一种卫星姿态确定系统硬件可重构性度量方法
【专利摘要】本发明提供了一种卫星姿态确定系统硬件可重构性度量方法。所述方法针对星载冗余传感器配置情况下，以功能模块为最小重构单元，针对姿态确定系统，分析两个功能模块同时发生故障情形时的系统硬件可重构性，并给出了硬件可重构判据及可重构度计算方法。本发明为卫星姿态确定系统硬件可重构性分析和评估提供了实施手段；针对由共用功能模块和独立功能模块组成的多传感器配置系统，同时发生两个功能模块故障情况下，为系统硬件切换提供有效的评估依据。
【专利说明】一种卫星姿态确定系统硬件可重构性度量方法
【技术领域】
[0001]本发明属于航天器控制【技术领域】，尤其是涉及一种卫星姿态确定系统硬件可重构性度量方法。
【背景技术】
[0002]随着空间科学技术的快速发展，航天器在轨运行可靠性日益受到重视。在轨卫星长时间工作在真空、失重、高低温和强辐射的环境下，任务多样化和复杂程度的日益增加使得对于卫星控制系统可靠性的要求越来越高，但是受重量和成本的限制，出现的故障并不能完全依靠硬件冗余解决，如何充分利用星载资源实现在轨可重构以确保卫星任务的正常实施和在轨可靠运行已成为当前发展趋势。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提出了一种卫星姿态确定系统硬件可重构性度量方法。
[0004]为解决上述技术问 题，本发明所采用的技术方案是:
[0005]一种卫星姿态确定系统硬件可重构性度量方法，包括卫星姿态确定系统硬件可重构的判据和可重构度计算；具体如下:
[0006]A，卫星姿态确定系统硬件可重构的判据为:
[0007]卫星姿态确定系统中同时发生两个功能模块故障情况下，如果:
[0008]rank (CT, AtCt, (A2) TCT, (A3) TCT, (A4) TCT, (A5) TCT) T=6
[0009]则卫星角度、角速度测量值均可获得，判定卫星姿态确定系统硬件可重构；
[0010]如果:
[0011 ] rank (CT, AtCt, (A2) TCT, (A3) TCT, (A4) TCT, (A5) TCT)T 关 6
[0012]则卫星角度、角速度测量值不能全部获得，判定卫星姿态确定系统硬件不可重构；其中，rank(.)为矩阵求秩运算，矩阵A、C分别为系统状态矩阵和观测阵，(.)τ为矩阵转
置运算；
[0013]B，卫星姿态确定系统硬件可重构度计算:
[0014]卫星姿态确定系统中同时发生两个功能模块故障情况下，硬件可重构度记为R2,系统中同时发生两个功能模块故障的个数记为V2，根据可重构性判据，在同时发生两个功
n
能模块故障情况下，系统可硬件重构的故障个数记为n2，则:R2 =:。
[0015]本发明的有益效果是:本发明提供了一种卫星姿态确定系统硬件可重构性度量方法。所述方法针对星载冗余传感器配置情况下，以功能模块为最小重构单元，针对姿态确定系统，分析两个功能模块同时发生故障情形时的系统硬件可重构性，并给出了硬件可重构判据及可重构度计算方法。本发明为卫星姿态确定系统硬件可重构性分析和评估提供了实施手段；针对由共用功能模块和独立功能模块组成的多传感器配置系统，同时发生两个功能模块故障情况下，为系统硬件切换提供有效的评估依据。
【具体实施方式】
[0016]下面对本发明提出的一种卫星姿态确定系统硬件可重构性度量方法进行详细说明:
[0017]本发明实施例卫星姿态确定系统硬件组成包括:3个星敏感器、2个太阳敏感器、2个红外地平仪、6个陀螺组合部件。各部件的内部功能模块如下:太阳敏感器的内部功能模块包括电源、滚动探头、俯仰探头、线路，各功能模块相互独立；星敏感器和红外地平仪的内部功能模块包括电源、探头、线路，各功能模块相互独立。6陀螺配置的内部功能模块包括电源、表头和输出。6陀螺组合部件共用2个电源功能模块，表头和输出功能模块各自独立。用IH1表示太阳敏感器个数，m2表示红外地平仪个数，m3表示星敏感器个数，m4表示陀螺组合部件输出通道数，m表示陀螺组合部件电源功能模块个数，则有mi=2，m2=2, m3=3, m4=6, m=2。下面针对以上配置开展基于两个功能模块同时发生故障情形下的姿态确定分系统可重构度量指标的计算与分析。
[0018]I)卫星姿态控制系统描述
[0019]对于卫星姿态控制系统 其中:
【权利要求】
1.一种卫星姿态确定系统硬件可重构性度量方法，其特征在于，包括卫星姿态确定系统硬件可重构的判据和可重构度计算；具体如下: A，卫星姿态确定系统硬件可重构的判据为: 卫星姿态确定系统中同时发生两个功能模块故障情况下，如果: rank (CT, AtCt, (A2)tCt, (A3)tCt, (A4)tCt, (A5)tCt)t=6 则卫星角度、角速度测量值均可获得，判定卫星姿态确定系统硬件可重构； 反之，则卫星角度、角速度测量值不能全部获得，判定卫星姿态确定系统硬件不可重构；其中，rank(.)为矩阵求秩运算，矩阵A、C分别为系统状态矩阵和观测阵，(.)τ为矩阵转置运算； B，卫星姿态确定系统硬件可重构度计算: 卫星姿态确定系统中同时发生两个功能模块故障情况下，硬件可重构度记为R2,系统中同时发生两个功能模块故障的个数记为V2，根据可重构性判据，在同时发生两个功能模 块故障情况下，系统硬件可重构的故障个数记为n2，则
【文档编号】G05D1/08GK103439974SQ201310366865
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年8月21日 优先权日:2013年8月21日
【发明者】程月华, 姜斌, 杨浩, 祁海铭, 马亚杰, 成靖 申请人:南京航空航天大学