本發(fā)明涉及衛(wèi)星姿軌控分系統(tǒng)可靠性保證技術領域，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：

星敏感器是姿軌控分系統(tǒng)重要單機之一，它的可靠正常工作是衛(wèi)星正常運行的基本保證。由于星敏感器在軌出現(xiàn)問題時，如果得不到及時診斷，嚴重故障情況下會導致衛(wèi)星失控。由于星敏感器功能復雜，軟件實現(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。

技術實現(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，當其中一個星敏感器異?；蚬收蠒r，能準確及時的診斷出該故障，并將該星敏感器的數(shù)據(jù)和單機隔離不接入系統(tǒng)使用，保證系統(tǒng)不受影響或少受影響。

為了達到上述目的，本發(fā)明通過以下技術方案實現(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、星載計算機與多個星敏感器分別進行串口通訊，對通訊狀態(tài)進行檢查，通訊正常，則繼續(xù)執(zhí)行步驟S2，通訊錯誤，則置故障標志FSTE1＝1后結(jié)束；

S2、對從通訊口到的狀態(tài)字信息進行診斷，當狀態(tài)字中出現(xiàn)任意狀態(tài)位故障，則置故障標志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，則判定兩個星敏感器正常，當前周期故障診斷結(jié)束，若比較不一致，則繼續(xù)執(zhí)行步驟S4；

S4、計算每個星敏感器自身當前拍的姿態(tài)確定角數(shù)值與上一拍的姿態(tài)確定角數(shù)值的變化，若每個向量變化量的絕對值都小于設定閾值Δg2ST，則判定該星敏感器j的輸出數(shù)據(jù)正常，若任意一個向量變化量的絕對值大于設定閾值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的故障標志FSTj＝1；

S5、計算每個星敏感器當前拍姿態(tài)確定角數(shù)值與上一拍的姿態(tài)角數(shù)的差值，若每個向量的差值都小于設定閾值Δ_ST，則認為該星敏感器j的數(shù)據(jù)正常，若任何一個向量的差值大于設定閾值Δ_ST，則認為該星敏感器j的數(shù)據(jù)異常，置數(shù)據(jù)異常標志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：

當狀態(tài)正常但數(shù)據(jù)無效時，進行如下處理：

若星敏感器j連續(xù)超過ΔT_ST時間數(shù)據(jù)無效，則置數(shù)據(jù)持續(xù)異常標志FCSTj＝1，然后給星敏感器j進行一次斷電再加電操作，當星敏感器數(shù)據(jù)恢復正常十拍后，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，則將相應星敏感器j置為故障，置故障標志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定閾值Δg2ST，則判定兩個星敏感器正常，當前周期故障診斷結(jié)束，若兩者姿態(tài)的數(shù)據(jù)之差的絕對值大于設定閾值Δg2ST，則繼續(xù)執(zhí)行步驟S4。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有以下優(yōu)點：

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，易于星上實現(xiàn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的方法流程圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖，通過詳細說明一個較佳的具體實施例，對本發(fā)明做進一步闡述。

定義每個星敏感器的姿態(tài)確定角數(shù)據(jù)為：

式中：

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

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

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

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

下標k換成k-1則表示上一個周期的數(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、在進行星敏感器數(shù)據(jù)診斷之前先要確認星敏感器的通訊狀態(tài)正常：對通訊狀態(tài)進行檢查，通訊正常，則繼續(xù)執(zhí)行步驟S2；若姿軌控計算機與星敏感器通訊發(fā)生奇偶校驗錯、識別碼錯、校驗字節(jié)錯等通訊錯誤，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，則判定當前使用的通訊接口出現(xiàn)故障，置故障標志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，當狀態(tài)字中的某一個或同時幾個狀態(tài)位為故障狀態(tài)，則如果連續(xù)ΔJ_ST次發(fā)生以上情況，則判定當前使用的星敏感器出現(xiàn)故障，置故障標志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)無效時有時是因為雜光干擾引起，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行一次斷電再加電操作使軟件重新加載運行而恢復，因此這里首先要分析星敏感器可能與雜光的最長可能時間ΔT_ST，在這個時間之內(nèi)只判星敏感器數(shù)據(jù)異常，不接入系統(tǒng)使用，超過這個時間還異常，則一次斷電再加電操作，具體對星敏長期數(shù)據(jù)無效時處理如下：

如果星敏感器j連續(xù)超過一定時間ΔT_ST數(shù)據(jù)無效，則設置一個表征星敏數(shù)據(jù)持續(xù)異常的標志FCSTj＝1，給星敏感器進行一次斷電再加電操作；當星敏數(shù)據(jù)恢復正常十拍后，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，則將相應星敏感器j置為故障，置故障標志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，進行多個星敏感器之間姿態(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)的每個向量絕對值都小于閾值Δg2ST，則認為星敏感器j和星敏感器j+1數(shù)據(jù)都正常，則當前周期故障診斷結(jié)束，本周期診斷結(jié)束，判定星敏正常無故障；如果任何一個向量絕對值大于閾值Δg2ST，則進行后面的操作。

S4、計算每個星敏感器自身當前拍的姿態(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)的每個向量絕對值都小于閾值Δ_ST，則認為當前星敏感器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)異常標志FLSTj＝1，如果連續(xù)ΔJ_ST拍數(shù)據(jù)異常，則置相應星敏感器故障FSTEj＝1。

步驟5、姿軌控分系統(tǒng)每個周期都會計算當前周期的姿態(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)進行迭代計算，為此星敏感器當前拍姿態(tài)確定角應當與上一拍的姿態(tài)角估值進行比較，確認有效后再計算當前拍的姿態(tài)角估值。

星計算敏感器當前拍姿態(tài)確定角與上一拍的姿態(tài)角估值之差：

若ST_-ATT_j(k)的每個向量絕對值都小于閾值ΔATTI，則認為當前星敏感器j的數(shù)據(jù)正常，若任何一個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)異常標志FLSTj＝1，如果連續(xù)ΔJ_ST拍數(shù)據(jù)異常，則置相應星敏感器故障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)選實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的描述不應被認為是對本發(fā)明的限制。在本領域技術人員閱讀了上述內(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)明的保護范圍應由所附的權利要求來限定。