一种航天器的协同控制方法及装置与流程

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种航天器的协同控制方法及装置。

背景技术：

近年来，随着航天器技术飞速发展，航天器的种类以及功能不断提升。对航天器控制的准确度要求也越来越高。

目前，对航天器的控制，是通过地面控制中心发送遥控指令，实现航天器的轨道、姿态或设备状态的控制。每个地面控制单元为每个航天器编制独立的指令控制序列，按照事先计划的时间顺序发送遥控指令，实施单个航天器的控制。多个航天器在飞行过程中会存在相互配合和影响，因此，有时需要多个地面控制单元对多个航天器进行协同控制。此时，预先存储在多个地面控制单元中对多个航天器的指令控制序列内的遥控指令存在了先后顺序和时间间隔的约束。地面控制单元编制了多个航天器的指令控制序列，通过按照计划时间进行自动的指令发送控制，实现多个航天器的协同控制。

地面控制中心实施多个航天器协同控制，一般情况下按照计划时间依次发送遥控指令进行自动控制。但是，有的遥控指令需要等待航天器的遥测数据，进而判断航天器是否达到了可以进行控制的状态。若航天器达到了可以进行控制的状态，称为关键状态发生。当一个航天器的关键状态发生时，由于多个航天器的控制序列具有相互的时间和顺序约束，会影响其他航天器指令控制序列中的遥控指令的发送时间。现有技术中，是通过暂停自动控制序列，采用人工手动发送遥控指令的方式，按照指令的顺序和时间约束实施多个航天器的控制。

但是，手动发送指令的方式需要操作员进行快速反应，频繁计算指令发送时间和检查指令间的约束关系，不断向多个航天器发送遥控指令。实施效率低，人工操作多，造成对航天器的控制准确率较低。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明要解决的技术问题是，如何提供一种航天器的协同控制方法及装置，能够提高对航天器的控制效率和准确率。

为解决以上技术问题，本发明在第一方面提供一种航天器的协同控制方法，包括：

接收一个航天器或多个航天器发送的遥测数据，根据所述遥测数据，判断是否发生与当前控制序列对应的关键状态，其中，所述发生与当前控制序列对应的关键状态包括所述一个航天器或所述多个航天器满足预存的判据；

若发生所述与当前控制序列对应的关键状态，则获取第一地面控制单元的差值，并向与所述当前控制序列存在约束关系的其他航天器的地面控制单元发送时间差值计算请求信息，其中，所述第一地面控制单元为判断是否发生所述与当前控制序列对应的关键状态的地面控制单元，第一地面控制单元的差值为所述当前控制序列内第一条指令的计划发送时间与当前时间的差值；

在预设时长内接收所述其他航天器的地面控制单元返回的差值，根据所述其他航天器的地面控制单元返回的差值和获取的所述第一地面控制单元的差值，计算修正时间；

向在预设时长内返回差值的所述其他航天器的地面控制单元发送所述修正时间；

根据所述修正时间，对所述当前控制序列内遥控指令的发送时间进行修正，在修正后的发送时间向与所述第一地面控制单元对应的第一航天器发送所述第一条遥控指令。

在一种可能的实现方式中，在所述接收第一航天器的一个航天器或多个航天器发送的遥测数据之前，还包括：

存储所述当前控制序列，所述当前控制序列包括多个遥控指令和所述多个遥控指令中每一个所述遥控指令的触发时间。

在一种可能的实现方式中，所述根据所述其他航天器的地面控制单元返回的差值和获取的所述第一地面控制单元的差值，计算修正时间，包括：

选取所述差值中最小的差值作为最小时间差；

若所述最小时间差大于所述预设时长，则修正时间为所述最小时间差与所述预设时长的差值。

在一种可能的实现方式中，根据所述其他航天器的地面控制单元返回的差值，计算修正时间，包括：

若所述最小时间差小于所述预设时长，则修正时间为所述最小时间差。

本发明在第二方面提供一种航天器的协同控制方法，包括：

接收第一地面控制单元发送的时间差值计算请求信息；

根据所述时间差值计算请求信息和预先存储的当前控制序列的计划发送时间，计算当前控制序列内第一条指令的计划发送时间与当前时间的差值；

向所述第一地面控制单元发送所述差值；

接收所述第一地面控制单元发送的修正时间；

根据所述修正时间，对所述当前控制序列内遥控指令的发送时间进行修正，在修正后的发送时间向与所述当前控制序列对应的其他航天器发送所述第一条遥控指令。

本发明在第三方面提供一种航天器的协同控制装置，包括：

第一接收模块，用于接收一个航天器或多个航天器发送的遥测数据，根据所述遥测数据，判断是否发生与当前控制序列对应的关键状态，其中，所述发生与当前控制序列对应的关键状态包括所述一个航天器或所述多个航天器满足预存的判据；

第一关键状态判断模块，若发生所述与当前控制序列对应的关键状态，则获取第一地面控制单元的差值，并向与所述当前控制序列存在约束关系的其他航天器的地面控制单元发送时间差值计算请求信息，其中，所述第一地面控制单元为判断是否发生所述与当前控制序列对应的关键状态的地面控制单元，第一地面控制单元的差值为所述当前控制序列内第一条指令的计划发送时间与当前时间的差值；

第一修正时间计算模块，用于在预设时长内接收所述其他航天器的地面控制单元返回的差值，根据所述其他航天器的地面控制单元返回的差值和获取的所述第一地面控制单元的差值，计算修正时间；

第一发送模块，用于向在预设时长内返回差值的所述其他航天器的地面控制单元发送所述修正时间；

第一指令修正模块，用于根据所述修正时间，对所述当前控制序列内遥控指令的发送时间进行修正，在修正后的发送时间向与所述第一地面控制单元对应的第一航天器发送所述第一条遥控指令。

在一种可能的实现方式中，所述第一修正时间计算模块还用于存储所述当前控制序列，所述当前控制序列包括多个遥控指令和所述多个遥控指令中每一个所述遥控指令的触发时间。

在一种可能的实现方式中，所述第一修正时间计算模块还用于选取所述差值中最小的差值作为最小时间差；

若所述最小时间差大于所述预设时长，则修正时间为所述最小时间差与所述预设时长的差值。

在一种可能的实现方式中，所述第一修正时间计算模块还用于，若所述最小时间差小于所述预设时长，则修正时间为所述最小时间差。

本发明在第四方面提供一种航天器的协同控制装置，包括：

第二接收模块，用于接收第一地面控制单元发送的时间差值计算请求信息；

第二时间差计算模块，用于根据所述时间差值计算请求信息和预先存储的当前控制序列的计划发送时间，计算当前控制序列内第一条指令的计划发送时间与当前时间的差值；

第二发送模块，用于向所述第一地面控制单元发送所述差值；

所述第二接收模块，还用于接收所述第一地面控制单元发送的修正时间；

第二指令修正模块，用于根据所述修正时间，对所述当前控制序列内遥控指令的发送时间进行修正，在修正后的发送时间向与所述当前控制序列对应的其他航天器发送所述遥控指令。

本发明提供的航天器的协同控制方法及装置，通过根据遥测数据对关键状态进行判断，若发生关键状态，则向与所述当前控制序列存在约束关系的其他航天器的地面控制单元发送时间差值计算请求信息，在预设时长内计算并返回所述修正时间，使其他航天器的地面控制单元和第一地面控制单元根据修正时间，对当前控制序列内的遥控指令的发送时间进行修正，在修正后的发送时间发送所述第一条遥控指令。可以实现，在地面控制中心对多个航天器协同控制，对多个航天器控制序列的所有指令采用统一的时间修正时间，修正后遥控指令的顺序和间隔不发生改变，不影响协同控制的约束逻辑，控制的准确率高。并且，对第一航天器关键状态判断、差值的计算、对发送时间的修正是通过航天器的地面控制单元完成的，不需要人工参与，效率高。

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本发明的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本发明的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本发明的原理。

图1示出本发明的一实施例提供的航天器的协同控制方法的流程图；

图2示出本发明的又一实施例提供的航天器的协同控制方法的流程图；

图3示出本发明的再一实施例提供的航天器的协同控制方法的流程图

图4示出本发明的一实施例提供的航天器的协同控制装置的结构示意图；

图5示出本发明的一实施例提供的航天器的协同控制装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。

实施例1

图1示出本发明的一实施例提供的航天器的协同控制方法的流程图，如图1所示，该方法包括：

步骤S101，第一控制单元接收一个航天器或多个航天器发送的遥测数据，根据所述遥测数据，判断是否发生与当前控制序列对应的关键状态，其中，所述发生与当前控制序列对应的关键状态包括所述一个航天器或所述多个航天器满足预存的判据。

具体地，在遥控指令的发送中，有的遥控指令需要通过判断航天器的遥测数据，进而判断航天器是否达到了可以进行控制的状态。若航天器达到了可以进行控制的状态，称为关键状态发生。

有的关键状态通过接收单个航天器的遥测数据就可以判断。例如，地面控制单元通过接收遥测数据中的数据值，判断电压值是否满足判据，若满足判据，则判断航天器处于关键状态，进而可以发送下一遥控指令。有的关键状态通过接收多个航天器的遥测数据，进行协同判断。例如，地面控制单元接收一航天器发送的遥测数据中的第一数据值，和另一航天器发送的遥测数据中的第二数据值，判断第一数据值和第二数据值是否满足判据，若满足判据，则判断航天器处于关键状态，进而可以发送下一遥控指令。

其中，一个航天器通常情况下对应一个地面控制单元，一个航天器的地面控制单元中，可以存储有多个判据，每个判据对应一个关键状态。

步骤S102，若发生所述与当前控制序列对应的关键状态，则获取第一地面控制单元的差值，并向与所述当前控制序列存在约束关系的其他航天器的地面控制单元发送时间差值计算请求信息，其中，所述第一地面控制单元为判断是否发生所述与当前控制序列对应的关键状态的地面控制单元，第一地面控制单元的差值为所述当前控制序列内第一条指令的计划发送时间与当前时间的差值。

具体地，发生关键状态后，第一地面控制单元向与所述当前控制序列存在约束关系的其他航天器的地面控制单元发送时间差值计算请求信息的同时获取本控制单元内当前控制序列内第一条指令的计划发送时间与当前时间的差值。

步骤S103，其他航天器的地面控制单元接收第一地面控制单元发送的时间差值计算请求信息。

步骤S104，其他航天器的地面控制单元根据所述时间差值计算请求信息和预先存储的当前控制序列的计划发送时间，计算当前控制序列内第一条指令的计划发送时间与当前时间的差值。

步骤S105，其他航天器的地面控制单元向所述第一地面控制单元发送所述差值。

步骤S106，在预设时长内接收所述其他航天器的地面控制单元返回的差值，根据所述其他航天器的地面控制单元返回的差值和获取的所述第一地面控制单元的差值，计算修正时间。

具体地，可以设预设时长为Tw，若在Tw时间内，接收到了所有与第一航天器存在约束关系的其他航天器的地面控制单元发送的差值，则可以直接执行步骤107，不必继续等待。若在到达Tw时刻时，还未接收到所以与第一航天器存在约束关系的其他航天器的地面控制单元发送的差值，则执行步骤107，放弃等待。

步骤S107，向在预设时长内返回差值的所述其他航天器控制单元发送所述修正时间。

步骤S108，其他航天器的地面控制单元接收所述第一控制单元发送的修正时间。

步骤S109，第一地面控制单元根据所述修正时间，对当前控制序列内遥控指令的发送时间进行修正，在修正后的发送时间向所述第一航天器发送所述第一条遥控指令。

步骤S110，其他航天器的地面控制单元根据所述修正时间，对当前控制序列内遥控指令的发送时间进行修正，在修正后的发送时间向与所述当前控制序列对应的其他航天器发送所述第一条遥控指令。

具体的，还可以设置应答消息的等待超时时长为Tw，也就是设置从接收到其他航天器的地面控制单元返回的差值后，根据所述其他航天器的地面控制单元返回的差值，计算修正时间，发送修正时间，其他航天器接收到修正时间的时间为Tw，因此航天器关键状态发生后，在2×Tw时长内能够立即发送遥控指令实施多航天器协同控制，控制反应时间短。

本实施例中，第一地面控制单元可以通过预设的方式确定，在此种情况下，不同的航天器的地面控制单元存储着不同状态的判据，在不同的预设时刻，实现对关键状态的判断。

例如，某一时间段中，航天器A的地面控制单元作为第一地面控制单元，第一地面控制单元中存储着包括航天器A、B、C的判据，通过接收航天器A、B、C的遥测数据，判断是否满足判据，进而判断是否发生关键状态。若发生关键状态，则获取第一地面控制单元的差值，和与当前控制序列存在约束关系的其他航天器的地面控制单元的差值，计算修正时间。第一地面控制单元对存储在第一地面控制单元内的实现对航天器A的当前控制序列进行修正，并在修正后的发送时间向第一航天器发送第一条遥控指令。第一地面控制单元将修正时间发送给其他航天器的地面控制单元，其他航天器的地面控制单元根据修正时间，对当前控制序列内遥控指令的发送时间进行修正，在修正后的发送时间向与所述当前控制序列对应的其他航天器发送所述第一条遥控指令。

或者，第一地面控制单元为与第一航天器对应的地面控制单元，只接收第一航天器发送的遥测数据就可以判断判据是否满足。

需要说明的是，本实施例对步骤S109和步骤S110的执行顺序不进行限定。步骤S109和步骤S110可以同时执行。

由此，通过根据遥测数据对关键状态进行判断，若发生关键状态，则向与所述当前控制序列存在约束关系的其他航天器的地面控制单元发送时间差值计算请求信息，在预设时长内计算并返回所述修正时间，使其他航天器的地面控制单元和第一地面控制单元根据修正时间，对当前控制序列内的遥控指令的发送时间进行修正，在修正后的发送时间发送所述第一条遥控指令。

可以实现，在地面控制中心对多个航天器协同控制，对多个航天器控制序列的所有指令采用统一的时间修正时间，修正后遥控指令的顺序和间隔不发生改变，不影响协同控制的约束逻辑，控制的准确率高。并且，对第一航天器关键状态判断、差值的计算、对发送时间的修正是通过航天器的地面控制单元完成的，不需要人工参与，效率高。

实施例2

图2示出本发明的又一实施例提供的航天器的协同控制方法的流程图，在图2中与图1采用相同附图标记的步骤，均与图1适用于相同的文字说明，在此不再赘述。

在步骤S101，接收一个航天器或多个航天器发送的遥测数据之前，还包括：

步骤S100，存储所述当前控制序列，所述当前控制序列包括多个遥控指令和所述多个遥控指令中每一个所述遥控指令的触发时间。

由此，通过存储所述当前控制序列，包括多个遥控指令和所述多个遥控指令中每一个所述遥控指令的触发时间，可以实现当接收到第一地面控制单元发送的时间差值计算请求信息后，根据所述时间差值计算请求信息和预先存储的当前控制序列的计划发送时间，计算当前控制序列内第一条指令的计划发送时间与当前时间的差值。当航天器的关键状态发生后，保证所有控制序列内计划发送时间最小的指令能够立即发出，提高控制效率。

实施例3

图3示出本发明的再一实施例提供的航天器的协同控制方法的流程图，在图3中与图1采用相同附图标记的步骤，均与图1适用于相同的文字说明，在此不再赘述。

本实施例中，步骤S106中，根据所述其他航天器的地面控制单元返回的差值和获取的所述第一地面控制单元的差值，计算修正时间，还可以包括：

步骤S1061选取所述差值中最小的差值作为最小时间差；

步骤S1062若所述最小时间差大于所述预设时长，则修正时间为所述最小时间差与所述预设时长Tw的差值。,

步骤S1063，若所述最小时间差小于所述预设时长，则修正时间为所述最小时间差。

由此，保证了当航天器的关键状态发生后，保证所有控制序列内计划发送时间最小的指令能够立即发出，立即实施地面控制。进一步提高控制效率。

实施例4

图4示出本发明的一实施例提供的航天器的协同控制装置的结构示意图，如图4所示，该装置10包括：第一接收模块110、第一关键状态判断模块120、第一修正时间计算模块130、第一发送模块140、第一指令修正模块150。

第一接收模块110，接收一个航天器或多个航天器发送的遥测数据，根据所述遥测数据，判断是否发生与当前控制序列对应的关键状态，其中，所述发生与当前控制序列对应的关键状态包括所述一个航天器或所述多个航天器满足预存的判据。

第一关键状态判断模块120，若发生所述与当前控制序列对应的关键状态，则获取第一地面控制单元的差值，并向与所述当前控制序列存在约束关系的其他航天器的地面控制单元发送时间差值计算请求信息，其中，所述第一地面控制单元为判断是否发生所述与当前控制序列对应的关键状态的地面控制单元，第一地面控制单元的差值为所述当前控制序列内第一条指令的计划发送时间与当前时间的差值；

第一修正时间计算模块130，用于在预设时长内接收所述其他航天器的地面控制单元返回的差值，根据所述其他航天器的地面控制单元返回的差值和获取的所述第一地面控制单元的差值，计算修正时间；第一发送模块140，用于向在预设时长内返回差值的所述其他航天器的地面控制单元发送所述修正时间；

第一指令修正模块150，用于根据所述修正时间，对所述当前控制序列内遥控指令的发送时间进行修正，在修正后的发送时间向与所述第一地面控制单元对应的第一航天器发送所述第一条遥控指令。

本实施例中的航天器的协同控制装置10，可以作为方法实施例中的第一地面控制单元1，并且适用于本发明所有方法实施例。

由此，通过根据遥测数据对关键状态进行判断，若发生关键状态，则向与所述当前控制序列存在约束关系的其他航天器的地面控制单元发送时间差值计算请求信息，在预设时长内计算并返回所述修正时间，使其他航天器的地面控制单元和第一地面控制单元根据修正时间，对当前控制序列内的遥控指令的发送时间进行修正，在修正后的发送时间发送所述第一条遥控指令。

可以实现，在地面控制中心对多个航天器协同控制，对多个航天器控制序列的所有指令采用统一的时间修正时间，修正后遥控指令的顺序和间隔不发生改变，不影响协同控制的约束逻辑，控制的准确率高。并且，对第一航天器关键状态判断、差值的计算、对发送时间的修正是通过航天器的地面控制单元完成的，不需要人工参与，效率高。

进一步地，第一修正时间计算模块130还用于存储所述当前控制序列，所述当前控制序列包括多个遥控指令和所述多个遥控指令中每一个所述遥控指令的触发时间。

由此，通过存储所述当前控制序列，包括多个遥控指令和所述多个遥控指令中每一个所述遥控指令的触发时间，可以实现当接收到第一地面控制单元发送的时间差值计算请求信息后，根据所述时间差值计算请求信息和预先存储的当前控制序列的计划发送时间，计算当前控制序列内第一条指令的计划发送时间与当前时间的差值。当关键状态发生后，保证所有控制序列内计划发送时间最小的指令能够立即发出，提高控制效率。

进一步地，第一修正时间计算模块130还用于选取所述差值中最小的差值作为最小时间差；若所述最小时间差大于所述预设时长，则修正时间为所述最小时间差与所述预设时长的差值。

进一步地，第一修正时间计算模块130还用于若所述最小时间差小于所述预设时长，则修正时间为所述最小时间差。由此，保证了关键状态发生后，所有控制序列内计划发送时间最小的指令能够立即发出，立即实施地面控制。进一步提高控制效率。

需要说明的是，航天器的协同控制装置10可以设置在第一地面控制单元中，实现对第一航天器的控制以及对其他航天器的地面控制单元的交互。

实施例5

图5示出本发明的一实施例提供的航天器的协同控制装置的结构示意图，如图5所示，该装置20包括：第二接收模块210、第二时间差计算模块220、第二发送模块230、第二指令修正模块240。

第二接收模块210，用于接收第一地面控制单元发送的时间差值计算请求信息；

第二时间差计算模块220，用于根据所述时间差值计算请求信息和预先存储的当前控制序列的计划发送时间，计算当前控制序列内第一条指令的计划发送时间与当前时间的差值。第二发送模块230，用于向所述第一地面控制单元发送所述差值。所述第二接收模块210，还用于还用于接收所述第一地面控制单元发送的修正时间；

第二指令修正模块240，用于根据所述修正时间，对所述当前控制序列内遥控指令的发送时间进行修正，在修正后的发送时间向与所述当前控制序列对应的其他航天器发送所述遥控指令。

本实施例中的航天器的协同控制装置20，可以作为方法实施例中的其他航天器的地面控制单元2，并且适用于本发明所有方法实施例。

由此，通过根据遥测数据对关键状态进行判断，若发生关键状态，则向与所述当前控制序列存在约束关系的其他航天器的地面控制单元发送时间差值计算请求信息，在预设时长内计算并返回所述修正时间，使其他航天器的地面控制单元和第一地面控制单元根据修正时间，对当前控制序列内的遥控指令的发送时间进行修正，在修正后的发送时间发送所述第一条遥控指令。

可以实现，在地面控制中心对多个航天器协同控制，对多个航天器控制序列的所有指令采用统一的时间修正时间，修正后遥控指令的顺序和间隔不发生改变，不影响协同控制的约束逻辑，控制的准确率高。并且，对第一航天器关键状态判断、差值的计算、对发送时间的修正是通过航天器的地面控制单元完成的，不需要人工参与，效率高。

需要说明的是，航天器的协同控制装置20可以设置在其他航天器的地面控制单元中，实现对其他航天器的控制以及对第一地面控制单元的交互。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。