敏捷光学卫星自主任务管理系统关键技术分析

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1、V01．25No．4航天器工程第25卷第4期54SPACECRAFTENGINEERING2016年8月敏捷光学卫星自主任务管理系统关键技术分析朱剑冰汪路元赵魏田贺祥(北京空间飞行器总体设计部，北京100094)摘要针对敏捷光学卫星单轨任务数多，成像模式复杂，应急任务响应速度要求快的特点，提出了一种自主任务管理系统分层架构设计，采用分层递进、逐步细化的方式，便于系统模块化设计和有效降低软件实现的复杂度。文章研究了任务规划与应急重规划、积分时间实时计算、任务执行自主监控3项关键技术，基于此研究成果设计的自主任务管理系统已应用于某敏捷遥感卫星平台，试验结果表明：星上使用自主任务管理

2、系统后，支持成像任务数量提升了5倍，可以有效满足我国后续新型遥感卫星的任务需求。关键词敏捷光学卫星；星上自主任务管理；分层架构中图分类号：V57文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1673—8748．2016．04．009AnalysisonKeyTechniquesofOnboardAutonomousMissionManagementSystemofOpticalAgileSatelliteZHUJianbingWANGLuyuanZHAOWeiTIANHexiang(BeijingInstituteofSpacecraftSystemEngineering

3、，Beijing100094，China)Abstract：Forthefeaturesofanagilesatellitethathasmoremissionsperrevolution，moresophis—ticatedimagingmodeandfasterspeedofemergencymissionresponse，alayeredarchitecturede—signisproposed，usingalayeredprogressive，stepwiserefinementwaytofacilitatethesystemmodulardesignandeffect

4、ivelyreducethecomplexityoftheimplementation．Threekeytech—niquesareresearched，includingthetaskplanningandemergencyplanning，integrationtimereal—timecomputing，andautonomousmonitoringofthetaskexecution．Autonomousmissionmanage—mentsystembasedonthisresearchresulthasbeenappliedinacertainagileplatfo

5、rm，Experimentshowsthatthenumberofimagemissionimprove500％comparedwiththatoftraditionalsatel—lite，thesystemcanmeettheneedofa11Chineseagilesatellitesinthefuture．Keywords：opticalagilesatellite；onboardautonomousmissionmanagement；layeredarchitecture1引言随着航天技术的不断进步，卫星对地成像从传统的单自由度被动推扫成像，向滚动、俯仰、偏航三轴都可

6、自由变化的主动推扫成像发展，卫星成像效率和成像数量都有较大提高，这类新型成像卫星国际上称为敏捷光学卫星(OpticalAgileSatellite)，典型的包括美国的“世界观测”(WorldView)卫星、法国的昴宿星(Pleiades)、英国的TopSat卫星等。传收稿日期：2016—03—15；修回日期：2016—04—05基金项目：国家重大航天工程作者简介：朱剑冰，男，工程师，从事敏捷卫星自主任务管理技术研究工作。Email：xgdzib@163．com。第4期朱剑冰等：敏捷光学卫星自主任务管理系统关键技术分析统的“地面规划、星上执行”的卫星管控模式已无法适应敏捷光学卫星

7、单轨多模式多任务的成像需求，因此各航天大国都在开展卫星自主任务管理技术的研究，美国国家航空航天局(NASA)在地球观测一1(EO—1)卫星的基础上，先后开发了ASPEN[11和CASPER_21两大卫星任务规划系统，ASPEN能够针对任务层次的观测目标，自动生成EO一1卫星指令层次的每日工作计划，CASPER则提出一种实时重规划机制，系统能够基于固定的时间步长或事件步长采集系统的实时状态和新的目标，并在此实时信息的基础上进行必要的重规划；欧洲航天局(ESA)支持的星上自主计划(PROBA)[