敏捷光學(xué)衛(wèi)星自主任務(wù)管理系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)分析

朱劍冰 汪路元 趙魏 田賀祥

(北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部，北京 100094)

敏捷光學(xué)衛(wèi)星自主任務(wù)管理系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)分析

朱劍冰 汪路元 趙魏 田賀祥

(北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部，北京 100094)

針對(duì)敏捷光學(xué)衛(wèi)星單軌任務(wù)數(shù)多，成像模式復(fù)雜，應(yīng)急任務(wù)響應(yīng)速度要求快的特點(diǎn)，提出了一種自主任務(wù)管理系統(tǒng)分層架構(gòu)設(shè)計(jì)，采用分層遞進(jìn)、逐步細(xì)化的方式，便于系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)和有效降低軟件實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度。文章研究了任務(wù)規(guī)劃與應(yīng)急重規(guī)劃、積分時(shí)間實(shí)時(shí)計(jì)算、任務(wù)執(zhí)行自主監(jiān)控3項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，基于此研究成果設(shè)計(jì)的自主任務(wù)管理系統(tǒng)已應(yīng)用于某敏捷遙感衛(wèi)星平臺(tái)，試驗(yàn)結(jié)果表明：星上使用自主任務(wù)管理系統(tǒng)后，支持成像任務(wù)數(shù)量提升了5倍，可以有效滿(mǎn)足我國(guó)后續(xù)新型遙感衛(wèi)星的任務(wù)需求。

敏捷光學(xué)衛(wèi)星；星上自主任務(wù)管理；分層架構(gòu)

1 引言

隨著航天技術(shù)的不斷進(jìn)步，衛(wèi)星對(duì)地成像從傳統(tǒng)的單自由度被動(dòng)推掃成像，向滾動(dòng)、俯仰、偏航三軸都可自由變化的主動(dòng)推掃成像發(fā)展，衛(wèi)星成像效率和成像數(shù)量都有較大提高，這類(lèi)新型成像衛(wèi)星國(guó)際上稱(chēng)為敏捷光學(xué)衛(wèi)星(Optical Agile Satellite)，典型的包括美國(guó)的“世界觀(guān)測(cè)”(WorldView)衛(wèi)星、法國(guó)的昴宿星(Pleiades)、英國(guó)的TopSat衛(wèi)星等。傳統(tǒng)的“地面規(guī)劃、星上執(zhí)行”的衛(wèi)星管控模式已無(wú)法適應(yīng)敏捷光學(xué)衛(wèi)星單軌多模式多任務(wù)的成像需求，因此各航天大國(guó)都在開(kāi)展衛(wèi)星自主任務(wù)管理技術(shù)的研究，美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)在地球觀(guān)測(cè)-1(EO-1)衛(wèi)星的基礎(chǔ)上，先后開(kāi)發(fā)了ASPEN[1]和CASPER[2]兩大衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)，ASPEN能夠針對(duì)任務(wù)層次的觀(guān)測(cè)目標(biāo)，自動(dòng)生成EO-1衛(wèi)星指令層次的每日工作計(jì)劃，CASPER則提出一種實(shí)時(shí)重規(guī)劃?rùn)C(jī)制，系統(tǒng)能夠基于固定的時(shí)間步長(zhǎng)或事件步長(zhǎng)采集系統(tǒng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)和新的目標(biāo)，并在此實(shí)時(shí)信息的基礎(chǔ)上進(jìn)行必要的重規(guī)劃；歐洲航天局(ESA)支持的星上自主計(jì)劃(PROBA)[3]，研究并驗(yàn)證了一些星載自主規(guī)劃技術(shù)；法國(guó)航天局(CNES)在Pleiades衛(wèi)星上也開(kāi)展衛(wèi)星自主任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)的試驗(yàn)[4]。

國(guó)內(nèi)也有很多學(xué)者和工程技術(shù)人員在開(kāi)展遙感衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃技術(shù)研究，賀仁杰、李菊芳等人針對(duì)地面多星任務(wù)規(guī)劃問(wèn)題提出了規(guī)劃模型和算法，并開(kāi)發(fā)了一整套地面任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)，已運(yùn)用到成像衛(wèi)星的日常管控中[5]。但目前主要應(yīng)用于地面并且針對(duì)傳統(tǒng)非敏捷成像衛(wèi)星。田志新等人提出基于有向圖模型的衛(wèi)星任務(wù)指令生成算法[6]，首次在星上實(shí)現(xiàn)任務(wù)級(jí)指令到執(zhí)行級(jí)指令的分解，有效降低衛(wèi)星管控復(fù)雜性并提高了衛(wèi)星上注效率。但該方法主要針對(duì)傳統(tǒng)非敏捷光學(xué)衛(wèi)星，沒(méi)有考慮敏捷光學(xué)衛(wèi)星主動(dòng)推掃、非沿跡推掃等復(fù)雜成像任務(wù)的自主管理。

本文分析了敏捷光學(xué)衛(wèi)星星上自主任務(wù)管理系統(tǒng)的特點(diǎn)，須具備的4項(xiàng)能力(任務(wù)規(guī)劃能力、積分時(shí)間高頻度實(shí)時(shí)計(jì)算能力、任務(wù)重規(guī)劃能力、自主監(jiān)控能力)，提出了一種自主任務(wù)管理系統(tǒng)分層架構(gòu)設(shè)計(jì)，并對(duì)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，包括任務(wù)規(guī)劃與應(yīng)急重規(guī)劃技術(shù)、積分時(shí)間實(shí)時(shí)計(jì)算技術(shù)、任務(wù)執(zhí)行自主監(jiān)控技術(shù)?；谏鲜鲅芯砍晒O(shè)計(jì)的任務(wù)自主管理系統(tǒng)已應(yīng)用于某敏捷遙感衛(wèi)星平臺(tái)，有效滿(mǎn)足了敏捷光學(xué)衛(wèi)星單軌多模式多任務(wù)的成像需求。

2 敏捷光學(xué)衛(wèi)星星上自主任務(wù)管理系統(tǒng)的特點(diǎn)

敏捷光學(xué)衛(wèi)星星上自主任務(wù)管理系統(tǒng)與傳統(tǒng)衛(wèi)星星上任務(wù)管理系統(tǒng)相比，主要有以下特點(diǎn)：

(1)單軌支持的任務(wù)數(shù)更多，要求星上具有較強(qiáng)的任務(wù)規(guī)劃能力。敏捷光學(xué)衛(wèi)星相比傳統(tǒng)衛(wèi)星成像效率更高，任務(wù)切換時(shí)間更短，單軌支持的任務(wù)數(shù)成倍增加(見(jiàn)圖1)，如果仍采用傳統(tǒng)衛(wèi)星管控方式，指令上注量將成指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，無(wú)法滿(mǎn)足有限測(cè)控弧段內(nèi)上注所有指令的需求，因此要求星上自主任務(wù)管理系統(tǒng)具備將任務(wù)級(jí)指令規(guī)劃為操控級(jí)指令的能力，為完成更多成像任務(wù)提供技術(shù)保障。

圖1 單軌成像任務(wù)數(shù)增加Fig.1 More imaging missions on monorail

(2)成像模式更加復(fù)雜，要求星上具有積分時(shí)間高頻率實(shí)時(shí)計(jì)算能力。敏捷光學(xué)衛(wèi)星除了支持傳統(tǒng)衛(wèi)星的被動(dòng)推掃成像外，還支持主動(dòng)推掃、非沿跡推掃[7]等復(fù)雜成像模式(見(jiàn)圖2)，成像過(guò)程姿態(tài)變化靈活，三軸方向都可以變化，并且三軸姿態(tài)角速度都可以不為零。衛(wèi)星在進(jìn)行“動(dòng)中成像”時(shí)，光軸斜距的劇烈變化不僅帶來(lái)圖像比例尺的改變，而且會(huì)造成相機(jī)像面圖像運(yùn)動(dòng)角速度的變化，進(jìn)而引起積分時(shí)間參數(shù)在成像過(guò)程中的劇烈變化，因此要求星上自主任務(wù)管理系統(tǒng)具備積分時(shí)間高頻率實(shí)時(shí)計(jì)算能力，從而有效保證敏捷模式下衛(wèi)星的成像質(zhì)量。

圖2 敏捷光學(xué)衛(wèi)星復(fù)雜成像模式Fig.2 Sophisticated imaging mode of optical agile satellites

(3)應(yīng)急任務(wù)響應(yīng)速度要求更快,要求星上具有任務(wù)重規(guī)劃能力。敏捷光學(xué)衛(wèi)星姿態(tài)控制能力強(qiáng)，成像靈活，具有快速任務(wù)切換能力，因此要求星上自主任務(wù)管理系統(tǒng)具有較強(qiáng)的任務(wù)重規(guī)劃能力，為用戶(hù)的應(yīng)急任務(wù)提供快速響應(yīng)服務(wù)，從而有效提升衛(wèi)星的應(yīng)急保障能力。

(4)衛(wèi)星處理邏輯更加復(fù)雜，要求星上具有較強(qiáng)的自主監(jiān)控能力。敏捷光學(xué)衛(wèi)星要求支持的任務(wù)數(shù)多，成像模式復(fù)雜，要求應(yīng)急響應(yīng)速度快，導(dǎo)致星上處理邏輯復(fù)雜，各分系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)荷大，任務(wù)運(yùn)行過(guò)程中各分系統(tǒng)出現(xiàn)異常的概率高，因此要求星上自主任務(wù)管理系統(tǒng)具有很強(qiáng)的自主監(jiān)控能力，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理異常，保證衛(wèi)星安全可靠運(yùn)行。

3 分層體系架構(gòu)

敏捷光學(xué)衛(wèi)星自主任務(wù)管理系統(tǒng)任務(wù)模式多樣，信息流控制復(fù)雜，因此要設(shè)計(jì)一套合理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，便于系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)和有效降低軟件實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度。本文采用分層架構(gòu)設(shè)計(jì)思想，將系統(tǒng)分為應(yīng)用層、規(guī)劃層、服務(wù)層和執(zhí)行層，如圖3所示。星載計(jì)算機(jī)采用分層遞進(jìn)、逐步細(xì)化的方式，實(shí)現(xiàn)敏捷成像任務(wù)的規(guī)劃、調(diào)度與執(zhí)行。

圖3 自主任務(wù)管理系統(tǒng)分層架構(gòu)Fig.3 Layered architecture of autonomic mission management system

1)應(yīng)用層

包括元任務(wù)受理和元任務(wù)預(yù)處理兩個(gè)模塊。元任務(wù)受理模塊從地面接收任務(wù)請(qǐng)求，按批次管理，并按規(guī)劃時(shí)段提交給任務(wù)預(yù)處理模塊。預(yù)處理模塊對(duì)當(dāng)前批次待規(guī)劃的元任務(wù)按時(shí)間先后進(jìn)行排序和初步校核(如元任務(wù)時(shí)間間隔、成像累計(jì)時(shí)長(zhǎng)等)，形成合法的元任務(wù)序列供任務(wù)規(guī)劃模塊使用。

2)規(guī)劃層

包括任務(wù)規(guī)劃、任務(wù)重規(guī)劃、指令生成三個(gè)模塊。任務(wù)規(guī)劃模塊從應(yīng)用層任務(wù)預(yù)處理模塊接收元任務(wù)，調(diào)用任務(wù)規(guī)劃算法輸出規(guī)劃方案；指令生成模塊將規(guī)劃方案轉(zhuǎn)化成可直接執(zhí)行的指令；任務(wù)重規(guī)劃受理地面應(yīng)急任務(wù)，生成更新方案，并調(diào)用指令生成模塊形成指令。

3)服務(wù)層

包括任務(wù)參數(shù)自主計(jì)算和任務(wù)執(zhí)行監(jiān)控兩個(gè)模塊。任務(wù)參數(shù)自主計(jì)算為任務(wù)規(guī)劃、任務(wù)重規(guī)劃提供積分時(shí)間等任務(wù)參數(shù)；任務(wù)執(zhí)行監(jiān)控模塊監(jiān)測(cè)衛(wèi)星運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)將無(wú)法執(zhí)行的任務(wù)指令駁回。

4)執(zhí)行層

包括指令校驗(yàn)和指令執(zhí)行兩個(gè)模塊。指令校驗(yàn)用于判斷指令安全性，將安全指令發(fā)給指令執(zhí)行模塊，并駁回非法指令。指令執(zhí)行模塊直接驅(qū)動(dòng)衛(wèi)星硬件執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作。

4 關(guān)鍵技術(shù)分析

從分層體系架構(gòu)可以看出，星上自主任務(wù)管理系統(tǒng)的核心技術(shù)包括任務(wù)規(guī)劃與重規(guī)劃、積分時(shí)間實(shí)時(shí)計(jì)算和任務(wù)執(zhí)行自主監(jiān)控。

4.1 任務(wù)規(guī)劃與應(yīng)急重規(guī)劃技術(shù)

為了完成敏捷光學(xué)衛(wèi)星單軌執(zhí)行多個(gè)不同模式的成像任務(wù)需求，星上必須具備快速的任務(wù)規(guī)劃能力，同時(shí)為了降低規(guī)劃復(fù)雜度，便于星上實(shí)現(xiàn)，本文采用每軌開(kāi)始前規(guī)劃下一軌任務(wù)的策略，形成下一軌初步規(guī)劃方案。規(guī)劃過(guò)程需要首先建立姿態(tài)、能源、存儲(chǔ)的約束模型，姿態(tài)約束主要考慮成像過(guò)程和任務(wù)切換過(guò)程是否滿(mǎn)足控制設(shè)計(jì)能力，能源約束主要考慮任務(wù)執(zhí)行消耗的能源是否滿(mǎn)足當(dāng)圈電量平衡，存儲(chǔ)約束根據(jù)每個(gè)任務(wù)成像模式和成像時(shí)長(zhǎng)計(jì)算當(dāng)圈所有成像元任務(wù)消耗的存儲(chǔ)容量是否滿(mǎn)足星載磁盤(pán)存儲(chǔ)量。規(guī)劃算法調(diào)用這些約束模型進(jìn)行下一軌元任務(wù)序列的約束檢查，形成可行的元任務(wù)隊(duì)列。然后利用元任務(wù)包含的控制、成像、數(shù)傳動(dòng)作和元任務(wù)的時(shí)序關(guān)系，規(guī)劃出任務(wù)的動(dòng)作序列，指令生成模塊將規(guī)劃動(dòng)作序列按照指令模板快速翻譯成可直接執(zhí)行的指令。當(dāng)接收到應(yīng)急任務(wù)時(shí)，系統(tǒng)需要按照時(shí)間順序?qū)?yīng)急任務(wù)快速插入到已規(guī)劃的元任務(wù)隊(duì)列中，分析與已有任務(wù)時(shí)間約束的沖突關(guān)系，如果有沖突，則刪除已有任務(wù)，直到滿(mǎn)足時(shí)間約束為止，形成可行的元任務(wù)序列，然后重新執(zhí)行任務(wù)規(guī)劃過(guò)程(包括約束檢查和動(dòng)作規(guī)劃)，形成任務(wù)的動(dòng)作序列，接著指令生成模塊將規(guī)劃動(dòng)作序列按照指令模板快速翻譯成可直接執(zhí)行的指令。整個(gè)過(guò)程如圖4所示。

圖4 任務(wù)規(guī)劃與重規(guī)劃執(zhí)行過(guò)程Fig.4 Implementation process of mission planning and replanning

4.2 積分時(shí)間實(shí)時(shí)計(jì)算技術(shù)

積分時(shí)間作為敏捷光學(xué)衛(wèi)星TDICCD相機(jī)的關(guān)鍵參數(shù)，其計(jì)算精準(zhǔn)度直接影響衛(wèi)星成像質(zhì)量。敏捷光學(xué)衛(wèi)星成像過(guò)程中姿態(tài)變化靈活，積分時(shí)間也相應(yīng)變化，傳統(tǒng)衛(wèi)星積分時(shí)間計(jì)算模型[8]已無(wú)法滿(mǎn)足精度要求，本文在文獻(xiàn)[8]基礎(chǔ)上對(duì)攝影點(diǎn)地速計(jì)算模型和斜距計(jì)算模型進(jìn)行了改進(jìn)。

4.2.1 攝影點(diǎn)地速模型的改進(jìn)

敏捷光學(xué)衛(wèi)星動(dòng)中成像時(shí)姿態(tài)角速度不為零，因此計(jì)算本體坐標(biāo)系角速度矢量為

(1)

式中：ωn是衛(wèi)星的軌道角速度矢量，ωs是衛(wèi)星姿態(tài)角速度矢量。因此敏捷模式下攝影點(diǎn)地速的計(jì)算公式與文獻(xiàn)[8]中的公式(13)有所區(qū)別：

(2)

式中：ωe是地球角速度矢量，R是地心到目標(biāo)點(diǎn)的矢量，r是地心指向衛(wèi)星的矢徑，H是衛(wèi)星到目標(biāo)點(diǎn)的距離矢量，vr是衛(wèi)星絕對(duì)速度的徑向分量。

4.2.2 斜距模型的改進(jìn)

文獻(xiàn)[8]中斜距的計(jì)算是一個(gè)簡(jiǎn)單粗精度的模型，實(shí)際計(jì)算過(guò)程中須利用地面數(shù)字高程對(duì)斜距進(jìn)行修正，獲得更精準(zhǔn)的斜距值，從而保證積分時(shí)間計(jì)算的精準(zhǔn)性。計(jì)算模型如圖5所示。

在慣性系中，將擬攝影點(diǎn)p′的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到地固系中，通過(guò)數(shù)字高程圖查出當(dāng)前的高程Δh，根據(jù)坐標(biāo)的平移和旋轉(zhuǎn)不改變矢量長(zhǎng)度的特性，對(duì)攝影點(diǎn)斜距進(jìn)行修正，修正公式如式(3)所示。其中Δh是地表數(shù)字高程，α為高程與斜距間的夾角。

(3)

圖5 斜距計(jì)算模型示意圖Fig.5 Calculation model of slant distance

4.3 任務(wù)執(zhí)行自主監(jiān)控技術(shù)

敏捷光學(xué)衛(wèi)星要求支持的任務(wù)數(shù)多，成像模式復(fù)雜，要求應(yīng)急響應(yīng)速度快，導(dǎo)致任務(wù)運(yùn)行過(guò)程中衛(wèi)星出現(xiàn)異常的概率高，要求星上具有任務(wù)執(zhí)行的自主監(jiān)控能力。指令執(zhí)行的自主監(jiān)控過(guò)程如圖6所示。

圖6 指令執(zhí)行的自主監(jiān)控過(guò)程Fig.6 Autonomous monitoring process of instructions execution

由圖6可知，任務(wù)執(zhí)行監(jiān)控的核心是確保任務(wù)期間各分系統(tǒng)的各條指令安全執(zhí)行，因此需要對(duì)每天指令的執(zhí)行效果進(jìn)行實(shí)時(shí)檢查。狀態(tài)采集模塊實(shí)時(shí)采集各分系統(tǒng)的健康狀態(tài)數(shù)據(jù)，結(jié)合星上計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)的判斷規(guī)則庫(kù)，判斷指令是否執(zhí)行正常，如果出現(xiàn)輕度異常，則采用日志方式進(jìn)行記錄，定期通過(guò)事

件報(bào)告下傳地面，便于分析異常原因。如果出現(xiàn)嚴(yán)重異常，則直接進(jìn)入自主安全保護(hù)模式，對(duì)衛(wèi)星載荷實(shí)施安全關(guān)機(jī)操作，衛(wèi)星運(yùn)行在最小功能集，確保衛(wèi)星安全。如果執(zhí)行正常則繼續(xù)下一條指令的執(zhí)行。

5 典型應(yīng)用

基于上述研究成果設(shè)計(jì)的自主任務(wù)管理系統(tǒng)已應(yīng)用于某敏捷遙感衛(wèi)星平臺(tái)，其數(shù)據(jù)流如圖7所示。星上測(cè)控應(yīng)答機(jī)接收地面注入的元任務(wù)后發(fā)送給綜合電子分系統(tǒng)，綜合電子分系統(tǒng)利用這些元任務(wù)數(shù)據(jù)和1553B總線(xiàn)發(fā)來(lái)的各分系統(tǒng)遙測(cè)數(shù)據(jù)(包括姿態(tài)數(shù)據(jù)、軌道數(shù)據(jù)、健康狀態(tài)數(shù)據(jù)等)，采用本文研究的關(guān)鍵技術(shù)完成任務(wù)規(guī)劃、積分時(shí)間計(jì)算、任務(wù)執(zhí)行自主監(jiān)控等自主任務(wù)管理功能，有效滿(mǎn)足了敏捷光學(xué)衛(wèi)星任務(wù)需求。該敏捷光學(xué)衛(wèi)星使用星上自主任務(wù)管理功能與傳統(tǒng)遙感衛(wèi)星使用的系統(tǒng)相比較，結(jié)果見(jiàn)表1。

圖7 某敏捷光學(xué)衛(wèi)星平臺(tái)自主任務(wù)管理數(shù)據(jù)流示意圖Fig.7 Autonomic task management data flow on an optical agile satellite platform

名稱(chēng)使用自主任務(wù)管理的敏捷衛(wèi)星未使用自主任務(wù)管理的傳統(tǒng)衛(wèi)星單軌支持最大任務(wù)數(shù)/個(gè)204任務(wù)約束檢查能力有無(wú)單個(gè)任務(wù)上注數(shù)據(jù)量/字節(jié)40220應(yīng)急任務(wù)快速響應(yīng)能力有無(wú)積分時(shí)間實(shí)時(shí)高頻度計(jì)算能力有無(wú)任務(wù)自主監(jiān)控能力有無(wú)

6 結(jié)束語(yǔ)

高度自主是未來(lái)航天器發(fā)展的一個(gè)重要方向，與以遙控遙測(cè)為主要手段的傳統(tǒng)任務(wù)運(yùn)行管理模式相比，星上自主任務(wù)管理技術(shù)能夠大幅度地提高衛(wèi)星整體應(yīng)用效能，降低地面運(yùn)行管理成本。本文結(jié)合敏捷光學(xué)衛(wèi)星的工作模式分析了敏捷光學(xué)衛(wèi)星星上自主任務(wù)管理系統(tǒng)的特點(diǎn)，提出了自主任務(wù)管理系統(tǒng)應(yīng)包括的主要功能模塊及關(guān)鍵技術(shù)。針對(duì)敏捷光學(xué)衛(wèi)星自主任務(wù)管理任務(wù)模式多樣、信息流控制復(fù)雜的特點(diǎn)，自主任務(wù)管理系統(tǒng)采用分層架構(gòu)設(shè)計(jì)，保障任務(wù)規(guī)劃及指令執(zhí)行的安全有效；考慮到敏捷光學(xué)衛(wèi)星成像時(shí)姿態(tài)角速度不為零以及獲取更精準(zhǔn)的斜距值，對(duì)攝影點(diǎn)地速模型及斜距模型進(jìn)行了改進(jìn)，以保證積分時(shí)間計(jì)算的精準(zhǔn)性；通過(guò)任務(wù)執(zhí)行自主監(jiān)控機(jī)制對(duì)指令執(zhí)行效果進(jìn)行實(shí)時(shí)檢查，最大限度地減少了異常情況對(duì)衛(wèi)星及系統(tǒng)的影響?；陉P(guān)鍵技術(shù)設(shè)計(jì)的任務(wù)自主管理系統(tǒng)已應(yīng)用于某敏捷遙感衛(wèi)星平臺(tái)，有效滿(mǎn)足了敏捷光學(xué)衛(wèi)星單軌多模式多任務(wù)的成像需求。

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(編輯：李多)

Analysis on Key Techniques of Onboard Autonomous Mission Management System of Optical Agile Satellite

ZHU Jianbing WANG Luyuan ZHAO Wei TIAN Hexiang

(Beijing Institute of Spacecraft System Engineering,Beijing 100094,China)

For the features of an agile satellite that has more missions per revolution,more sophisticated imaging mode and faster speed of emergency mission response,a layered architecture design is proposed,using a layered progressive,stepwise refinement way to facilitate the system modular design and effectively reduce the complexity of the implementation. Three key techniques are researched,including the task planning and emergency planning,integration time real-time computing,and autonomous monitoring of the task execution. Autonomous mission management system based on this research result has been applied in a certain agile platform，Experiment shows that the number of image mission improve 500% compared with that of traditional satellite,the system can meet the need of all Chinese agile satellites in the future.

optical agile satellite; onboard autonomous mission management; layered architecture

2016-03-15；

2016-04-05

國(guó)家重大航天工程

朱劍冰，男，工程師，從事敏捷衛(wèi)星自主任務(wù)管理技術(shù)研究工作。Email:xgdzjb@163.com。

V57

A

10.3969/j.issn.1673-8748.2016.04.009