CN116068477A - 一种卫星磁强计自身有效性判断方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及航天器姿态控制技术领域,更具体的说,涉及一种卫星磁强计自身有效性判断方法及装置。本方法,包括以下步骤:步骤S1、判断星上磁强计数据通讯是否正常;步骤S2、获取并判断磁强计内部标志是否有效;步骤S3、获取磁强计数据包,判断磁强计数据源码是否更新;步骤S4、判断磁强计数据是否连续;步骤S5、判断磁强计各轴数据是否超限;步骤S6、判断磁强计磁场强度模值是否超限,如果模值没有超限,则输出磁强计自身有效;步骤S7、输出磁强计自身无效,并输出异常原因,流程结束。
Description
技术领域
本发明涉及航天器姿态控制技术领域,更具体的说,涉及一种卫星磁强计自身有效性判断方法及装置。
背景技术
磁强计是测量磁感应强度的仪器。在工业、农业、交通运输、国防、航空航天、海洋、气象、医疗卫生等领域均有广泛应用。在卫星姿态测控中,可通过磁强计测量空间磁场来提供卫星姿态信息。
三轴磁强计是使用磁通门原理进行磁场测量。磁通门原理遵循于法拉第电磁感应定律。磁通门三轴磁强计是利用具有高磁导率材料的饱和特性,通过交变磁场的饱和激励进行直流磁场检测。
卫星***对其硬件的可靠性要求较高。现有技术卫星姿态控制***中,磁强计有效判断时仅参考数据包中内部有效标志,未考虑其它可能出现的异常情况,因此,对磁强计的有效判断并不够准确,可靠性低。并且现有技术中,当磁强计无效时,难以准确分析故障原因,需要回溯历史数据,耗费大量精力。
发明内容
本发明的目的是提供一种卫星磁强计自身有效性判断方法及装置,解决现有技术的卫星磁强计自身有效性判断不精确的问题。
本发明的另一个目的是提供一种卫星磁强计自身有效性判断方法及装置,解决现有技术的卫星磁强计难以准确分析故障原因的问题。
为了实现上述目的,本发明提供了一种卫星磁强计自身有效性判断方法,包括以下步骤:
步骤S1、判断星上磁强计数据通讯是否正常,如果正常,则进入步骤S2进行下一项判断,如果异常,则进入步骤S7;
步骤S2、获取并判断磁强计内部标志是否有效,如果有效,则进入步骤S3进行下一项判断,如果异常,则进入步骤S7;
步骤S3、获取磁强计数据包,判断磁强计数据源码是否更新,如果更新,则进入步骤S4进行下一项判断,如果没有更新,则进入步骤S7;
步骤S4、判断磁强计数据是否连续,如果数据连续,则进入步骤S5进行下一项判断,如果数据不连续,则进入步骤S7;
步骤S5、判断磁强计各轴数据是否超限,如果数据没有超限,则进入步骤S6进行下一项判断,如果数据超限,则进入步骤S7;
步骤S6、判断磁强计磁场强度模值是否超限,如果模值没有超限,则输出磁强计自身有效,流程结束,如果模值超限,则进入步骤S7;
步骤S7、输出磁强计自身无效,并输出异常原因,流程结束。
在一实施例中,所述步骤S3,进一步包括:
判断磁强计各轴数据源码前后拍是否更新正常,如果前后拍更新正常,则认为磁强计数据源码更新,否则认为磁强计数据源码没有更新。
在一实施例中,所述步骤S4,进一步包括:
根据地面测试,确定磁强计前后拍比较的阈值ΔB;
将磁强计当前周期磁场强度与上一周期磁场强度进行比较,判断磁强计数据是否连续。
在一实施例中,所述步骤S4中,根据地面测试,确定磁强计前后拍比较的阈值ΔB,进一步包括:
根据姿轨控半物理仿真测试试验和姿轨控软件测试试验,确定磁强计前后拍比较的阈值ΔB。
在一实施例中,所述步骤S4中,将磁强计当前周期磁场强度与上一周期磁场强度进行比较,进一步包括:
分别比较磁强计当前周期X、Y、Z轴的磁场强度与上一周期X、Y、Z轴磁场强度,如果均满足以下表达式,则磁强计数据连续,对应表达式如下:
在一实施例中,所述步骤S5,进一步包括:
根据卫星轨道数据,确定磁强计单轴最大测量阈值Bemax和最小测量阈值Bemin;
将磁强计各轴数据分别与磁强计单轴最大测量阈值Bemax、最小测量阈值Bemin比较,如果均在阈值范围内,则数据没有超限。
在一实施例中,所述步骤S6,进一步包括:
根据卫星轨道数据,确定磁场模值最大阈值Bmax和最小阈值Bmin;
将磁强计测量的磁场强度模值与磁场模值最大阈值Bmax、最小阈值Bmin比较,如果均在阈值范围内,则模值没有超限。
在一实施例中,所述步骤S6中磁强计测量的磁场强度模值Bm,对应的表达式为:
其中,Bx、By、Bz分别为磁强计X、Y、Z轴的磁场强度;
将磁强计测量的磁场强度模值与磁场模值最大阈值Bmax、最小阈值Bmin比较,如果满足以下表达式,则模值没有超限,对应表达式为:
Bmin<Bm<Bmax。
在一实施例中,所述步骤S6中,根据卫星轨道数据,确定磁场模值最大阈值Bmax和最小阈值Bmin,进一步包括:
根据卫星轨道位置数据和地磁场模型,通过卫星仿真技术,得到卫星磁场X、Y、Z轴数据,并计算磁场模值,确定磁场模值最大阈值Bmax和最小阈值Bmin。
为了实现上述目的,本发明提供了一种卫星磁强计自身有效性判断装置,用于实现上述任一项所述的卫星磁强计自身有效性判断方法,包括数据获取模块、有效性判断模块和有效性结果输出模块:
所述数据获取模块,获取星上磁强计数据通讯正常标志、磁强计内部标志磁强计数据包并发送至有效性判断模块;
所述有效性判断模块,根据星上磁强计数据通讯正常标志判断星上磁强计数据通讯是否正常;根据磁强计内部标志判断磁强计内部标志是否有效;根据磁强计数据包,判断磁强计数据源码是否更新、磁强计数据是否连续、磁强计各轴数据是否超限以及磁强计磁场强度模值是否超限,最终得到磁强计自身有效性结果,并发送至有效性结果输出模块;
所述有效性结果输出模块,将磁强计自身有效性结果输出。
本发明提供的一种卫星磁强计自身有效性判断方法及装置,对磁强计可能出现的通讯异常/内部有效标志异常/数据源码不更新/数据不连续/数据超限/模值超限实现了有效判断,一方面,清晰管理星上磁强计数据有效预处理流程,提高卫星的姿态数据可靠性,另一方面,输出磁强计无效时故障原因,不需要回溯历史数据。
附图说明
本发明上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显,在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征,其中:
图1揭示了根据本发明一实施例的卫星磁强计自身有效性判断方法流程图;
图2揭示了根据本发明一实施例的卫星磁强计自身有效性判断装置的原理框图。
图中各附图标记的含义如下:
81数据获取模块;
82有效性判断模块;
83有效性结果输出模块。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释发明,并不用于限定发明。
图1揭示了根据本发明一实施例的卫星磁强计自身有效性判断方法流程图,如图1所示,本发明提出的卫星磁强计自身有效性判断方法,包括以下步骤:
步骤S1、判断星上磁强计数据通讯是否正常,如果正常,则进入步骤S2进行下一项判断,如果异常,则进入步骤S7;
步骤S2、获取并判断磁强计内部标志是否有效,如果有效,则进入步骤S3进行下一项判断,如果异常,则进入步骤S7;
步骤S3、获取磁强计数据包,判断磁强计数据源码是否更新,如果更新,则进入步骤S4进行下一项判断,如果没有更新,则进入步骤S7;
步骤S4、判断磁强计数据是否连续,如果数据连续,则进入步骤S5进行下一项判断,如果数据不连续,则进入步骤S7;
步骤S5、判断磁强计各轴数据是否超限,如果数据没有超限,则进入步骤S6进行下一项判断,如果数据超限,则进入步骤S7;
步骤S6、判断磁强计磁场强度模值是否超限,如果模值没有超限,则输出磁强计自身有效,流程结束,如果模值超限,则进入步骤S7;
步骤S7、输出磁强计自身无效,并输出异常原因,流程结束。
上述步骤S1至S6的顺序是可以互换的,例如步骤S2和步骤S3可以互换,但是如图1所示的步骤顺序为较佳实施例。
尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作,但是应理解并领会,这些方法不受动作的次序所限,因为根据一个或多个实施例,一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。
下文将对这些步骤进行详细描述。应理解,在本发明范围内中,本发明的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合,从而构成优选的技术方案。
步骤S1、判断星上磁强计数据通讯是否正常,如果正常,则进入步骤S2进行下一项判断,如果异常,则进入步骤S7。
读取星上磁强计数据通讯正常标志,如果磁强计通信标志正常,认为星上磁强计数据通讯,进入步骤S2继续下一项判断,否则进入步骤S7,输出磁强计自身无效,并输出异常原因:磁强计通讯异常。
步骤S2、获取并判断磁强计内部标志是否有效,如果有效,则进入步骤S3进行下一项判断,如果异常,则进入步骤S7。
读取磁强计内部标志,如果磁强计内部标志有效,则进入步骤S3继续下一项判断,否则进入步骤S7,输出磁强计自身无效,并输出异常原因:磁强计内部标志无效。
步骤S3、获取磁强计数据包,判断磁强计数据源码是否更新,如果更新,则进入步骤S4进行下一项判断,如果没有更新,则进入步骤S7。
读取磁强计数据包,判断磁强计各轴数据源码前后拍是否更新正常,如果前后拍更新正常,则认为磁强计数据源码更新,进入步骤S4继续下一项判断,否则进入步骤S7,输出磁强计自身无效,并输出异常原因:磁强计数据不更新。
步骤S4、判断磁强计数据是否连续,如果数据连续,则进入步骤S5进行下一项判断,如果数据不连续,则进入步骤S7。
根据地面测试,确定磁强计前后拍比较的阈值ΔB;
将磁强计当前周期磁场强度与上一周期磁场强度进行比较,判断磁强计数据是否连续;
如果磁强计数据连续,则进入步骤S5继续下一项判断,否则进入步骤S7,输出磁强计自身无效,并输出异常原因:磁强计数据不连续。
在本实施例中,地面测试是指姿轨控半物理仿真测试试验和姿轨控软件测试试验。
根据姿轨控半物理仿真测试试验和姿轨控软件测试试验,确定磁强计前后拍比较的门限值ΔB。
更进一步的,将磁强计当前周期磁场强度与上一周期磁场强度进行比较,进一步包括:
分别比较磁强计当前周期X、Y、Z轴的磁场强度与上一周期X、Y、Z轴磁场强度,如果均满足以下表达式,则磁强计数据连续,对应表达式如下:
步骤S5、判断磁强计各轴数据是否超限,如果数据没有超限,则进入步骤S6进行下一项判断,如果数据超限,则进入步骤S7。
根据卫星轨道数据,确定磁强计单轴最大测量阈值Bemax和最小测量阈值Bemin;
将磁强计各轴数据分别与磁强计单轴最大测量阈值Bemax、最小测量阈值Bemin比较,如果数据均在阈值范围内,则数据没有超限,进入步骤S6继续下一项判断,否则进入步骤S7,输出磁强计自身无效,并输出异常原因:磁强计数据超限。
在本实施例中,根据卫星轨道数据,确定磁强计单轴最大测量阈值Bemax和最小测量阈值Bemin,进一步包括:
根据卫星轨道位置数据和地磁场模型,通过卫星仿真技术,得到卫星磁场最大值,确定磁强计单轴最大测量阈值Bemax和最小测量阈值Bemin。
步骤S6、判断磁强计磁场强度模值是否超限,如果模值没有超限,则输出磁强计自身有效,流程结束,如果模值超限,则进入步骤S7。
根据卫星轨道数据,确定磁场模值最大阈值Bmax和最小阈值Bmin;
将磁强计测量的磁场强度模值与磁场模值最大阈值Bmax、最小阈值Bmin比较,如果数据均在阈值范围内,则输出磁强计自身有效,流程结束,否则进入步骤S7,输出磁强计自身无效,并输出异常原因:磁强计模值超限。
在本实施例中,根据卫星轨道数据,确定磁场模值最大阈值Bmax和最小阈值Bmin,进一步包括:
根据卫星轨道位置数据和地磁场模型,通过卫星仿真技术,得到卫星磁场X、Y、Z轴数据,并计算磁场模值,确定磁场模值最大阈值Bmax和最小阈值Bmin。
更进一步的,磁强计测量的磁场强度模值Bm,对应的表达式为:
其中,Bx、By、Bz分别为磁强计X、Y、Z轴测得的磁场强度;
将磁强计测量的磁场强度模值与磁场模值最大阈值Bmax、最小阈值Bmin比较,如果满足以下表达式,则模值没有超限,对应表达式为:
Bmin<Bm<Bmax。
步骤S7、输出磁强计自身无效,并输出异常原因,流程结束。
异常原因包括磁强计通讯异常、磁强计内部标志无效、磁强计数据不更新、磁强计数据不连续、磁强计数据超限、磁强计模值超限。
下面提供本发明提出的卫星磁强计自身有效性判断方法,在某型号卫星上测试得出的实施例。
实例1:
在某型卫星上进行测试:
卫星上配有两台磁强计:磁强计A和磁强计B,根据前期地面对磁强计的性能测试结果,确定磁强计前后拍比较的阈值为1000nT,磁强计模值最大阈值60000nT,最小阈值10000nT。
在轨数据得到,磁强计A输出Y轴前后拍分别为-23640nT和-21457nT,超过磁强计前后拍比较的阈值。
此时的轨遥测数据显示,遥测量磁强计A自身有效状态:无效,异常原因:磁强计A数据不连续。
在轨数据得到,磁强计B输出X、Y、Z轴分别为-23687nT、37984nT和48512nT,超过磁场模值最大阈值。
此时的轨遥测数据显示,遥测量磁强计B自身有效状态:无效,异常原因:磁强计A模值超限。
通过本发明提出的卫星磁强计自身有效性判断方法,该型号卫星对磁强计A、B进行了相应排故。
图2揭示了根据本发明一实施例的卫星磁强计自身有效性判断装置的原理框图,如图2所示,本发明提出的一种卫星磁强计自身有效性判断装置,可以实现上述卫星磁强计自身有效性判断方法,包括数据获取模块81、有效性判断模块82和有效性结果输出模块83:
所述数据获取模块81,获取星上磁强计数据通讯正常标志、磁强计内部标志磁强计数据包并发送至有效性判断模块82;
所述有效性判断模块82,根据星上磁强计数据通讯正常标志判断星上磁强计数据通讯是否正常;根据磁强计内部标志判断磁强计内部标志是否有效;根据磁强计数据包,判断磁强计数据源码是否更新、磁强计数据是否连续、磁强计各轴数据是否超限以及磁强计磁场强度模值是否超限,最终得到磁强计自身有效性结果,并发送至有效性结果输出模块83;
所述有效性结果输出模块83,将磁强计自身有效性结果输出。
在一些实施例中,磁强计自身有效性结果包括磁强计自身有效状态以及异常原因。
磁强计自身有效状态包括磁强计自身有效和磁强计自身无效。
异常原因包括磁强计通讯异常、磁强计内部标志无效、磁强计数据不更新、磁强计数据不连续、磁强计数据超限、磁强计模值超限。
需要说明的是,有效性判断模块82,用于实现上述卫星磁强计自身有效性判断方法中的细节算法,由于已经在卫星磁强计自身有效性判断方法中进行了详细说明,这里不再赘述。
本发明提供的一种卫星磁强计自身有效性判断方法及装置,对磁强计可能出现的通讯异常/内部有效标志异常/数据源码不更新/数据不连续/数据超限/模值超限实现了有效判断,一方面,清晰管理星上磁强计数据有效预处理流程,提高卫星的姿态数据可靠性,另一方面,输出磁强计无效时故障原因,不需要回溯历史数据。
如本申请和权利要求书中所示,除非上下文明确提示例外情形,“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数,也可包括复数。一般说来,术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素,而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列,方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。
本领域技术人员将可理解,信息、信号和数据可使用各种不同技术和技艺中的任何技术和技艺来表示。例如,以上描述通篇引述的数据、指令、命令、信息、信号、位(比特)、码元、和码片可由电压、电流、电磁波、磁场或磁粒子、光场或光学粒子、或其任何组合来表示。
本领域技术人员将进一步领会,结合本文中所公开的实施例来描述的各种解说性逻辑板块、模块、电路、和算法步骤可实现为电子硬件、计算机软件、或这两者的组合。为清楚地解说硬件与软件的这一可互换性,各种解说性组件、框、模块、电路、和步骤在上面是以其功能性的形式作一般化描述的。此类功能性是被实现为硬件还是软件取决于具体应用和施加于整体***的设计约束。技术人员对于每种特定应用可用不同的方式来实现所描述的功能性,但这样的实现决策不应被解读成导致脱离了本发明的范围。
结合本文所公开的实施例描述的各种解说性逻辑模块、和电路可用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件组件、或其设计成执行本文所描述功能的任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器,但在替换方案中,该处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合,例如DSP与微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心协作的一个或多个微处理器、或任何其他此类配置。
结合本文中公开的实施例描述的方法或算法的步骤可直接在硬件中、在由处理器执行的软件模块中、或在这两者的组合中体现。软件模块可驻留在RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM、或本领域中所知的任何其他形式的存储介质中。示例性存储介质耦合到处理器以使得该处理器能从/向该存储介质读取和写入信息。在替换方案中,存储介质可以被整合到处理器。处理器和存储介质可驻留在ASIC中。ASIC可驻留在用户终端中。在替换方案中,处理器和存储介质可作为分立组件驻留在用户终端中。
上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本发明的,熟悉本领域的人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下,对上述实施例做出种种修改或变化,因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限,而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。
Claims (10)
1.一种卫星磁强计自身有效性判断方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤S1、判断星上磁强计数据通讯是否正常,如果正常,则进入步骤S2进行下一项判断,如果异常,则进入步骤S7;
步骤S2、获取并判断磁强计内部标志是否有效,如果有效,则进入步骤S3进行下一项判断,如果异常,则进入步骤S7;
步骤S3、获取磁强计数据包,判断磁强计数据源码是否更新,如果更新,则进入步骤S4进行下一项判断,如果没有更新,则进入步骤S7;
步骤S4、判断磁强计数据是否连续,如果数据连续,则进入步骤S5进行下一项判断,如果数据不连续,则进入步骤S7;
步骤S5、判断磁强计各轴数据是否超限,如果数据没有超限,则进入步骤S6进行下一项判断,如果数据超限,则进入步骤S7;
步骤S6、判断磁强计磁场强度模值是否超限,如果模值没有超限,则输出磁强计自身有效,流程结束,如果模值超限,则进入步骤S7;
步骤S7、输出磁强计自身无效,并输出异常原因,流程结束。
2.根据权利要求1所述的卫星磁强计自身有效性判断方法,其特征在于,所述步骤S3,进一步包括:
判断磁强计各轴数据源码前后拍是否更新正常,如果前后拍更新正常,则认为磁强计数据源码更新,否则认为磁强计数据源码没有更新。
3.根据权利要求1所述的卫星磁强计自身有效性判断方法,其特征在于,所述步骤S4,进一步包括:
根据地面测试,确定磁强计前后拍比较的阈值ΔB;
将磁强计当前周期磁场强度与上一周期磁场强度进行比较,判断磁强计数据是否连续。
4.根据权利要求3所述的卫星磁强计自身有效性判断方法,其特征在于,所述步骤S4中,根据地面测试,确定磁强计前后拍比较的阈值ΔB,进一步包括:
根据姿轨控半物理仿真测试试验和姿轨控软件测试试验,确定磁强计前后拍比较的阈值ΔB。
6.根据权利要求1所述的卫星磁强计自身有效性判断方法,其特征在于,所述步骤S5,进一步包括:
根据卫星轨道数据,确定磁强计单轴最大测量阈值Bemax和最小测量阈值Bemin;
将磁强计各轴数据分别与磁强计单轴最大测量阈值Bemax、最小测量阈值Bemin比较,如果均在阈值范围内,则数据没有超限。
7.根据权利要求1所述的卫星磁强计自身有效性判断方法,其特征在于,所述步骤S6,进一步包括:
根据卫星轨道数据,确定磁场模值最大阈值Bmax和最小阈值Bmin;
将磁强计测量的磁场强度模值与磁场模值最大阈值Bmax、最小阈值Bmin比较,如果均在阈值范围内,则模值没有超限。
9.根据权利要求7所述的卫星磁强计自身有效性判断方法,其特征在于,所述步骤S6中,根据卫星轨道数据,确定磁场模值最大阈值Bmax和最小阈值Bmin,进一步包括:
根据卫星轨道位置数据和地磁场模型,通过卫星仿真技术,得到卫星磁场X、Y、Z轴数据,并计算磁场模值,确定磁场模值最大阈值Bmax和最小阈值Bmin。
10.一种卫星磁强计自身有效性判断装置,用于实现如权利要求1至权利要求9中任一项所述的卫星磁强计自身有效性判断方法,其特征在于,包括数据获取模块、有效性判断模块和有效性结果输出模块:
所述数据获取模块,获取星上磁强计数据通讯正常标志、磁强计内部标志磁强计数据包并发送至有效性判断模块;
所述有效性判断模块,根据星上磁强计数据通讯正常标志判断星上磁强计数据通讯是否正常;根据磁强计内部标志判断磁强计内部标志是否有效;根据磁强计数据包,判断磁强计数据源码是否更新、磁强计数据是否连续、磁强计各轴数据是否超限以及磁强计磁场强度模值是否超限,最终得到磁强计自身有效性结果,并发送至有效性结果输出模块;
所述有效性结果输出模块,将磁强计自身有效性结果输出。
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- 2023-02-24 CN CN202310166973.1A patent/CN116068477A/zh active Pending
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