[发明专利]一种基于多级队列的卫星自主任务规划指令序列执行方法

说明书

本发明提出了一种基于多级队列的卫星自主任务规划指令序列执行方法，采用多级队列的方式，实现自主任务规划指令序列的动态执行管理。该方法首先利用指令缓冲区对一定时间范围内的待执行指令序列进行缓存，并根据应急任务指令实时更新指令缓冲区，动态调整待规划任务；其次设计指令规划区、指令执行区，并根据指令序列的时序要求和执行策略进行指令任务的规划和执行，确保指令不丢失、不覆盖，提高指令序列执行的连续性和稳定性，有效地保证了指令序列的执行可靠性、安全性。

技术领域

本发明提出了一种基于多级队列的卫星自主任务规划指令序列执行方法，主要用于卫星自主任务规划指令序列的执行，属于航天器控制技术领域。

背景技术

传统的指令序列执行方法是地面根据观测目标制定单次观测任务，通过遥测遥控通道上行注入指令，卫星收到指令后执行该指令。但传统的指令序列执行方法存在着如下问题：

(1)地面指定好任务执行指令序列后，需要按照指令序列的时序要求逐条上注，且执行操作繁琐；

(2)指令序列需要在地面进行维护，无法根据实时卫星状态调整指令执行规则，且对应急指令的插入需要用户和卫星测控多次沟通，并更改地面任务上行注入指令序列。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种基于多级队列的卫星自主任务规划指令序列执行方法，实现自主任务规划指令序列的动态执行管理，解决了指令序列被非法覆盖的问题，保证自主任务规划指令序列的高效、有序执行，保障了姿态控制软件的安全可靠运行。

本发明的技术方案是：一种基于多级队列的卫星自主任务规划指令序列执行方法，包括三级队列，第一级队列为指令缓冲区，第二级队列为指令规划区，第三级队列为指令执行区，自主任务规划指令序列执行步骤如下：

(1)指令缓冲区缓存指令

设置指令缓冲区：当星务软件转发自主任务规划指令序列后，缓冲区缓存指令序列，同时设置指令缓冲区指针指向当前待规划的指令；

(2)指令规划区规划指令

设置指令规划区：当步骤(1)指令缓冲区存在待规划的指令时，判断指令规划区当前是否有任务规划，如果没有任务正在规划，则将指令缓冲区指针指向的指令转移至指令规划区，开始进行任务的规划，指令规划区对该条指令进行规划，并得到指令执行时间，为任务执行做好准备；此时，指令缓冲区指针向后移动，指向缓冲区内下一个待规划的指令；如果当前指令规划区有任务正在规划，则当前控制周期不做处理，等待指令规划区资源释放后，再转入指令规划；

(3)指令执行区执行指令

设置指令执行区：指令执行区根据步骤(2)规划的指令执行时间，判断当前星时是否满足指令执行时间，如果不满足，则等待；如果满足，则将指令从规划区转移至执行区，开始进入执行阶段，此时，指令规划区空间被释放，开始接受下一条指令进行任务规划。

所述步骤(2)中指令规划区依据时序要求和自主任务规划算法对该条指令进行规划。

指令缓冲区、指令规划区、指令执行区具有依赖性。指令规划区的输入依赖于指令缓冲区的输出，指令执行区的输入依赖于指令规划区的输出。

指令缓冲区可缓存星务软件转发的多条指令；当一次指令序列上注完成后，缓冲区根据指令执行时序要求更新缓冲区指令序列；当应急指令上注后，缓冲区将应急指令确定为当前待规划的指令；通过指令缓冲区不仅实现指令序列的一次上注、逐次执行，实现指令的动态调整。

指令规划区和指令执行区具有唯一性；一次仅允许一条指令进入指令规划区、指令执行区；指令规划期间，不允许指令缓冲区的其他任务进入规划区规划，保证指令规划区有且仅有一个指令在规划；指令执行期间，不允许已规划完成的指令覆盖执行区，保证指令执行区有且仅有一个指令执行。