敏捷卫星任务触发模式指令设计方法与流程

本发明涉及敏捷卫星任务触发模式指令设计方法，特别适用卫星大范围、快速姿态机动和一轨成像数量多、时间短等敏捷任务。

背景技术：

星载数传系统是卫星整星多个系统之一，其功能是完成卫星有效载荷获取数据的处理与传输。可以将处理后的数据直接传输至地面接收站。也可以先将处理后的数据实时地记录到数据存储设备中，择机传输至地面接收站。

数传系统每一个工作模式由多条指令构成指令序列，不同的工作模式由不同的指令序列实现。序列中指令间有严格的顺序和时间间隔要求，用户在轨使用及任务规划繁琐，给数传系统测试与在轨使用带来不便，与用户交互不够友好。同时，数传系统射频通道信号流向是通过两组开关协同切换使用，控制数据的流向，为了实现数据流向的正确控制，设备组合关系组合数量复杂，给用户使用带来了不便，操作控制易用性不足。指令序列中指令的数量一般为30～40条，在轨成像数量多、时间短的敏捷任务对数传系统操作频繁，工作模式较多、指令与工作模式组合后难于操控的状况尤为突出。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种敏捷卫星任务触发模式指令设计方法，该方法适应敏捷任务的需求，提升了数传系统智能化工作能力。

本发明的技术解决方案是：敏捷卫星任务触发模式指令设计方法，包括如下步骤：

接收地面上传的敏捷任务指令，并根据所述敏捷任务指令中预设的任务类型字节对接收的敏捷任务指令的任务类型进行判断；

若判断为位置任务，则判断目标区域是否位于敏捷卫星有效载荷成像的覆盖范围内；若不位于，则向地面反馈无法完成敏捷任务；若位于，敏捷卫星对目标区域进行成像，同时实时判断当前敏捷卫星的位置是否在地面站可视范围内；若在，则实时向地面站传输目标成像数据；若不在，则将目标成像数据存储在星载存储器中，当敏捷卫星的位置位于地面站可视范围内时向地面站传输目标成像数据；

若判断为目标任务，则根据所述敏捷任务指令中的目标类型信息对目标的类型进行识别；若在预设任务时限内未发现指定类型的目标，则向地面反馈未发现目标；若在预设任务时限内发现了指定类型的目标，则对目标进行成像，同时实时判断当前敏捷卫星的位置是否在地面站可视范围内；若在，则实时向地面站传输目标区域成像数据；若不在，则将目标区域成像数据存储在星载存储器中，当敏捷卫星的位置位于地面站可视范围内时向地面站传输目标区域成像数据；

若判断为位置目标任务，则先判断目标区域是否位于敏捷卫星有效载荷成像的覆盖范围内；若不位于，则向地面反馈无法完成敏捷任务；若位于，敏捷卫星根据所述敏捷任务指令中的目标类型信息对目标的类型进行识别；若在预设任务时限内未发现指定类型的目标，则向地面反馈未发现目标；若在预设任务时限内发现了指定类型的目标，则对目标进行成像，同时实时判断当前敏捷卫星的位置是否在地面站可视范围内；若在，则实时向地面站传输目标区域成像数据；若不在，则将目标区域成像数据存储在星载存储器中，当敏捷卫星的位置位于地面站可视范围内时向地面站传输目标区域成像数据。

进一步地，所述敏捷卫星对目标区域进行成像包括对目标区域进行的若干条条带成像，然后将所成多条带成像数据拼接成目标区域成像数据。

进一步地，所述敏捷卫星根据目标可见时间窗口、单条带成像时长以及卫星姿态机动速度确定条带个数。

进一步地，所述敏捷卫星对目标进行成像包括对目标进行的若干个不同视角成像，形成多个视角下的目标成像数据。

进一步地，所述敏捷卫星根据目标的地理位置、卫星的空间位置、卫星轨道倾角以及敏捷卫星姿态机动能力确定成像的角度和次数。

进一步地，所述敏捷卫星姿态机动能力包括敏捷卫星滚动方向和俯仰方向的机动能力。

进一步地，所述判断目标区域是否位于敏捷卫星有效载荷成像的覆盖范围内包括：根据敏捷卫星轨道倾角判断目标位置区域纬度是否在卫星有效载荷成像覆盖的纬度范围内；若不在，则向地面反馈无法完成敏捷任务；若在，则继续判断敏捷卫星的有效载荷成像经度范围是否能在规定的任务期限内覆盖目标位置区域的经度；若不在，则目标区域不位于敏捷卫星有效载荷成像的覆盖范围内；若在，则目标区域位于敏捷卫星有效载荷成像的覆盖范围内。

进一步地，所述当前敏捷卫星的位置不在地面站可视范围内时，敏捷卫星在本次运行圈次或次本次运行圈次向地面站传输目标成像数据或目标区域成像数据。

进一步地，所述敏捷卫星向地面站传输成像数据的同时，将执行敏捷任务指令的时间、地点、成像参数、传输时间和地面站情况反馈给地面；所述成像参数包括成像条带个数和单条带成像时长，地面站情况为地面站的名称或编号。

进一步地，所述预设任务时限为接收到敏捷任务指令开始的24小时。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明能够使得用户应用卫星时，通过任务触发模式，只需要从任务层面规定任务类型，无需操控单机有严格时序要求的复杂指令序列，实现用户与单机操控解耦，有效避免了操控错误的发生，提高了用户任务应用的效率。

(2)本发明将传统用户地面的工作转移到星上自主完成，充分解放地面用户任务规划、编制任务、将任务分解为指令序列等一系列繁琐复杂的工作，通过任务触发模式实现卫星在轨自主、智能执行任务，实现卫星与用户交互界面友好、易用。

附图说明

图1为本发明方法位置任务实施流程框图；

图2为本发明方法目标任务实施流程框图；

图3为本发明方法位置目标任务实施流程框图；

图4为同轨区域目标多条带拼接成像示意图；

图5为同轨区域目标多条带拼接成像流程图；

图6为同轨同一目标多视角凝视成像示意图；

图7为同轨同一目标多视角凝视成像流程图；

图8为本发明方法示意图；

图9为地理位置区域经纬度坐标图；

图10为本发明敏捷卫星任务数据流图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：

表1地理位置任务指令块说明

表2目标类型任务指令块说明

表3目标类型+地理位置任务指令块说明

如图1～3及8，以及表1、2、3所示，本发明方法具体包括如下步骤：

(1)敏捷卫星星务系统接收地面用户上行的任务块指令，实时对任务指令w0和w1字节进行判断，若为a5a5h指令块，则进入步骤(2)；若为c3c3h指令块，则进入步骤(3)；若为aacch指令块，则进入步骤(4)；

(2)读取w2-w13字节，地理位置区域的经纬度坐标，即位置1点(经度1，纬度1)、位置2点(经度2，纬度2)。

星务系统会获取地面站上行的最新轨道预报根数，进行卫星轨道预报，包括卫星空间位置及速度、卫星星下点地理经纬度、实时轨道参数、太阳方位以及卫星是否位于地影区等；星务系统会根据目标的地理位置以及轨道预报的相关结果给出目标可见性预报，如果可见给出可见时间窗口和对应的卫星姿态机动角度(滚动角和俯仰角)。

根据敏捷卫星轨道倾角判断目标区域纬度是否在卫星有效载荷成像覆盖的纬度范围内。卫星有效载荷成像覆盖的纬度范围由卫星轨道本身覆盖范围、有效载荷成像幅宽和卫星姿态机动(滚动角和俯仰角调整)后有效载荷成像区域增大三部分叠加形成的覆盖范围。若不在卫星有效载荷成像覆盖范围内，则反馈无法进行观测的规划结果；

若在卫星有效载荷成像覆盖的纬度范围内，则判断在规定的时限(一般为24小时)内，卫星有效载荷成像覆盖的经度范围是否覆盖目标区域的经度坐标，若目标区域经度不在卫星有效载荷成像覆盖的经度范围内，则反馈无法进行观测的规划结果；若在卫星有效载荷成像覆盖的经度范围内，则星务系统根据目标可见时间窗口、单条带成像时长以及卫星姿态机动速度给出卫星同轨目标区域多条带拼接成像的条带次数。

然后，判断目标区域的地理位置是否在地面站可视范围内，多个地面站地理经纬度坐标已经提前装订在卫星上，可根据用户需要在轨上注更新，若在地面站可视范围内，则卫星选取实时传输模式向地面站传输数据；否则，卫星选取记录模式将有效载荷成像数据记录在星载固态存储器中，而后卫星根据距离卫星最近的地面站位置规划回放任务。

最后将上述规划的实时传输模式任务、记录模式任务以及回放模式任务的规划结果反馈至地面用户，便于用户实时安排有效载荷成像数据接收计划。

(3)读取w26-w27字节，即目标类型为船舶、港口、飞机和机场中的一种，e1e1h表示船舶、e3e3h表示港口、e7e7h表示机场、e8e8h表示飞机等。卫星有效载荷对成像的数据进行实时目标类型识别，并将目标识别的结果实时反馈至卫星星务系统，星务系统会根据反馈结果规划卫星下一步任务；若在规定的时限(一般为24小时)内，未识别到类似的目标类型，则反馈未发现类似目标；若识别到类似的目标类型，则卫星星务系统根据目标的地理位置、卫星的空间位置、卫星轨道倾角以及卫星滚动方向和俯仰方向姿态机动能力规划卫星同轨同一目标多视角凝视成像的凝视次数，如图4～7。

然后，卫星姿控系统根据星务规划的结果调整卫星姿态，同时星务系统判断目标的地理位置是否在地面站可视范围内，若在地面站可视范围内，则卫星选取实时传输模式向地面站传输数据；否则，卫星选取记录模式将有效载荷成像数据记录在星载固态存储器中，而后卫星根据卫星即将飞抵的最近地面站位置规划回放任务。

卫星按照规划的结果执行任务，地面站属于无人值守站，会按照卫星可见弧段自行跟踪卫星接收数据。

(4)如图9，读取w2-w13字节，位置区域的经纬度坐标，即位置1点(经度1，纬度1)、位置2点(经度2，纬度2)，根据敏捷卫星轨道倾角判断目标区域纬度是否在卫星有效载荷成像覆盖的纬度范围内，卫星有效载荷成像覆盖的纬度范围由卫星轨道本身覆盖范围和有效载荷成像幅宽两部分叠加形成的覆盖范围，若不在卫星有效载荷成像覆盖范围内，则反馈无法进行观测的规划结果；

若在卫星有效载荷成像覆盖的纬度范围内，则读取w26-w27字节,卫星飞抵目标区域后对目标区域成像，有效载荷对成像的数据进行实时目标类型识别，并将目标识别的结果实时反馈至卫星星务系统，星务系统会根据反馈结果规划卫星下一步任务；若在目标区域内，未识别到类似的目标类型，则反馈未发现类似目标；若识别到类似的目标类型，则卫星星务系统根据目标的地理位置、卫星的空间位置、卫星轨道倾角以及卫星滚动方向和俯仰方向姿态机动能力规划卫星同轨同一目标多视角凝视成像的凝视次数。

然后，卫星姿控系统根据星务规划的结果调整卫星姿态，同时星务系统判断目标的地理位置是否在地面站可视范围内，若在地面站可视范围内，则卫星选取实时传输模式向地面站传输数据；否则，卫星选取记录模式将有效载荷成像数据记录在星载固态存储器中，而后卫星根据卫星即将飞抵的最近地面站位置规划回放任务。

卫星按照规划的结果执行任务，地面站属于无人值守站，会按照卫星可见弧段自行跟踪卫星接收数据，如图10。

以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。