狀態(tài)，形成初步的衛(wèi)星工作模式需求。

三、應(yīng)用及運(yùn)管系統(tǒng)通過(guò)衛(wèi)星遙測(cè)確認(rèn)前置任務(wù)的執(zhí)行狀態(tài)。

通過(guò)地面測(cè)控系統(tǒng)接收的衛(wèi)星關(guān)鍵遙測(cè)參數(shù)的反饋，由地面運(yùn)控管理系統(tǒng)判讀歷史任務(wù)執(zhí)行以及上注后的預(yù)定執(zhí)行狀態(tài)，作為輸入條件修正后續(xù)任務(wù)的規(guī)劃方案。

四、應(yīng)用及運(yùn)管系統(tǒng)執(zhí)行任務(wù)規(guī)劃。

根據(jù)“衛(wèi)星在軌使用原則”和“衛(wèi)星各分系統(tǒng)約束要求”，形成實(shí)際具備實(shí)施條件的衛(wèi)星載荷任務(wù)規(guī)劃的執(zhí)行計(jì)劃。

五、應(yīng)用及運(yùn)管系統(tǒng)填寫應(yīng)用任務(wù)計(jì)劃表并提交應(yīng)用任務(wù)數(shù)據(jù)塊生成軟件。

針對(duì)執(zhí)行計(jì)劃，按照“應(yīng)用任務(wù)計(jì)劃表填寫格式”來(lái)填寫應(yīng)用任務(wù)計(jì)劃表并提交應(yīng)用任務(wù)數(shù)據(jù)塊生成軟件系統(tǒng)。其中，計(jì)劃表中填寫內(nèi)容只包括與衛(wèi)星成像應(yīng)用相關(guān)的應(yīng)用系統(tǒng)關(guān)心的內(nèi)容，如成像起始時(shí)刻和持續(xù)時(shí)間，星地?cái)?shù)傳傳輸模式及應(yīng)用地面站等。

六、應(yīng)用任務(wù)數(shù)據(jù)塊生成軟件按照計(jì)劃表的內(nèi)容生成應(yīng)用任務(wù)數(shù)據(jù)塊，并提交地面測(cè)控系統(tǒng)。

依照“應(yīng)用任務(wù)數(shù)據(jù)塊接口協(xié)議”形成具備衛(wèi)星系統(tǒng)應(yīng)用條件的數(shù)據(jù)塊參數(shù)，并通過(guò)專線提交地面測(cè)控系統(tǒng)。

七、地面測(cè)控系統(tǒng)封裝為衛(wèi)星系統(tǒng)可執(zhí)行的上行注入指令并上行發(fā)送至衛(wèi)星平臺(tái)。

通過(guò)專線網(wǎng)絡(luò)，將數(shù)據(jù)塊參數(shù)由地面應(yīng)用及運(yùn)管系統(tǒng)傳遞至地面測(cè)控系統(tǒng)，并由地面測(cè)控系統(tǒng)按照衛(wèi)星與地面測(cè)控系統(tǒng)約定的“星地遙控接口協(xié)議”執(zhí)行數(shù)據(jù)塊的上行注入指令封裝和衛(wèi)星上注。

八、在軌衛(wèi)星系統(tǒng)接收上行注入指令后進(jìn)行封裝解析，獲取應(yīng)用任務(wù)數(shù)據(jù)塊。

衛(wèi)星平臺(tái)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)收到上行注入指令后，將其按照接口協(xié)議進(jìn)行封裝解析，獲取到應(yīng)用任務(wù)數(shù)據(jù)塊。

九、在軌衛(wèi)星系統(tǒng)對(duì)應(yīng)用任務(wù)數(shù)據(jù)塊進(jìn)行解析，獲取任務(wù)執(zhí)行碼。

根據(jù)衛(wèi)星與運(yùn)管系統(tǒng)雙方約定的“應(yīng)用任務(wù)數(shù)據(jù)塊接口協(xié)議”進(jìn)行數(shù)據(jù)塊的解析，獲取具備可讀性的應(yīng)用任務(wù)指令關(guān)鍵信息。

十、在軌衛(wèi)星系統(tǒng)就任務(wù)的合法性進(jìn)行判讀。

由衛(wèi)星系統(tǒng)按照“衛(wèi)星在軌使用原則”和“衛(wèi)星各分系統(tǒng)約束要求”對(duì)任務(wù)的合法性進(jìn)行判讀。

①若任務(wù)不合法，則可能是應(yīng)用及運(yùn)管系統(tǒng)制定策略時(shí)出現(xiàn)了紕漏或者整個(gè)傳輸鏈條中的某個(gè)步驟出現(xiàn)了問(wèn)題，則該數(shù)據(jù)塊不具備可執(zhí)行條件，此時(shí)由衛(wèi)星系統(tǒng)按照約定刪除任務(wù)并通過(guò)對(duì)應(yīng)的遙測(cè)參數(shù)向地面系統(tǒng)進(jìn)行反饋，以方便地面系統(tǒng)重新規(guī)劃任務(wù)；

②若任務(wù)合法，則任務(wù)具備可執(zhí)行條件，此時(shí)需要根據(jù)“衛(wèi)星任務(wù)沖突及沖突處理要求”就其同歷史規(guī)劃任務(wù)的是否存在沖突進(jìn)行判讀，若存在沖突則根據(jù)處理要求對(duì)該任務(wù)進(jìn)行修訂，修訂主要包括任務(wù)前移、任務(wù)后移或替換歷史任務(wù)等，進(jìn)入任務(wù)指令模板解析流程，并通過(guò)對(duì)應(yīng)的遙測(cè)參數(shù)向地面系統(tǒng)進(jìn)行反饋，以方便地面系統(tǒng)重新后續(xù)規(guī)劃任務(wù)；

③若與前置任務(wù)沖突，則按照優(yōu)先級(jí)等沖突判讀及處理要求進(jìn)行相應(yīng)的任務(wù)修訂并向地面系統(tǒng)反饋修訂結(jié)果，然后按照約定的解析時(shí)間要求依照任務(wù)指令模板執(zhí)行任務(wù)解析。

十一、按照約定的解析時(shí)間依照任務(wù)指令模板執(zhí)行任務(wù)解析。

在任務(wù)指令模板解析環(huán)節(jié)，在任務(wù)執(zhí)行的前置任務(wù)執(zhí)行完畢后或者任務(wù)執(zhí)行時(shí)刻到達(dá)前的一定時(shí)間內(nèi)，由衛(wèi)星系統(tǒng)按照“詳細(xì)指令組、指令組內(nèi)時(shí)間約束及解析要求”進(jìn)行指令組的重構(gòu)與編排，分解為單機(jī)可執(zhí)行的按照時(shí)間約束排列組合的多指令組合序列碼。

十二、等待到達(dá)任務(wù)指定的執(zhí)行時(shí)刻，則開始執(zhí)行成像任務(wù)。

針對(duì)指令組合序列碼，等待指令執(zhí)行起始時(shí)刻到來(lái)，到來(lái)前進(jìn)行維持原狀態(tài)保持狀態(tài)，目標(biāo)執(zhí)行時(shí)刻到達(dá)后，即刻執(zhí)行成像任務(wù)，并按用戶需求按部就班完成當(dāng)前成像任務(wù)，達(dá)到應(yīng)用系統(tǒng)圖像獲取和地面應(yīng)用的目的。

十三、當(dāng)前成像任務(wù)流程執(zhí)行完畢，通過(guò)重復(fù)執(zhí)行“二、至十二、”的流程，來(lái)循環(huán)往復(fù)策劃并可以一次上注多次成像任務(wù)，滿足用戶應(yīng)用需求。

十四、在軌維護(hù)及狀態(tài)應(yīng)急查詢?cè)O(shè)計(jì)

考慮到衛(wèi)星操控的安全性和在軌應(yīng)急需求，設(shè)計(jì)并約定好上注內(nèi)容的合法性判讀準(zhǔn)則及處理方式、應(yīng)急在軌維護(hù)(刪除、插入、查詢)和注入任務(wù)基本要求，提高系統(tǒng)的可維護(hù)性以及魯棒性。

本發(fā)明的技術(shù)方案在常規(guī)遙感衛(wèi)星載荷任務(wù)執(zhí)行方式的基礎(chǔ)上，將地面運(yùn)控系統(tǒng)的約束條件定量化并約定應(yīng)用任務(wù)計(jì)劃表和應(yīng)用任務(wù)數(shù)據(jù)塊格式以方便地面對(duì)衛(wèi)星的運(yùn)控，同時(shí)將詳細(xì)的指令組、指令組內(nèi)時(shí)間約束和編制要求，以及任務(wù)沖突判讀及沖突處理要求的內(nèi)容從地面運(yùn)控系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到衛(wèi)星在軌數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中，并在星上增加了任務(wù)合法性的自主判讀控制、任務(wù)塊的刪除與任務(wù)修訂及向地面系統(tǒng)的遙測(cè)反饋機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了雷達(dá)衛(wèi)星在軌應(yīng)用的載荷任務(wù)自主編排控制，并提高了衛(wèi)星在軌運(yùn)行的常規(guī)操控便捷性和應(yīng)急操控能力，且通過(guò)具備在軌軟件修改的功能，極大的提高了衛(wèi)星在軌應(yīng)用的可靠性、安全性。

注意，上述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例及所運(yùn)用技術(shù)原理。本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)理解，本發(fā)明不限于這里所述的特定實(shí)施例，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)能夠進(jìn)行各種明顯的變化、重新調(diào)整和替代而不會(huì)脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，雖然通過(guò)以上實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了較為詳細(xì)的說(shuō)明，但是本發(fā)明不僅僅限于以上實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的情況下，還可以包括更多其他等效實(shí)施例，而本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求范圍決定。