[发明专利]一种导航卫星载荷分系统自主健康管理系统及方法

说明书

本发明公开一种导航卫星载荷分系统自主健康管理系统及方法，包括时频监测单元，综合监测单元以及健康判决和处理单元。根据时频监测单元及综合监测单元的监测结果，通过健康判决和处理单元进行自主故障诊断及自主故障恢复策略制定，并根据自主故障恢复策略进行故障修复。

技术领域

本发明涉及导航卫星技术领域，特别涉及导航卫星载荷分系统自主健康管理技术。

背景技术

导航卫星是一种用于提供无线导航信号和导航信息的人造卫星，其为用户提供导航、定位及授时服务。导航卫星系统的定位精度高，服务范围广，可提供全天时、全天候、连续的导航定位服务，已成为时空定位领域的国家重大基础设施，是大国地位和战略利益重要支撑。

载荷分系统是导航卫星提供导航服务的主载荷，其接收地面运控上注的导航信息，并将导航信息调制到下行导航信号发送至地面，供地面用户进行定位解算。载荷分系统包括：

时频子系统，用于提供高精度的时频基准和其它子系统所需要的时频信号，包括主钟、备钟、基频处理机、频率合成器等单机；

上注接收子系统，用于完成地面运控系统发送的上行注入接收，并解调出导航信息及参数；

信息处理子系统，用于处理上行注入子系统解调出的指令和参数，并根据指令要求进行相应的处置，另外可生成小功率的下行导航信号，并将地面上注的导航信息按照特定格式调制到导航信号上；以及

大功率子系统，用于将小功率的下行导航信号进行功率放大，并通过下行天线将下行导航信号发送至地面。

由于导航服务的特殊性，导航卫星具有高可靠性、高连续性要求。提高导航卫星在轨运行的自主健康管理水平是导航卫星提供高可靠性、连续性的重点发展方向之一。而载荷分系统作为导航服务主载荷，其自主健康管理是导航卫星在轨运行的自主健康管理的最重要的内容。载荷分系统的自主健康管理主要包括自主完好性监测和自主故障快速恢复。

传统的基于地面的遥测的完好性判断方法，因为受限于遥测通道容量遥测数据，很多故障无法直接确定故障单机，同时故障判断所需时间长，这就使得故障恢复时间长，而且无法做到卫星的自主健康恢复，进而影响导航卫星的可用性、连续性及卫星的安全。目前也有部分研究提供了一些卫星自主完好性的监测方案，但这些方案无法实现全系统监测和系统内的单机级定位。

发明内容

针对导航卫星高可用性、高连续性的要求，本发明提供一种导航卫星载荷分系统自主健康管理系统及方法，以实现载荷分系统内部各子系统的故障逐级定位，并根据定位情况进行故障的快速恢复。

一种导航卫星载荷分系统自主健康管理系统，包括：

时频监测单元，用于自主监测时频子系统的完好性；

综合监测单元，用于监测上注接收子系统、信息处理子系统以及大功率子系统的完好性，包括上注信号监测模块、电文生成与比对模块、小功率导航信号监测模块以及大功率导航信号监测模块；以及

健康判决和处理单元，包括健康判决模块及处理模块，其中所述健康判决模块用于根据时频监测单元和综合监测单元的监测结果进行自主故障诊断；所述处理模块用于根据接收到的诊断结果，制定自主故障恢复策略。

进一步地，为保证健康判决和处理单元的可靠性，所述健康判决和处理单元具备三模冗余设计。

进一步的，所述健康判决和处理单元中包括自主故障恢复策略对照表，所述处理模块根据所述健康判决模块的诊断结果，查找所述自主故障恢复策略对照表，以获得自主故障恢复策略。

本发明还提供一种导航卫星，所述导航卫星具有所述导航卫星载荷分系统自主健康管理系统。