基于星务管理系统的小卫星自主健康管理系统

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1、航天器环境工程第29卷第5期574SPACECRAFTENVIRONMENTENGINEERING2012年10月基于星务管理系统的小卫星自主健康管理系统李晴，孙国江，李孝同（航天东方红卫星有限公司，北京100094）摘要：为了适应小卫星电子信息系统的快速发展，使卫星能够自行规划工作流程，实现在轨自主管理，需要构建合理有效的小卫星自主健康管理系统。文章以星务管理系统为基础，针对目前健康管理中存在的问题，构建了一套小卫星自主健康管理系统。它包括整星级、系统级和部件级3个层面。设计了自主健康管理执行模块构成整星级层面，其中包括自主健康管理规

2、则库和自主健康管理任务执行模块。文章提出的小卫星自主健康管理系统，可以提高小卫星自主诊断、自主运行能力，最终实现小卫星长寿命、安全可靠运行。关键词：自主健康管理系统；执行模块；管理规则库；管理执行任务中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：1673-1379(2012)05-0574-05DOI：10.3969/j.issn.1673-1379.2012.05.0200引言卫星遥测量大、参数类型多、变化复杂的特点，无法满足监测处理的时效性要求；另外，上行、国外从20世纪70年代起，故障诊断、故障预测、下行链路也会极大地限制健康管理

3、工作的时效健康管理等系统逐渐投入工程应用，A-7E飞机的性，而且可能出现空间链路不安全、人为操作失发动机监控系统（EMS）就是故障预测与健康管[1]误等问题。理（PHM）应用的早期典型案例。近年来，美国针对上述存在的问题以及在轨健康管理的新NASA为了提高飞行器的安全性、可靠性，提出了需求，本文开展了小卫星自主健康管理系统的初步飞行器综合健康管理的飞行安全计划，包括故障监应用研究，在星务管理系统的基础上，将已有的大测、故障诊断、影响评估、故障预测等功能。然而量人工管理方法和策略通过代码化过程转换为星到目前为止，国外还没有一个具备完整健康

4、管理功[2]载专家系统，变成卫星自身的知识库，来实现卫星能的综合健康管理系统投入工程应用。的自主诊断和自主控制。目前，我国卫星自主健康管理方面的研究仍处于初级阶段，管理系统构建所涉及的相关技术1小卫星自主健康管理系统有待攻关突破。北京航空航天大学可靠性工程研[3]1.1系统构建的基本思路究所初步地开展了PHM系统的相关研究；近年来，根据航天器的结构特点和功能的层次性，提星务管理系统采用了嵌入式技术和现场总线出了航天器分布式的故障诊断专家系统[4]，但还技术，构建了以星务管理主机为控制和调度中心、是以地面诊断为主。现阶段，我国卫星在轨健康

5、以面向控制对象的各分系统计算机为执行单元的管理主要依靠地面测控站，并通过人工判读大量网络分布式系统，实现了对各分系统健康状态的管[5]遥测信息以获取卫星运行状态进行管理。这种健理、对卫星进行综合信息处理的功能。因此，以康管理方法只能在有限的测控弧段内采用上注遥星务管理系统为基础的小卫星自主健康管理系统控指令的方式对卫星进行状态调整和控制，针对分为整星级、系统级和部件级3个层面来完成。————————————收稿日期：2012-04-16；修回日期：2012-04-27基金项目：国家863项目“即插即用模块化卫星技术研究”作者简介：李晴（

6、1978—），女，硕士研究生，从事小卫星星务系统设计工作。联系电话：（010）68746824-130。第5期李晴等：基于星务管理系统的小卫星自主健康管理系统575小卫星自主健康管理系统基本框架如图1所示。图2小卫星整星级自主健康管理层构成图1小卫星自主健康管理系统基本构架Fig.2ThestructureoftheautonomoushealthmanagementFig.1Frameworkofautonomoushealthmanagementsystemforsmallsatellitessystemforsmallsatell

7、ites1.2.2各模块功能1）整星级自主健康管理负责完成整星电子系1）自主健康管理执行模块统的故障诊断和健康评估及任务处理，通过对各分在星务管理主机上内嵌自主健康管理执行模系统输入的初步诊断结论进行全局决策和统一调块，并与其他管理层相连。自主健康管理执行模块度来完成，重点放在整星级故障诊断和综合评估及作为健康管理的控制中心，一方面负责对卫星各分恢复处理功能上。系统数据的采集、实现对各分系统的控制；另一方2）系统级自主健康管理负责对各分系统的检面控制运行自主健康管理执行任务，并从自主健康测、诊断与评估，建成相对独立的分系统级诊断评管理规

8、则库中调用管理规则，对卫星健康状态进行估模块。实时监测和综合判断，根据判断结果控制自主健康3）部件级自主健康管理主要针对部件、设备、管理的任务执行方式来完成卫星的自主健康管理。模块设置传感器或状态采集点，对