[发明专利]一种月面采样三位一体飞控协同工作流程优化方法

说明书

本发明公开了一种月面采样三位一体飞控协同工作流程优化方法，将协同工作程序中固定的常规指令编制为指令链，在任务实施过程中，任务支持中心只需要向控制中心申请一次，便可以完成一连串动作，大大减少了系统间的交互；预先建立的指令库，在任务实施过程中，应对现场决策问题时，可以快速的从指令库中选择相应的指令迅速的形成临时指令计划，极大的减少了现场生成指令的数量；采用了指令优化方法，减少了月面采样期间指令上注次数，提高了采样工作效率；综合使用上述优化方法，使得月面采样三位一体飞控协同工作效率大大提高。

技术领域

本发明属于航天器控制技术领域，具体涉及一种月面采样三位一体飞控协同工作流程优化方法。

背景技术

月面采样封装过程的控制具有着陆姿态、月面形貌、月壤特性、机械臂特性、成像效果不确定因素多等特点，我国首次月面无人自动采样返回任务中，采用了月面三位一体飞控协同工作方式。如图1所示，三位一体指的是控制中心(北京中心)、应用中心、任务支持中心协同工作，完成对月面无人自动采样探测器的飞行控制。控制中心负责对探测器的直接控制，并将探测器遥测、数传数据传输给任务支持中心和应用中心。任务支持中心获取月面环境信息，结合采样封装设备当前工作状况和数字仿真以及地面1:1全物理验证结果，分析选择下一步工作策略或者产生临时工作策略。应用中心接收科学探测数据，分析处理后向控制中心发布，探测结果可供各中心分析决策参考。三位一体的协同工作方式能够有力支持在轨任务。

目前，月面三位一体飞控工作在具体的实施过程中，依据一组形式是绝对时的飞行控制操作序列，它描述了整个飞行过程中测控系统资源运行、控制事件的实施时间、执行者，构成了操作飞行任务的有效路径。但是由于月面工作过程中存在诸多不确定因素，任务过程中不可能完全按照期望的标称状态运行，三位一体的月面采样飞控协同工作方式可以保障探测器有效应对各种状况。

月面采样三位一体飞控协同工作的基本流程是：

1)控制中心按照协同工作程序中规定的时间向探测器发送上行指令，到达程序规定的节点时自动停止；

2)按照协同工作程序中规定的节点，任务支持中心进行分析、判断和决策：

如果状态判断结果可以按照既定的计划继续执行，则通过调度系统向控制中心申请发送协同工作程序中的后续指令；

如果状态判断结果需要使用新的临时计划，则向控制中心提交临时计划，控制中心复核完毕后，通过调度系统向控制中心申请发送临时计划中的后续指令。临时计划如果需要实时生成新指令的，还需要完成现场生成指令会签流程。

3)临时计划执行完毕后，任务支持中心进行分析、判断和决策，如果状态判断结果可以返回既定的计划继续执行，则通过调度系统向控制中心申请按照协同工作程序发送后续指令；如果状态判断结果仍需要使用新的临时计划，参照上一条执行；

4)重复上述流程，直至完成任务目标。

从上述工作流程可以看出，引入任务支持中心能够有效的应对各种不确定因素引起的非标称工况，但是在此传统的系统工作方式下存在以下问题：1)系统间交互增多，占用宝贵的月面工作时间；2)处理无法提前确定、需要根据在轨实际情况现场决策实施的过程时工作效率低。月面采样过程复杂，如不采取有效措施，上述问题将导致无法在规定的时间里完成既定的采样任务目标。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种月面采样三位一体飞控协同工作流程优化方法，可以解决现场决策实施过程效率低的问题，同时减少系统间交互、减少上行遥控指令数量。

一种月面采样三位一体飞控协同工作流程优化方法，地面的控制中心、应用中心及任务支持中心对执行月面采样的探测器进行协同控制，所述优化方法包括指令链方法、指令库方法以及指令优化方法；

所述指令链方法具体为：