基于双模操控的星载工作模式设计方法与流程

本发明涉及星载工作模式设计技术领域，具体涉及一种基于双模操控的星载工作模式设计方法。

背景技术：

随着星载操控技术发展，现阶段遥感卫星在轨运行过程中，不仅需要完成成像探测并形成数据，而且要求对数据进行分类、存储、提取等方面处理，还需要把数据以不同方式可靠传输至用户系统，通常按照数据在卫星各系统间的流转方式，定义星载工作模式，用户系统通过选择星载工作模式，完成卫星操控。

目前遥感应用技术正在环境监测、海洋监测、资源勘查、农作物估产、测绘和军事等方面发挥巨大作用,用户需要对卫星进行精细化操控，不仅要求数据存储和提取可分时或同时操作，而且要求数据传输的渠道、速率和数量均可独立控制。另一方面鉴于当前安全事故、自然灾害、突发冲突等不可预估事件频繁发生，用户对适应快速应急的需求越来越迫切，即要求卫星能够快速调整原有任务，应对紧急情况，并最大程度保留原任务继续执行。因此，应用全面、操控灵活、执行可靠的工作模式设计方法是星载工作模式设计领域的一个技术难点。

现有星载工作模式设计方法采用单一模式的设计理念，即一项卫星任务包含一种工作模式，指定一种数据流方式。例如当卫星进行成像并存储数据时，定义为“记录”模式，指定数据从载荷系统流转至存储系统；当卫星进行数据提取并对地面站传输时，定义为“回放”模式，指定数据从存储系统流转至数传系统；当卫星同时进行成像、数据存储、提取和对地面站传输时，定义为“边记边放”模式，指定数据先从载荷系统流转至存储系统，后再流转至数传系统。单一模式的设计方法模式定义清晰，卫星数据流方式固定，地面操控简洁，但是随着卫星应用能力提升，需要具备多样化的操控能力，按照单一模式的设计理念，每增加一种操控能力，则需要重新定义一种模式，并固化一种数据流方式，模式扩展能力差,任务定义复杂；另一方面卫星应对紧急情况时，过程固化、内容单一的模式设计方法导致任务判别约束多、任务调整过程繁琐、对原任务影响较大。现有星载工作模式设计方法存在操控过程固化、执行内容单一、模式扩展性差、无法适应快速应急需求的技术问题。

经对现有技术的检索，中国发明专利201610954869.9，发明名称为一种星载超分辨成像系统设计方法，该专利披露了如下内容：利用星载超分辨成像系统的探测器通过凝视模式或凝扫模式采样获得具有亚像元位移的低分辨率图像序列；根据低分辨率图像的分辨率大小以及超分辨成像的像素数放大率，建立高分辨率网格；基于全链路超分辨算法对低分辨率图像序列进行配准，将所有低分辨率图像的像元按照配准关系投影到所述高分辨率网格中；再根据投影结果并结合图像恢复方法，对高分辨率网格对应的像元进行重建获得超分辨率成像结果。但是该设计方法并没有求对数据进行分类、存储、提取等方面处理，还需要把数据以不同方式可靠传输至用户系统。

因此，有必要设计一种能够对数据进行分类、存储、提取等方面处理，操控过程灵活、执行内容多远、模式扩展性强、能够适应快速应急需求的基于双模操控的星载工作模式设计方法。

技术实现要素：

针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种基于双模操控的星载工作模式设计方法，本发明基于双模操控的星载工作模式设计方法的操控过程灵活、执行内容多远、模式扩展性强、能够适应快速应急需求。

本发明涉及一种基于双模操控的星载工作模式设计方法，其包括以下步骤：

步骤一、将数据流从形成至存储的模式统一为处理模式，以独立参数表征过程中的处理模式属性；

步骤二、将数据流从读取至输出的模式统一为传输模式，以独立参数表征过程中的传输模式属性；

步骤三、地面以任务为操控对象，每项任务包含处理模式和传输模式，分别定义模式属性；

步骤四、按照模式属性，卫星独立实施处理模式和传输模式；

步骤五、判断应急任务与原有任务是否存在时序冲突；

步骤六、将应急任务直接安排在原有任务时隙中，并按照时序执行；

步骤七、以模式分类替换方式，将原有任务替换成应急任务，并按照时序执行。

进一步地，所述步骤一中“处理模式属性”指在数据从形成至存储过程中可操控的特征，包括成像数据的类型、速率、处理方式，存储编号以及执行时间段。

进一步地，所述步骤二中“传输模式属性”指在数据从读取至输出过程中可操控的特征，包括数据传输的渠道、速率、通道数量，提取编号以及执行时间段。

进一步地，所述步骤三中“分别定义模式属性”为定义成两类模式属性。

进一步地，所述两类模式属性的执行时间段不存在间隔。

进一步地，所述步骤三中“分别定义模式属性”为定义成某一类模式属性。

进一步地，所述步骤四中“独立实施”指既可以共同执行两类模式，也可以仅执行某一类模式。

进一步地，所述步骤五中“应急任务”指为了快速应对紧急情况，新增加的特殊任务，同样按照步骤一至步骤三定义任务的模式属性。

进一步地，“存在时序冲突”指两项任务的时间段存在重叠的情况，若判断为“否”，则执行步骤六，反之，则执行步骤七。

进一步地，所述步骤七中“模式分类替换”指按照两项任务中模式分类，一一对应进行替换。特别的，若其中一项任务中未定义某一类模式属性，则直接使用另一项任务中已定义的模式属性作为该类模式替换后结果。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明的基于双模操控的星载工作模式设计方法，对卫星工作模式进行了合理的分类管理，保证数据流过程的可靠性；采用双模式独立执行的操控方式，操控直观，组合灵活，全面覆盖工作模式需求；

2、本发明的基于双模操控的星载工作模式设计方法，不仅可以执行各种常规工作模式的任务，而且可以灵活扩展不同类别的工作模式，适应多样化的任务，快速应对紧急情况，能够广泛应用于各种遥感卫星；

3、本发明的双模操控的星载工作模式设计方法，通过分类替换的方法，既快速完成应急任务，又最大程度保留原任务；

4、本发明的基于双模操控的星载工作模式设计方法，合理分类工作模式，充分发挥处理模式和传输模式的优势，需求覆盖全面、过程执行可靠、地面操控灵活、应急响应快速，可适应遥感卫星多样化模式的需求。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明基于双模操控的星载工作模式设计方法的工作流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例

本实施例中，本发明的于双模操控的星载工作模式设计方法，其包括以下步骤：

步骤一、将数据流从形成至存储的模式统一为处理模式，以独立参数表征过程中的处理模式属性；

步骤二、将数据流从读取至输出的模式统一为传输模式，以独立参数表征过程中的传输模式属性；

步骤三、地面以任务为操控对象，每项任务包含处理模式和传输模式，分别定义模式属性；

步骤四、按照模式属性，卫星独立实施处理模式和传输模式；

步骤五、判断应急任务与原有任务是否存在时序冲突；

步骤六、将应急任务直接安排在原有任务时隙中，并按照时序执行；

步骤七、以模式分类替换方式，将原有任务替换成应急任务，并按照时序执行。

接下来对本发明进行详细的描述。

本发明的目的是提供一种基于双模操控的星载工作模式设计方法，本发明基于双模操控的星载工作模式设计方法的操控过程灵活、执行内容多远、模式扩展性强、能够适应快速应急需求。

以下结合附图1，对本发明的方法做进一步详细叙述：

s101(步骤一)、将数据流从形成至存储的模式统一为处理模式，以独立参数表征过程中的处理模式属性；

s102(步骤二)、将数据流从读取至输出的模式统一为传输模式，以独立参数表征过程中的传输模式属性；

s103(步骤三)、地面以任务为操控对象，每项任务包含处理模式和传输模式，分别定义模式属性；

s104(步骤四)、按照模式属性，卫星独立实施处理模式和传输模式；

s105(步骤五)、判断应急任务与原有任务是否存在时序冲突；

s106(步骤六)、将应急任务直接安排在原有任务时隙中，并按照时序执行；

s107(步骤七)、以模式分类替换方式，将原有任务替换成应急任务，并按照时序执行。

步骤一中“处理模式属性”指在数据从形成至存储过程中可操控的特征，包括成像数据的类型、速率、处理方式，存储编号以及执行时间段等。

步骤二中“传输模式属性”指在数据从读取至输出过程中可操控的特征，包括数据传输的渠道、速率、通道数量，提取编号以及执行时间段等。

步骤三中“分别定义模式属性”指既可以定义两类模式属性，也可以仅定义某一类模式属性。特别的，若任务中定义两类模式属性，则要求两类模式的执行时间段不存在间隔；

步骤四中“独立实施”指既可以共同执行两类模式，也可以仅执行某一类模式。

步骤五中“应急任务”指为了快速应对紧急情况，新增加的特殊任务，同样按照步骤一至步骤三定义任务的模式属性。“存在时序冲突”指两项任务的时间段存在重叠的情况，若判断为“否”，则执行步骤六，反之，则执行步骤七。

步骤七中“模式分类替换”指按照两项任务中模式分类，一一对应进行替换。特别的，若其中一项任务中未定义某一类模式属性，则直接使用另一项任务中已定义的模式属性作为该类模式替换后结果。

下面对本发明的具体方式举例进行说明。

本实例中遥感卫星可实现的工作模式包括有记录模式、回放模式、边记边放模式等常规模式，还包括低速率进行存储的低速记录模式，数据提取并对中继卫星传输的中继回放模式，以及同时进行高速率数据存储和低速率对地面站传输的快写慢放模式。

设定当前卫星需要完成4项工作：

工作a：需要对某x区域进行成像，将成像数据低速率进行存储，存储编号为x，执行起始时刻为t1，结束时刻为t1’；

工作b：需要将存储在星上的该x区域数据传输至中继卫星，提取编号为x，执行起始时刻为t2，结束时刻为t2’；

工作c：需要将存储在星上的某y区域数据传输至地面站，提取编号为y，执行起始时刻为t3，结束时刻为t3’；

工作d：需要对某z区域进行成像，将成像数据高速率进行存储，存储编号为z，执行起始时刻为t4，结束时刻为t4’，同时将z该区域数据低速率传输至地面站，提取编号为z，执行起始时刻为t5，结束时刻为t5’。

各时刻从早到晚的顺序是：t1<t3<t3’<t1’<t2<t2’<t4<t5<t4’<t5’。

步骤一、将数据流从形成至存储的模式统一为处理模式，以独立参数表征过程中的处理模式属性，因此本实例中各工作的处理模式属性包括存储速率(高速或低速)、存储编号、起始时刻和结束时刻，且工作b和工作c无需处理模式属性。

步骤二、将数据流从读取至输出的模式统一为传输模式，以独立参数表征过程中的传输模式属性，因此本实例中各工作的传输模式属性包括传输路径(对地面站或对中继卫星)、提取编号、起始时刻和结束时刻，工作a无需传输模式属性。

步骤三、地面以任务为操控对象，每项任务包含处理模式和传输模式，分别定义模式属性，按照本实例中的工作时序，形成3项任务：

任务1：处理模式属性定义为低速、x、t1、t1’，传输模式属性定义为对地面站、y、t3、t3’，可完成工作a和工作c；，

任务2：传输模式属性定义为对中继卫星、x、t2、t2’，不定义处理模式属性，可完成工作b；

任务3：处理模式属性定义为高速、z、t4、t4’，传输模式属性定义为对地面站、z、t5、t5’，可完成工作d。

步骤四、按照模式属性，卫星独立实施处理模式和传输模式。

设定应急工作分别是：

应急工作1：需要对某w区域进行成像，将成像数据高速率进行存储，存储编号为w，执行起始时刻为t6，结束时刻为t6’，其中t1’<t6<t6’<t2；

应急工作2：需要将存储在星上的某w区域数据传输至地面站，提取编号为w，执行起始时刻为t7，结束时刻为t7’，其中t4<t7<t5<t4’<t7<t5’。

同样按照步骤一至步骤三，可形成2项应急任务：

应急任务1：处理模式属性定义为高速、w、t6、t6’，不定义传输模式属性，可完成应急工作1；

应急任务2：传输模式属性定义为对地面站、w，t7、t7’，不定义处理模式属性，可完成应急工作2。

步骤五、判断应急任务与原有任务是否存在时序冲突，按照本实例中的应急工作时序，应急任务1与原有任务时序不冲突，应急任务2与原有任务3时序冲突。

步骤六、将应急任务直接安排在原有任务时隙中，并按照时序执行，因此本实例中应急任务1直接安排在原有任务1与任务2之间。

步骤七、以模式分类替换方式，将原有任务替换成应急任务，并按照时序执行，本实例中将任务3替换成应急任务2，由于应急任务2不定义处理模式属性，仍使用任务3已定义的处理模式属性作为替换后结果，因此替换后执行结果是，从t4至t4’，执行将数据以编号为z进行高速存储；从t7至t7’，提取编号为w数据并对地面站传输，最大程度保留了原有任务3。

综上所述，本发明的基于双模操控的星载工作模式设计方法，对卫星工作模式进行了合理的分类管理，保证数据流过程的可靠性；采用双模式独立执行的操控方式，操控直观，组合灵活，全面覆盖工作模式需；不仅可以执行各种常规工作模式的任务，而且可以灵活扩展不同类别的工作模式，适应多样化的任务，快速应对紧急情况，能够广泛应用于各种遥感卫星；通过分类替换的方法，既快速完成应急任务，又最大程度保留原任务；合理分类工作模式，充分发挥处理模式和传输模式的优势，需求覆盖全面、过程执行可靠、地面操控灵活、应急响应快速，可适应遥感卫星多样化模式的需求。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。