[发明专利]二层解析式航天器任务管理系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及航天器任务管理，具体地，涉及一种二层解析式航天器任务管理方法。

背景技术

目前，航天器的任务管理有两种。一种为指令链式航天器任务管理方法，即地面上注的任务形式为带时间信息的指令链，航天器对指令链直接进行解析执行；一种为固化式航天器任务管理方法，即地面上注的任务形式为任务项，航天器对任务项进行解释执行。

对于第一种指令上注式任务管理方法，航天器把地面上注的指令链中的每个带执行时间的指令插入到指令队列中。在航天器的每个执行周期内查询指令队列，对指令执行时间小于等于当前系统时间的指令读取出来并执行。其任务的执行流程如图4所示。这种方法的优点是航天器对于任务管理所动用的如CPU时间等资源较少，实现简单。但是其缺点也较为明显，有如下3点。

1）由于地面上注的是指令链，而一个任务从开始执行到执行完成需要的指令少则十条多则上百条，需要较大的注数量。一般的低轨航天器的过顶测控弧段较短，一次过顶能上注的任务量有限。如果航天器要执行大量、复杂的任务，这样的任务管理就难于应对。

2）已上注的任务无法单独取消。由于指令链上注后已被分散插入到指令队列中，所以无法单独把一个任务的全部指令在任务未执行前，从指令队列里挑出删掉。

3）已上注的任务项无法修改。由于指令链上注后被分散插入到指令队列中，所以无法单独把一个任务中某些指令的执行时间或指令内容进行修改、替换。

对于第二种固化式任务管理方法，航天器把地面上注的注数包解释成任务项，把该任务项存储在相关类型的任务表中。对于有M个任务类型的航天器，对每个任务类型创建一个任务监控实例。该任务监控实例对本任务执行到哪一步进行记录，根据已固化的程序，对在这一步应该进行的动作进行输出。其任务的执行流程如图5所示。

这种方法有以下优点：

1）地面上注数据量小。由于任务的分解在航天器内完成，只要上注一个任务类型和起始、持续时间就可以由航天器生动的执行指令序列。

2）由于每种类型的任务分析已固化在航天器内，减少了由于地面指令链编排错误导致的指令时序错误。指令时序的错误有可能导致航天器上设备的损坏。

但是，该方法还存在以下缺点：

1）在此方法中航天器预先设定了固定数量的任务实例。每个实例只能一次处理一个任务。这样就影响了各任务的并发执行。随着航天器多载荷间的协作增加及单载荷内部多任务并发，使得该方法难以适应。

2）航天器的空间环境恶劣，意外情况频发。有时需要在短时间内完成任务流程修改。如果错过时机可能会导致重大的损失。本方法中对任务的解析是由固化程序完成的。变更任务流程时需要进行在轨编程。地面先要重新编制程序，再上注到航天器上，航天器重新启动任务的解析功能。这个过程所花费的过长的时间往往已经错失了最佳时机。

上述的这些航天器的任务管理方法存在着比较明显的不足。本发明提出的二层解析式航天器任务管理方法可以弥补这些不足。这种方法是结合了上述的指令链式任务管理方法和固化式的任务管理方法的优点。二层解析式航天器任务管理方法，既可以用固化式方法把任务解析成指令链，再对指令链进行解析执行，也可以直接上注指令链。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种二层解析式航天器任务管理系统及方法，本发明既可以在日常在轨任务管理中简化地面测控系统的复杂注数生成；又可以在处理突发情况下的灵活变更任务。

根据本发明的一个方面，提供一种二层解析式航天器任务管理系统，包括航天器和地面测控站，航天器包括星载计算机和载荷，星载计算机包括输入/输出模块和处理器模块，处理器模块通过输入/输出模块接收地面测控站的任务注数包并对任务注数包进行分析处理后输出至载荷控制载荷工作，处理器模块包括：

存储单元：用以存储任务表、任务索引表和指令队列，其中，任务表用以存放任务；任务索引表用以存放指向起始时间对应的任务表中的任务项的指针；指令队列为按指令执行时间从小到大排序的循环队列；

应用识别单元：分别与输入/输出模块和存储单元连接，用以对接收到的注数包进行识别处理，判断接收到的注数包的类型，若接收到的是任务注数包，则将任务项插入到任务表中并更新任务索引表；若接收到的为指令链，则将指令链包含的指令插入到指令队列中；

索引查询单元：与存储单元连接，用以在每个控制周期内对任务索引表进行查询，当有任务项的起始时间落在启动窗口内则开始解析该任务项，把该任务项解释成带时间信息的指令链，并把该些指令插入到指令队列中；以及，