本發(fā)明涉及衛(wèi)星姿軌控分系統(tǒng)可靠性保證技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種星敏感器在軌數(shù)據(jù)多級故障診斷方法。

背景技術(shù)：

星敏感器是姿軌控分系統(tǒng)重要單機(jī)之一，它的可靠正常工作是衛(wèi)星正常運(yùn)行的基本保證。由于星敏感器在軌出現(xiàn)問題時(shí)，如果得不到及時(shí)診斷，嚴(yán)重故障情況下會導(dǎo)致衛(wèi)星失控。由于星敏感器功能復(fù)雜，軟件實(shí)現(xiàn)也是多樣化，因此國內(nèi)在軌衛(wèi)星對星敏感器就診斷條件都不夠完善，多次出現(xiàn)過因星敏感器故障而進(jìn)入全姿態(tài)的現(xiàn)象。隨著衛(wèi)星的壽命要求越來越長，對星敏感器的星上安全可靠的進(jìn)行自主故障診斷和隔離與重構(gòu)的需求也越來越迫切。隨著星敏感器在軌使用樣本增多，對星敏感器的故障特性和數(shù)據(jù)特性有了更新更深入的了解，為此可以針對這些特性逐步完善星敏感器的故障診斷措施。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種星敏感器在軌數(shù)據(jù)多級故障診斷方法，當(dāng)其中一個(gè)星敏感器異?；蚬收蠒r(shí)，能準(zhǔn)確及時(shí)的診斷出該故障，并將該星敏感器的數(shù)據(jù)和單機(jī)隔離不接入系統(tǒng)使用，保證系統(tǒng)不受影響或少受影響。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種星敏感器在軌數(shù)據(jù)多級故障診斷方法，其特征是，包含以下步驟：

S1、星載計(jì)算機(jī)與多個(gè)星敏感器分別進(jìn)行串口通訊，對通訊狀態(tài)進(jìn)行檢查，通訊正常，則繼續(xù)執(zhí)行步驟S2，通訊錯(cuò)誤，則置故障標(biāo)志FSTE1＝1后結(jié)束；

S2、對從通訊口到的狀態(tài)字信息進(jìn)行診斷，當(dāng)狀態(tài)字中出現(xiàn)任意狀態(tài)位故障，則置故障標(biāo)志FSTE1＝1后結(jié)束，若狀態(tài)正常數(shù)據(jù)有效，則繼續(xù)執(zhí)行步驟S3；

S3、對多個(gè)星敏感器數(shù)據(jù)兩兩比對診斷，若兩者姿態(tài)比較一致，則判定兩個(gè)星敏感器正常，當(dāng)前周期故障診斷結(jié)束，若比較不一致，則繼續(xù)執(zhí)行步驟S4；

S4、計(jì)算每個(gè)星敏感器自身當(dāng)前拍的姿態(tài)確定角數(shù)值與上一拍的姿態(tài)確定角數(shù)值的變化，若每個(gè)向量變化量的絕對值都小于設(shè)定閾值Δg2ST，則判定該星敏感器j的輸出數(shù)據(jù)正常，若任意一個(gè)向量變化量的絕對值大于設(shè)定閾值Δg2ST，則判定該星敏感器j的輸出數(shù)據(jù)異常，置數(shù)據(jù)異常標(biāo)志FCSTj＝1，若連續(xù)ΔJ_ST拍數(shù)據(jù)異常，則置該星敏感器j的故障標(biāo)志FSTj＝1；

S5、計(jì)算每個(gè)星敏感器當(dāng)前拍姿態(tài)確定角數(shù)值與上一拍的姿態(tài)角數(shù)的差值，若每個(gè)向量的差值都小于設(shè)定閾值Δ_ST，則認(rèn)為該星敏感器j的數(shù)據(jù)正常，若任何一個(gè)向量的差值大于設(shè)定閾值Δ_ST，則認(rèn)為該星敏感器j的數(shù)據(jù)異常，置數(shù)據(jù)異常標(biāo)志FLSTj＝1，若連續(xù)ΔJ_ST拍數(shù)據(jù)異常，則置該星敏感器j的故障標(biāo)志FSTj＝1。

上述的星敏感器在軌數(shù)據(jù)多級故障診斷方法，其中，所述的步驟S2中還包含：

當(dāng)狀態(tài)正常但數(shù)據(jù)無效時(shí)，進(jìn)行如下處理：

若星敏感器j連續(xù)超過ΔT_ST時(shí)間數(shù)據(jù)無效，則置數(shù)據(jù)持續(xù)異常標(biāo)志FCSTj＝1，然后給星敏感器j進(jìn)行一次斷電再加電操作，當(dāng)星敏感器數(shù)據(jù)恢復(fù)正常十拍后，F(xiàn)CSTj清零，判定數(shù)據(jù)正常，繼續(xù)執(zhí)行步驟S3；若加電后再持續(xù)ΔT_ST無效，則將相應(yīng)星敏感器j置為故障，置故障標(biāo)志FSTEj＝1星敏感器不接入系統(tǒng)使用然后結(jié)束，ΔT_ST為星敏感器與雜光的最長可能時(shí)間。

上述的星敏感器在軌數(shù)據(jù)多級故障診斷方法，其中，所述的步驟S3具體包含：

對多個(gè)星敏感器數(shù)據(jù)兩兩比對診斷，若兩者姿態(tài)的數(shù)據(jù)之差的絕對值小于設(shè)定閾值Δg2ST，則判定兩個(gè)星敏感器正常，當(dāng)前周期故障診斷結(jié)束，若兩者姿態(tài)的數(shù)據(jù)之差的絕對值大于設(shè)定閾值Δg2ST，則繼續(xù)執(zhí)行步驟S4。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、充分利用了在軌星敏感器的故障信息結(jié)合星敏感器自身特性，對星敏感器數(shù)據(jù)進(jìn)行了多級故障診斷，診斷正確性較高，使得星敏感器的故障判斷盡可能完善且不誤判和漏判；

2、本方法簡單易行，不用需增加任何硬件，易于星上實(shí)現(xiàn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的方法流程圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖，通過詳細(xì)說明一個(gè)較佳的具體實(shí)施例，對本發(fā)明做進(jìn)一步闡述。

定義每個(gè)星敏感器的姿態(tài)確定角數(shù)據(jù)為：

式中：

ST_i(k)表示第i個(gè)星敏感器當(dāng)前采樣周期的姿態(tài)確定數(shù)據(jù)；

ST_ix(k)表示第i個(gè)星敏感器當(dāng)前采樣周期X軸方向姿態(tài)確定角；

ST_iy(k)表示第i個(gè)星敏感器的當(dāng)前采樣周期Y軸方向姿態(tài)確定角；

ST_iz(k)表示第i個(gè)星敏感器當(dāng)前采樣周期Z軸方向姿態(tài)確定角；

下標(biāo)k換成k-1則表示上一個(gè)周期的數(shù)據(jù)。

如圖1所示，本發(fā)明提供了一種星敏感器在軌數(shù)據(jù)多級故障診斷方法，其具體包含以下步驟：

S1、在進(jìn)行星敏感器數(shù)據(jù)診斷之前先要確認(rèn)星敏感器的通訊狀態(tài)正常：對通訊狀態(tài)進(jìn)行檢查，通訊正常，則繼續(xù)執(zhí)行步驟S2；若姿軌控計(jì)算機(jī)與星敏感器通訊發(fā)生奇偶校驗(yàn)錯(cuò)、識別碼錯(cuò)、校驗(yàn)字節(jié)錯(cuò)等通訊錯(cuò)誤，則本次數(shù)據(jù)無效，不再執(zhí)行后續(xù)步驟，本次采樣周期的故障診斷就結(jié)束；如果連續(xù)ΔJ_ST次發(fā)生以上數(shù)據(jù)無效情況，則判定當(dāng)前使用的通訊接口出現(xiàn)故障，置故障標(biāo)志FSTE1＝1，ΔJ_ST指判斷故障的拍數(shù)，同下文。

S2、星敏感器通訊正常后，先對從通訊口到的狀態(tài)字信息進(jìn)行判斷，星敏感器輸出的狀態(tài)字中一般含有對自身的一些狀態(tài)判斷，當(dāng)狀態(tài)字中的某一個(gè)或同時(shí)幾個(gè)狀態(tài)位為故障狀態(tài)，則如果連續(xù)ΔJ_ST次發(fā)生以上情況，則判定當(dāng)前使用的星敏感器出現(xiàn)故障，置故障標(biāo)志FSTE1＝1。

另外星敏感器還存在狀態(tài)正常但數(shù)據(jù)無效的情況，星敏感器長期數(shù)據(jù)無效時(shí)有時(shí)是因?yàn)殡s光干擾引起，也有可能是由于軟件異常引起，該故障是可以通過對星敏感器進(jìn)行一次斷電再加電操作使軟件重新加載運(yùn)行而恢復(fù)，因此這里首先要分析星敏感器可能與雜光的最長可能時(shí)間ΔT_ST，在這個(gè)時(shí)間之內(nèi)只判星敏感器數(shù)據(jù)異常，不接入系統(tǒng)使用，超過這個(gè)時(shí)間還異常，則一次斷電再加電操作，具體對星敏長期數(shù)據(jù)無效時(shí)處理如下：

如果星敏感器j連續(xù)超過一定時(shí)間ΔT_ST數(shù)據(jù)無效，則設(shè)置一個(gè)表征星敏數(shù)據(jù)持續(xù)異常的標(biāo)志FCSTj＝1，給星敏感器進(jìn)行一次斷電再加電操作；當(dāng)星敏數(shù)據(jù)恢復(fù)正常十拍后，F(xiàn)CSTj清零，判定數(shù)據(jù)正常，繼續(xù)執(zhí)行步驟S3；若加電后再持續(xù)ΔT_ST無效，則將相應(yīng)星敏感器j置為故障，置故障標(biāo)志FSTEj＝1，星敏感器不接入系統(tǒng)然后結(jié)束。

S3、在星敏感器數(shù)據(jù)有效的情況下，進(jìn)行多個(gè)星敏感器之間姿態(tài)確定角的兩兩比較：

ST_j(k)＝(ST_jx(k)-ST_j+1x(k),ST_jy(k)-ST_j+1y(k),ST_jz(k)-ST_j+1z(k))

j＝1...i-1 (2)

若ST_j(k)的每個(gè)向量絕對值都小于閾值Δg2ST，則認(rèn)為星敏感器j和星敏感器j+1數(shù)據(jù)都正常，則當(dāng)前周期故障診斷結(jié)束，本周期診斷結(jié)束，判定星敏正常無故障；如果任何一個(gè)向量絕對值大于閾值Δg2ST，則進(jìn)行后面的操作。

S4、計(jì)算每個(gè)星敏感器自身當(dāng)前拍的姿態(tài)確定角數(shù)據(jù)與上一拍的值變化量

ST_j(k)(k-1)＝(ST_jx(k)-ST_jx(k-1),ST_jy(k)-ST_jy(k-1),ST_jz(k)-ST_jz(k-1))

j＝1...i (3)

若ST_j(k)(k-1)的每個(gè)向量絕對值都小于閾值Δ_ST，則認(rèn)為當(dāng)前星敏感器j的數(shù)據(jù)正常，本周期診斷結(jié)束，判定星敏正常無故障；若任何一個(gè)向量絕對值大于閾值Δ_ST，則判星敏感器j的輸出數(shù)據(jù)異常，置數(shù)據(jù)異常標(biāo)志FLSTj＝1，如果連續(xù)ΔJ_ST拍數(shù)據(jù)異常，則置相應(yīng)星敏感器故障FSTEj＝1。

步驟5、姿軌控分系統(tǒng)每個(gè)周期都會計(jì)算當(dāng)前周期的姿態(tài)角估值由于該估值會用到有效的星敏感器姿態(tài)確定角數(shù)據(jù)進(jìn)行迭代計(jì)算，為此星敏感器當(dāng)前拍姿態(tài)確定角應(yīng)當(dāng)與上一拍的姿態(tài)角估值進(jìn)行比較，確認(rèn)有效后再計(jì)算當(dāng)前拍的姿態(tài)角估值。

星計(jì)算敏感器當(dāng)前拍姿態(tài)確定角與上一拍的姿態(tài)角估值之差：

若ST_-ATT_j(k)的每個(gè)向量絕對值都小于閾值ΔATTI，則認(rèn)為當(dāng)前星敏感器j的數(shù)據(jù)正常，若任何一個(gè)向量絕對值大于閾值ΔATTI，則判星敏感器j的輸出數(shù)據(jù)異常，置數(shù)據(jù)異常標(biāo)志FLSTj＝1，如果連續(xù)ΔJ_ST拍數(shù)據(jù)異常，則置相應(yīng)星敏感器故障FSTj＝1，ΔATTI根據(jù)星敏感器的性能和衛(wèi)星的角速度來確定。

盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。