一种基于STK及任务规划的整星批量快速测试系统及方法与流程

一种基于stk及任务规划的整星批量快速测试系统及方法
技术领域
1.本发明涉及一种基于stk及任务规划的整星批量快速测试系统及方法，属于卫星快速批量测试领域。


背景技术：

2.目前，随着国际上对各类小卫星的需求不断增加，各项技术更新迭代较快，各类小卫星的年产量随着需求也在快速增加，为适应小卫星研制周期短、数量多的特点，研究一种与产量配套的具备批量、快速、智能、高效、大量节省人力特点的测试方法尤为重要。
3.传统小卫星ait无论是工厂阶段还是发射场阶段测试项目大多均是分散式测试，各分系统几乎均单独进行测试或简单配合测试，同时需要多个设计师同时配合完成各分系统的各项功能及性能等测试，这也导致整星测试流程较为复杂、耗时耗力且总体效率较低。随着小卫星批量生产的需求日益增加，传统的整星测试方法已不能满足卫星批产模式下的要求，ait测试过程中人员配置、测试时间及效率均需进一步提高。


技术实现要素：

4.本发明解决的技术问题是：针对目前现有技术中，传统ait测试过程中人员配置、测试时间及效率均不能满足需求的问题，提出了一种基于stk及任务规划的整星批量快速测试系统及方法。
5.本发明解决上述技术问题是通过如下技术方案予以实现的：
6.一种基于stk及任务规划的整星批量快速测试系统，包括任务规划场景上注模块、整星分解规划模块、载荷平台及天线、遥测解析模块、stk卫星仿真模块、数据比对监视模块、结果输出显示模块，其中：
7.所述任务规划场景上注模块接收地面控制中心发送的卫星规划场景完成上注，并生成对应的指令及任务，上注的卫星规划场景根据卫星型号进行确定；
8.所述整星分解规划模块根据卫星规划场景、生成的指令及任务获取规划结果，通过卫星的综合电子系统将规划后的指令及任务自主下发至卫星的各载荷平台及天线；
9.所述载荷平台及天线根据下发的指令及任务驱动对应的载荷平台或天线，按照指令进行稳定工作；
10.所述遥测解析模块将各载荷平台及天线运行过程中的实时遥测数据解析并下发至stk卫星仿真模块；
11.所述stk卫星仿真模块根据接收的实时遥测数据建立卫星仿真模型，用于反映当前卫星、各载荷平台及天线的运行状态信息，包括卫星当前姿态、当前运行轨道、各天线当前指向角度、各载荷平台运行状态；
12.所述数据比对监视模块将当前卫星、各载荷平台及天线的运行状态信息与预设理论范围进行比对，判断是否满足位于预设理论范围的条件；
13.所述结果输出显示模块根据数据比对监视模块输出的信息比对结果，对满足条件
的当前卫星、各载荷平台及天线运行状态信息进行显示，对不满足条件的与预设理论范围共同显示。
14.所述任务规划场景上注模块通过测控通道、422接口通道实现与地面控制中心的通信，完成卫星规划场景的上注。
15.所述遥测解析模块将实时遥测数据解析后，根据解析结果进行重要性筛选，将筛选输出的各类遥测数据发送至stk卫星仿真模块。
16.所述重要性筛选具体为：筛选出用于反映姿轨控分系统的运行状态、轨道信息、姿态信息的关键遥测数据、各天线运行状态及姿态角度信息的关键遥测数据、用于反映平台各分系统及载荷分系统运行状态是否正常的关键遥测数据。
17.所述stk卫星仿真模块建立的卫星仿真模型，以真实卫星的三维模型为基础，进行封装并通过stk软件及重要性筛选后输出的实时遥测数据进行数字仿真后获得。
18.所述卫星仿真模型根据实时遥测数据模拟当前卫星、各载荷平台及天线的运行状态，同时根据上注的卫星规划场景进行轨道仿真，获取卫星当前姿态、当前运行轨道、各天线当前指向角度、各载荷平台运行状态。
19.所述数据比对监视模块中，当前卫星、各载荷平台及天线的运行状态信息对应的预设理论范围根据各平台分系统、载荷分系统以及天线指向精度的出厂验收值或指标值来确定最大包络。
20.所述结果输出显示模块以曲线形式对满足条件的当前卫星、各载荷平台及天线运行状态信息进行显示，显示过程中，曲线局部位置视觉大小可控。
21.所述数据比对监视模块根据各载荷平台及天线运行状态信息，同时判断各载荷平台及天线运行状态是否良好，并在结果输出显示模块中，同时显示满足条件的当前卫星、各载荷平台及天线运行状态信息及运行状态正常情况。
22.一种整星批量快速测试方法，包括：
23.通过任务规划场景上注模块接收地面控制中心发送的卫星规划场景完成上注，并生成对应的指令及任务；
24.整星分解规划模块根据卫星规划场景、生成的指令及任务获取规划结果，通过卫星的综合电子系统将规划后的指令及任务自主下发至卫星的各载荷平台及天线；
25.载荷平台及天线根据下发的指令及任务驱动对应的载荷平台或天线，按照指令进行稳定工作；
26.遥测解析模块将各载荷平台及天线运行过程中的实时遥测数据解析并下发至stk卫星仿真模块；
27.stk卫星仿真模块根据接收的实时遥测数据建立卫星仿真模型，用于反映当前卫星、各载荷平台及天线的运行状态信息，包括卫星当前姿态、当前运行轨道、各天线当前指向角度、各载荷平台运行状态；
28.数据比对监视模块将当前卫星、各载荷平台及天线的运行状态信息与预设理论范围进行比对，判断是否满足位于预设理论范围的条件；
29.结果输出显示模块根据数据比对监视模块输出的信息比对结果，对满足条件的当前卫星、各载荷平台及天线运行状态信息进行显示，对不满足条件的与预设理论范围共同显示。
30.本发明与现有技术相比的优点在于：
31.本发明提供的一种基于stk及任务规划的整星批量快速测试系统及方法，通过将卫星在轨任务规划及stk软件仿真融合至整星ait测试当中的做法，使卫星各分系统、载荷及天线的测试高度融合，极大的提高了整星测试的效率，节省了大量的人力及物力，真正实现了从分布式测试到整星任务级测试的跨越，能够更加真实的反映出卫星在轨运行状态。同时，依据stk软件仿真实时显示并比对卫星当前各分系统运行状态与理论值的一致性也为无人值守的远程测试奠定了一定基础。基于stk及任务规划的整星批量快速测试系统及方法能够较好的解决当前卫星批量生产模式下人力及物力需求大、需求与产能不匹配的问题，可高效完成卫星批量测试工作。
附图说明
32.图1为发明提供的基于stk及任务规划的整星批量快速测试方法的结构框图；
33.图2为发明提供的任务规划场景上注及规划结果分解流程图；
34.图3为发明提供的各分系统设备遥测解析模块处理流程示意图；
35.图4为发明提供的基于stk的卫星仿真数字模型工作流程示意图；
36.图5为发明提供的数据比对监视模块处理流程示意图；
具体实施方式
37.一种基于stk及任务规划的整星批量快速测试系统及方法，测试系统包括任务规划场景上注模块、整星分解规划模块、载荷平台及天线、遥测解析模块、stk卫星仿真模块、数据比对监视模块、结果输出显示模块，测试步骤主要包括任务规划场景上注、整星对任务规划结果分解、各平台与载荷分系统以及各类天线进行工作、遥测解析模块进行相关遥测解析、基于stk的仿真模型、数据比对监视、结果输出显示。
38.其中，所述任务规划场景上注模块接收地面控制中心发送的卫星规划场景完成上注，并生成对应的指令及任务，上注的卫星规划场景根据卫星型号进行确定；
39.所述整星分解规划模块根据卫星规划场景、生成的指令及任务获取规划结果，通过卫星的综合电子系统将规划后的指令及任务自主下发至卫星的各载荷平台及天线；
40.所述载荷平台及天线根据下发的指令及任务驱动对应的载荷平台或天线，按照指令进行稳定工作；
41.所述遥测解析模块将各载荷平台及天线运行过程中的实时遥测数据解析并下发至stk卫星仿真模块；
42.所述stk卫星仿真模块根据接收的实时遥测数据建立卫星仿真模型，用于反映当前卫星、各载荷平台及天线的运行状态信息，包括卫星当前姿态、当前运行轨道、各天线当前指向角度、各载荷平台运行状态；
43.所述数据比对监视模块将当前卫星、各载荷平台及天线的运行状态信息与预设理论范围进行比对，判断是否满足位于预设理论范围的条件；
44.所述结果输出显示模块根据数据比对监视模块输出的信息比对结果，对满足条件的当前卫星、各载荷平台及天线运行状态信息进行显示，对不满足条件的与预设理论范围共同显示。
45.其中，任务规划场景上注模块通过测控通道、422接口通道实现与地面控制中心的通信，完成卫星规划场景的上注；
46.遥测解析模块将实时遥测数据解析后，根据解析结果进行重要性筛选，将筛选输出的各类遥测数据发送至stk卫星仿真模块；
47.重要性筛选具体为：
48.筛选出能够反映姿轨控分系统的运行状态、轨道信息、姿态信息的关键遥测；各天线运行状态及姿态角度信息的关键遥测；平台各分系统及载荷分系统运行状态是否正常的关键遥测信息。
49.stk卫星仿真模块建立的卫星仿真模型，以真实卫星的三维模型为基础，进行封装并通过stk软件及重要性筛选后输出的实时遥测数据进行数字仿真后获得；
50.卫星仿真模型根据实时遥测数据模拟当前卫星、各载荷平台及天线的运行状态，同时根据上注的卫星规划场景进行轨道仿真，获取卫星当前姿态、当前运行轨道、各天线当前指向角度、各载荷平台运行状态；
51.数据比对监视模块中，当前卫星、各载荷平台及天线的运行状态信息对应的预设理论范围；根据各平台分系统、载荷分系统以及天线指向精度等的出厂验收值或指标值来确定最大包络。
52.结果输出显示模块以曲线形式对满足条件的当前卫星、各载荷平台及天线运行状态信息进行显示，显示过程中，曲线局部位置视觉大小可控；
53.数据比对监视模块根据各载荷平台及天线运行状态信息，同时判断各载荷平台及天线运行状态是否良好，并在结果输出显示模块中，同时显示满足条件的当前卫星、各载荷平台及天线运行状态信息及运行状态正常情况。
54.整星批量快速测试方法具体流程为：
55.通过任务规划场景上注模块接收地面控制中心发送的卫星规划场景完成上注，并生成对应的指令及任务；
56.整星分解规划模块根据卫星规划场景、生成的指令及任务获取规划结果，通过卫星的综合电子系统将规划后的指令及任务自主下发至卫星的各载荷平台及天线；
57.载荷平台及天线根据下发的指令及任务驱动对应的载荷平台或天线，按照指令进行稳定工作；
58.遥测解析模块将各载荷平台及天线运行过程中的实时遥测数据解析并下发至stk卫星仿真模块；
59.stk卫星仿真模块根据接收的实时遥测数据建立卫星仿真模型，用于反映当前卫星、各载荷平台及天线的运行状态信息，包括卫星当前姿态、当前运行轨道、各天线当前指向角度、各载荷平台运行状态；
60.数据比对监视模块将当前卫星、各载荷平台及天线的运行状态信息与预设理论范围进行比对，判断是否满足位于预设理论范围的条件；
61.结果输出显示模块根据数据比对监视模块输出的信息比对结果，对满足条件的当前卫星、各载荷平台及天线运行状态信息进行显示，对不满足条件的与预设理论范围共同显示。
62.下面结合说明书附图及优选实施例进行进一步说明：
63.在当前实施例中，基于stk及任务规划的整星批量快速测试方法的结构框图如图1所示，其中，任务规划场景上注是根据卫星需求，通过高速或422通道将相关规划场景软件上注至卫星，并通过设置相关测试用例使场景在整星测试前正常运行起来；整星对任务规划结果分解是实现各场景稳定运行且能够实现相关需求的关键环节，该环节规划出来的结果会分发至各分系统并规划出相关分系统各动作的详细时刻；各分系统设备遥测解析模块的功能是实现将卫星运行过程中各单机设备的实时遥测数据解析下发至基于stk数字仿真的计算机，供基于stk数字仿真计算机的使用与处理；基于stk的卫星仿真数字模型是根据真实理论数据建立的卫星仿真模型，是验证卫星运行过程中各类数据正确与否的关键；数据比对监视模块主要功能是实现比对验证卫星实时运行姿态、各天线当前指向角度、卫星实时运行轨道、各分系统设备运行状态等信息是否正确，是实时判断各分系统运行状态及各功能是否正确的依据。
64.如图2所示，为任务规划场景上注及规划结果分解流程图，根据卫星相关使用需求及测试覆盖性要求等，设定相关任务规划场景并通过相关通道进行上注，上注场景后，卫星进行任务规划并规划出相应场景需进行的各动作指令及时间并存储在卫星上，任务启动后下发至各平台分系统、各载荷分系统以及各天线设备等，使相应设备工作。
65.如图3所示，为各分系统设备遥测解析模块处理流程示意图，当任务规划场景开始执行后各分系统进行工作，工作过程中各分系统单机实时产生相应的遥测数据，遥测解析模块会同时接收各分系统产生的遥测并对相关遥测进行解析及筛选处理，解析及筛选过程主要根据各分系统需要满足的功能及性能要求进行相关处理，该模块会将解析结果按照各平台分系统、载荷分系统以及天线等进行结果分发。
66.如图4所示，为基于stk的卫星仿真数字模型工作流程示意图，各平台分系统、载荷分系统以及各天线设备产生的实时遥测数据会通过射频信号分路下传下来并供给安装有stk仿真数字模型的计算机，该计算机会通过相关软件实时解析各类遥测数据并将解析好的关键遥测数据实时转发至基于stk的卫星仿真数据模型，实时驱动各分系统相关仿真模型工作并同时依据轨道信息进行轨道仿真，真实反映出卫星在轨运行的实时状态。卫星模型在实时仿真过程中可实时输出卫星的实时运行状态信息、各天线角度实时信息以及实时运行的轨道信息等。
67.如图5所示，为数据比对监视模块处理流程示意图，卫星模型在实时仿真过程中实时输出的卫星的实时运行状态信息、各天线角度实时信息以及实时运行的轨道信息等结果会实时转发至数据比对监视模块。该模块会将实时输出的结果与依据理论值的仿真结果实时比对，若实时输出结果与依据理论值的仿真结果差值不在误差范围内则会提示并显示出哪些数据误差较大，若在误差范围内则显示当前情景测试下各分系统状态满足要求。
68.本实施例中提出的测试系统及方法，在整星ait测试过程中使测试项目融合度更高、覆盖性广、测试有效性更高同时使各设计师从测试过程中抽离出来，从而整体提高测试效率，减少人力物力，加快小卫星集成化自动化测试的研制推广与使用，确保高效、高质量的完成卫星批量生产制造发射任务，用于卫星批量生产模式下的整星ait全流程测试。
69.本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明
的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
70.本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域技术人员的公知技术。