李小娟，汪大寶，于俊慧，袁 珺，楊柳青

基于狀態(tài)動作解耦模型的遙感衛(wèi)星自主操控設(shè)計*

李小娟，汪大寶，于俊慧，袁 珺，楊柳青

（北京空間飛行器總體設(shè)計部 北京 100094）

針對傳統(tǒng)的自主操控方案在應(yīng)對高分辨率綜合遙感衛(wèi)星時操控效能不足的問題，提出一種基于狀態(tài)動作解耦模型的遙感衛(wèi)星自主操控設(shè)計方法。根據(jù)指令的注入頻率不同，采用三類指令完成任務(wù)相關(guān)的載荷操控動作，實現(xiàn)狀態(tài)設(shè)置和指令動作解耦，從而實現(xiàn)減少冗余信息上注、提高上注效率的效果，同時，有效降低地面測試復(fù)雜度。某高分辨率綜合遙感衛(wèi)星的在軌應(yīng)用表現(xiàn)表明：相對于傳統(tǒng)的自主操控方法，上注效率提高80%以上，地面測試復(fù)雜度降低75%，有效提升在軌操控效能。

遙感衛(wèi)星；狀態(tài)-動作解耦模型；自主操控

引 言

隨著遙感衛(wèi)星功能、性能的快速提升，成像模式、姿態(tài)機動、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)傳輸策略越來越復(fù)雜。傳統(tǒng)的基于模板指令序列的操控模式受星地測控時間短、衛(wèi)星操控精細(xì)化程度高等因素的限制，已經(jīng)成為制約遙感衛(wèi)星在軌使用效能的瓶頸[1]。為此，自主任務(wù)管理技術(shù)具有對測控資源依賴低、星載資源使用效率高等優(yōu)點，越來越受到各航天大國的重視。Charmeau和Damiani[2]建立了連續(xù)決策模型，用動態(tài)規(guī)劃算法求解該模型，然而當(dāng)使用約束增加時，規(guī)劃問題將變得非常復(fù)雜。Bensana 和Verfailie[3]建立了整數(shù)線性規(guī)劃模型，該模型能夠?qū)⒍鄶?shù)任務(wù)規(guī)劃設(shè)計的約束考慮進來，但是這種方法的效率不高，信息冗余大。吳保峰[4]等把以往多條獨立的間接指令組成封裝系列指令，星上自動判斷指令的執(zhí)行條件，簡化了衛(wèi)星遙控操作，提高了可靠性，但對于載荷工作模式復(fù)雜的衛(wèi)星，復(fù)雜度會變高。劉洋[5]等采用指令序列上注模式解決衛(wèi)星在軌任務(wù)期間短周期內(nèi)多指令上注的問題，通過增加專用任務(wù)指令和專用任務(wù)調(diào)整指令的方法，減少占用的遙控信道資源，但沒有對遙感衛(wèi)星任務(wù)的指令設(shè)計方法進行定義。當(dāng)前在軌常用模式為地面進行任務(wù)規(guī)劃，生成相應(yīng)的任務(wù)指令發(fā)送至衛(wèi)星，星上執(zhí)行相應(yīng)的動作，在這種模式下，如何簡化衛(wèi)星的操控接口，提高指令注入效率，同時降低用戶的操作風(fēng)險成為自主任務(wù)管理研究的重點，而文獻[2-5]中航天器的載荷單一，且載荷工作模式簡單，均不涉及復(fù)雜遙感衛(wèi)星的在軌操控問題。隨著我國高分辨率對地觀測系統(tǒng)重大專項工作的開展，衛(wèi)星通常搭載多種傳感器，如可見光相機、紅外相機、多光譜成像儀、角位移傳感器、大氣校正儀等，且衛(wèi)星成像分辨率和姿態(tài)機動能力快速提升，工作模式和在軌操控也越來越復(fù)雜[6]?，F(xiàn)有的自主任務(wù)管理技術(shù)面臨多載荷、復(fù)雜工作模式遙感衛(wèi)星時，存在較大局限性，首先，多載荷導(dǎo)致上注信息量成倍增加，由于缺少上注信息優(yōu)化，導(dǎo)致上注效率低；其次，現(xiàn)有的基于指令模版的遙感衛(wèi)星操控方法將載荷工作的所有細(xì)節(jié)都開放給用戶，涵蓋載荷工作的所有動作，一旦使用不當(dāng)，輕則影響用戶任務(wù)成敗，重則引起星上設(shè)備損壞的災(zāi)難性后果；同時，由于載荷控制和成像參數(shù)緊密耦合，多載荷及復(fù)雜工作模式導(dǎo)致指令模版數(shù)量急劇增加，當(dāng)?shù)孛鏈y試或者在軌測試出現(xiàn)某臺設(shè)備故障需要切換至備份時，需要更新所有的指令模版，給用戶的運控系統(tǒng)帶來了極大的工作量。

為此，提出一種基于狀態(tài)動作解耦模型的遙感衛(wèi)星自主操控設(shè)計方法，根據(jù)指令的注入頻率不同，采用三類指令完成任務(wù)相關(guān)的載荷操控動作：衛(wèi)星研制方采用載荷設(shè)備工作狀態(tài)指令完成載荷設(shè)備拓?fù)湓O(shè)置；運控系統(tǒng)采用固定的載荷控制指令完成載荷動作設(shè)置；任務(wù)提出部門根據(jù)任務(wù)目標(biāo)點的特征和載荷組合模式，采用成像參數(shù)設(shè)置指令完成與目標(biāo)特性相容的成像參數(shù)設(shè)置。衛(wèi)星在軌日常運行過程中，運控系統(tǒng)和任務(wù)提出部門通過測控系統(tǒng)上注載荷控制指令和成像參數(shù)設(shè)置指令，載荷指令和成像參數(shù)指令配合完成偵察任務(wù)，在星上載荷設(shè)備異常需要切換設(shè)備狀態(tài)或者調(diào)整設(shè)備工作間的工作時序時，衛(wèi)星研制方通過測控系統(tǒng)上注載荷設(shè)備工作狀態(tài)設(shè)置指令重構(gòu)星上載荷模型，更改載荷控制指令在星上自主生成的指令序列，而無需更改運控系統(tǒng)和任務(wù)提出部門與衛(wèi)星的操控接口。理論分析和在軌應(yīng)用表明該方法能夠適應(yīng)多種載荷的、針對高性能和復(fù)雜工作模式遙感衛(wèi)星的自主操控，對提升衛(wèi)星的自主任務(wù)管理水平有著顯著效果。

1 低軌遙感衛(wèi)星操控特點分析

高分辨率綜合遙感衛(wèi)星是指配備多種載荷，具有高分辨率、高敏捷性、高穩(wěn)定性的低軌遙感衛(wèi)星，通常具備復(fù)雜的衛(wèi)星成像模式、載荷組合模式、星上載荷數(shù)據(jù)處理模式、海量數(shù)據(jù)傳輸策略。它與傳統(tǒng)遙感衛(wèi)星相比，具有運控復(fù)雜、在軌應(yīng)用風(fēng)險大等特點，具體體現(xiàn)在以下幾個方面：

①任務(wù)測控注入效率低：低軌衛(wèi)星過境窗口短，在軌僅5%~10%的時間可在境內(nèi)執(zhí)行測控任務(wù)[7]，由于敏捷成像能力的提升以及衛(wèi)星工作模式越來越復(fù)雜，衛(wèi)星成像能力急劇增加，近三年以來，我國衛(wèi)星的成像任務(wù)能力增長了167%，任務(wù)模板數(shù)增長了三十倍，任務(wù)指令數(shù)增長100%[8]。要求衛(wèi)星每天注入的任務(wù)量由20~30個提升到100~120個左右，現(xiàn)有的任務(wù)測控模式已成為限制衛(wèi)星在軌效能的瓶頸。以我國最近發(fā)射的某綜合型遙感衛(wèi)星為例，通過對147天在軌測試的運行數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，衛(wèi)星能源使用效率不足50%、存儲資源使用效率不足40%、數(shù)傳弧段使用效率不足70%，提高上注效率成為迫在眉睫的問題。

②在軌運行風(fēng)險大：由于多載荷之間控制時序、多工作模式參數(shù)存在制約關(guān)系，導(dǎo)致指令組合模式呈指數(shù)倍增長，不僅地面測試階段難以覆蓋，在軌運行階段用戶使用指令模板操控星上設(shè)備存在安全隱患，一旦使用不當(dāng)，輕則影響用戶任務(wù)成敗，重則引起星上設(shè)備損壞的災(zāi)難性后果。

綜上所述，我們認(rèn)為高分綜合遙感衛(wèi)星操控提升的關(guān)鍵是通過狀態(tài)動作解耦的方式，在保證上注信息量不變的前提下，通過對指令進行重新分類、并優(yōu)化編碼方式，可解決上注數(shù)據(jù)量大、冗余信息多的問題，同時降低在軌運行風(fēng)險。

2 狀態(tài)動作解耦模型設(shè)計

2.1 模型設(shè)計

基于狀態(tài)動作解耦模型的遙感衛(wèi)星自主操控設(shè)計，根據(jù)指令的注入頻率不同，采用三類指令完成任務(wù)相關(guān)的載荷操控動作：首先，衛(wèi)星研制方采用載荷設(shè)備工作狀態(tài)指令完成載荷設(shè)備拓?fù)湓O(shè)置；接著，運控系統(tǒng)根據(jù)任務(wù)規(guī)劃的結(jié)果，采用固化的載荷控制指令完成載荷動作設(shè)置；最后，任務(wù)提出部門根據(jù)任務(wù)目標(biāo)點的特性和載荷組合模式，采用成像參數(shù)設(shè)置指令完成與目標(biāo)特性相容的成像參數(shù)設(shè)置?；跔顟B(tài)動作解耦模型的遙感衛(wèi)星自主操控設(shè)計方法示意圖如圖1所示。

圖1 基于狀態(tài)動作解耦模型的遙感衛(wèi)星自主操控設(shè)計方法

其中，三類指令主要完成的功能以及設(shè)計約束如下所示：

①載荷設(shè)備工作狀態(tài)指令：主要完成星載設(shè)備的主備份切換或者特殊工作模式設(shè)置（如相機暗電平參數(shù)、定標(biāo)參數(shù)設(shè)置等），通過載荷設(shè)備工作狀態(tài)指令可以更改載荷控制指令在星上自主生成的指令，使用頻率很低，僅在衛(wèi)星故障或者調(diào)試時使用，不限制指令碼字長度，采用單指令上注、單指令執(zhí)行模式；

②成像參數(shù)設(shè)置指令：主要用于載荷成像前的參數(shù)設(shè)置，與每次成像目標(biāo)特性和載荷組合模式密切相關(guān)，使用頻率較高，變長碼字編碼，采用塊指令上注、單指令執(zhí)行模式。可將各載荷的不同成像參數(shù)設(shè)置為獨立的成像參數(shù)設(shè)置指令，每個指令都有自己的獨立執(zhí)行時間，同時星務(wù)計算機會將每種載荷成像參數(shù)做為重要數(shù)據(jù)進行保存。任務(wù)提出部門根據(jù)每次任務(wù)的目標(biāo)點特性和載荷使用組合模式選擇需要注入的成像參數(shù)設(shè)置指令，并將其打包為塊指令上注，星務(wù)計算機將塊指令展成單指令，并根據(jù)開始執(zhí)行時刻執(zhí)行，更新載荷成像參數(shù)數(shù)據(jù)區(qū)中相應(yīng)的參數(shù)，若本次任務(wù)的個別參數(shù)和上次任務(wù)相同，則不需要重新注入，成像參數(shù)重要數(shù)據(jù)區(qū)中對應(yīng)參數(shù)仍保持之前的狀態(tài)，在特定時機，星務(wù)計算機會將載荷成像參數(shù)重要數(shù)據(jù)區(qū)中的所有內(nèi)容發(fā)送至載荷智能終端；

③載荷控制指令：主要完成載荷設(shè)備的開關(guān)機以及常規(guī)操作，與載荷組合模式密切相關(guān)，運控系統(tǒng)根據(jù)任務(wù)規(guī)劃的結(jié)果生成，使用頻率最高，可使用4個字節(jié)的最短長度碼字編碼，采用塊指令上注、塊指令執(zhí)行模式。每個任務(wù)對應(yīng)一個載荷控制指令，每個載荷控制指令都有自己的開始執(zhí)行時刻，可將多個任務(wù)的載荷控制指令打包上注，星務(wù)計算機將塊指令展成單個的載荷控制指令，并根據(jù)開始執(zhí)行時刻，由星上自主展成多條單指令，第一條指令的執(zhí)行時刻為載荷控制指令的開始執(zhí)行時刻，后續(xù)指令均按照與第一條指令的相對時間發(fā)送至載荷智能終端。

2.2 設(shè)計流程

在衛(wèi)星研制初期，需根據(jù)衛(wèi)星工作模式對載荷任務(wù)相關(guān)的指令進行設(shè)計，設(shè)計原則如下：

①根據(jù)載荷任務(wù)相關(guān)的指令的用途對指令進行分類：首先根據(jù)各載荷的工作模式，梳理完成載荷工作所需的載荷指令序列，基于狀態(tài)動作解耦模型，識別出成像參數(shù)類以及設(shè)備工作狀態(tài)類指令，將載荷原有的成像參數(shù)指令替換為載荷成像參數(shù)觸發(fā)指令（固定碼字）放入載荷指令序列中，該序列可作為后續(xù)載荷控制指令自主分解并執(zhí)行的依據(jù)；接著，將低軌遙感衛(wèi)星載荷在工作前需要設(shè)置一些參數(shù)，根據(jù)不同參數(shù)上注的頻率不同的原則，將載荷工作前的參數(shù)分為任務(wù)參數(shù)（與每次任務(wù)相關(guān)，用戶需要根據(jù)不同的任務(wù)設(shè)置不同的參數(shù)，如光學(xué)相機的增益與級數(shù)設(shè)置等），成像參數(shù)（只有在特定需求下才需要進行調(diào)整，如包括CCD成像方式（同速、異速）等），軟/硬件故障參數(shù)（只有在故障情況下才需切換），該類指令會在星上收到載荷成像參數(shù)觸發(fā)指令后，由星務(wù)計算機打包重組成載荷原始的成像參數(shù)指令發(fā)送給載荷智能終端；最后，將更改載荷單機主備份、需要通過在軌標(biāo)定獲的參數(shù)而進行的設(shè)置、以及更改星上原有的載荷控制序列這類不常用的操作，設(shè)計為載荷設(shè)備工作狀態(tài)指令。

②對三類指令的格式進行設(shè)計：載荷設(shè)備工作狀態(tài)指令，使用頻率很低，僅在衛(wèi)星故障或者調(diào)試時使用，對載荷設(shè)備工作狀態(tài)指令格式?jīng)]有特殊要求，不限制指令碼字長度，通常采用單指令上注的方式，確保該類指令正確執(zhí)行后，才能進行后續(xù)正常的載荷任務(wù)工作；成像參數(shù)設(shè)置指令，每種類型的成像參數(shù)設(shè)置執(zhí)行都需包含執(zhí)行時刻，由于每個任務(wù)需要上注的成像參數(shù)設(shè)置指令個數(shù)不定，為了減小上注注入數(shù)據(jù)量，可將多個成像參數(shù)設(shè)置指令打包至一個數(shù)據(jù)塊中，星務(wù)計算機接收到該數(shù)據(jù)塊再進行分解及后續(xù)操作；載荷控制指令，主要完成載荷設(shè)備的開關(guān)機以及常規(guī)操作，使用頻率最高，可根據(jù)載荷類型的不同，將一系列同種載荷的動作封裝成指令組／塊的方式，每個載荷控制指令都有自己的開始執(zhí)行時刻，可將多個任務(wù)的多個載荷控制指令打包上注，星務(wù)計算機接收到該數(shù)據(jù)塊再進行分解及后續(xù)操作。

③三類任務(wù)相關(guān)的載荷操控指令在星務(wù)計算機的存儲及約束關(guān)系如下：

星務(wù)計算機開辟相應(yīng)的存儲區(qū)用來保存?zhèn)€載荷的成像參數(shù)：載荷1成像參數(shù)保存至載荷1成像參數(shù)數(shù)據(jù)區(qū)，載荷2成像參數(shù)保存至載荷2成像參數(shù)數(shù)據(jù)區(qū)……載荷成像參數(shù)保存至載荷成像參數(shù)數(shù)據(jù)區(qū)，成像參數(shù)設(shè)置指令對載荷成像參數(shù)數(shù)據(jù)區(qū)中的某一個參數(shù)進行修改。根據(jù)載荷的時序，制定各載荷成像參數(shù)的發(fā)送時間：載荷成像參數(shù)1至載荷成像參數(shù)j（∈[1,]）是在發(fā)送載荷的成像參數(shù)觸發(fā)指令j后發(fā)送，載荷的成像參數(shù)觸發(fā)指令j是與載荷設(shè)備控制相關(guān)的硬件指令，或者是與硬件指令具有確定時序關(guān)系的自定義軟指令。

根據(jù)載荷的控制時序以及載荷間的約束關(guān)系，制定短編碼的載荷1控制指令，載荷2控制指令，……，載荷控制指令，并以有效數(shù)據(jù)輸出時刻為基準(zhǔn)，計算載荷1控制指令，載荷2控制指令，……載荷控制指令發(fā)送時刻的相對時間關(guān)系，并按照指令發(fā)出時間由先而后的順序排序，形成載荷控制指令序列塊。

星務(wù)計算機接收到載荷設(shè)備工作狀態(tài)設(shè)置指令后立即執(zhí)行，不存儲該類指令。

④按照三種類型的不同，星務(wù)計算機采用了三個進程進行處理。成像參數(shù)設(shè)置指令進程負(fù)責(zé)對指令塊進行分解、并按照指令執(zhí)行時刻將指令排序并緩存，定時輪詢，按時間符合執(zhí)行相應(yīng)指令，并對載荷設(shè)置參數(shù)表中相應(yīng)內(nèi)容進行更新，并在接收到觸發(fā)指令后，對載荷參數(shù)重組并發(fā)送至載荷智能終端；載荷控制指令處理進程負(fù)責(zé)對載荷控制指令序列塊進行分解、緩存、輪詢，按時間符合進行順序發(fā)送；載荷設(shè)置工作狀態(tài)進程負(fù)責(zé)按照載荷設(shè)備工作狀態(tài)設(shè)置指令對載荷設(shè)備主備份工作狀態(tài)以及載荷的控制指令序列等進行更新。

2.3 實現(xiàn)方法

實現(xiàn)方法如圖2所示，實現(xiàn)方法具體步驟如下所示：

①任務(wù)接收及分解：星務(wù)計算機接收注入的載荷控制指令塊、成像參數(shù)設(shè)置指令塊或者載荷設(shè)備工作狀態(tài)設(shè)置指令，星務(wù)計算機對指令和指令塊進行校驗，并根據(jù)注入指令類型進行分解，分解為三個進程：成像參數(shù)設(shè)置指令處理進程（步驟②）、載荷控制指令處理進程（步驟③）和載荷設(shè)備工作狀態(tài)設(shè)置指令（步驟④）；

圖2 指令處理流程

②成像參數(shù)設(shè)置指令處理：

a.分解：將數(shù)據(jù)塊中的指令分解為單條的指令，其中載荷（∈[1,]）的設(shè)置指令序列中又包含j個參數(shù)的單指令；將數(shù)據(jù)塊中的指令分解為單條的指令，分解出的每個單載荷成像參數(shù)設(shè)置指令都有自己的執(zhí)行時間；

b.緩存：按照指令執(zhí)行時刻的大小將指令排序并緩存；

c.輪詢：按照一定的時間間隔查詢緩存區(qū)中的指令，判斷是否到達(dá)成像參數(shù)設(shè)置指令的執(zhí)行時刻，若未到時，則維持步驟c；若到時，則執(zhí)行步驟d；

d.更新：星務(wù)計算機會根據(jù)設(shè)置參數(shù)指令的具體內(nèi)容對載荷設(shè)置參數(shù)表中的某一個參數(shù)進行更新；

e.重組：根據(jù)載荷成像參數(shù)設(shè)置指令序列塊中的具體內(nèi)容對星務(wù)計算機中當(dāng)前的載荷參數(shù)重組并更新。

f.觸發(fā)執(zhí)行：星務(wù)計算機發(fā)送成像參數(shù)觸發(fā)指令j后，將載荷的所有參數(shù)發(fā)送至載荷智能終端。

③載荷控制指令處理：

p. 分解：按照載荷分類，將載荷控制指令序列塊分解成載荷1，載荷2，……，載荷的控制指令序列，載荷控制指令（∈[1,]）進一步自主分解為指令1、指令2、……，指令j、指令j，其中指令j是載荷的成像參數(shù)觸發(fā)指令；

q. 緩存：每個載荷的控制指令按照執(zhí)行時刻的大小排序并緩存；

r. 輪詢：按照一定的時間間隔查詢緩存區(qū)中的指令，判斷是否到達(dá)載荷控制指令的開始執(zhí)行時刻，若未到時，則維持步驟r；若到時，則執(zhí)行步驟s；

s. 定時執(zhí)行：依次執(zhí)行載荷控制序列塊中的指令，同時檢查載荷控制指令的類型，如果為載荷的成像參數(shù)觸發(fā)指令j，則將載荷的參數(shù)1、參數(shù)2、……、參數(shù)j一同發(fā)送至載荷智能終端；

④載荷設(shè)備工作狀態(tài)設(shè)置指令：

若需要更改載荷設(shè)備工作狀態(tài)，則需要衛(wèi)星方使用載荷設(shè)備工作狀態(tài)設(shè)置指令進行更改，包括切換載荷設(shè)備主備份工作狀態(tài)，設(shè)置衛(wèi)星設(shè)備最佳工作狀態(tài)參數(shù)，設(shè)置載荷（∈ [1,]）的控制指令序列，載荷設(shè)備工作狀態(tài)設(shè)置指令更改的是載荷控制指令在星上自主展開生成的載荷控制指令序列，運控系統(tǒng)通過測控系統(tǒng)上注的載荷控制指令仍不變，即該更改不影響開放給用戶的操控接口，不會影響地面運控系統(tǒng)的使用方式。

3 在軌應(yīng)用效果

本方案已應(yīng)用于高分辨綜合遙感衛(wèi)星。衛(wèi)星裝載可見光相機、多光譜成像儀、角位移傳感器、大氣校正儀，采用490km高度太陽同步軌道，通過在軌表現(xiàn)可知，本方案對操控效率具有明顯的提升作用。

①將載荷任務(wù)相關(guān)指令按照注入頻率進行分類，并且高頻率應(yīng)用指令采用短編碼、低頻率應(yīng)用指令長編碼，在確保任務(wù)信息量的前提下，大大提高上注效率。載荷控制指令采用4字節(jié)短編碼方式，避免了傳統(tǒng)操控模式每次任務(wù)多達(dá)80%冗余信息量，同時，載荷參數(shù)設(shè)置指令也可根據(jù)每次任務(wù)實際需求進行設(shè)置，避免了重復(fù)注入的缺點，提高了參數(shù)設(shè)置的靈活性；

②將載荷工作的細(xì)節(jié)信息都提前固化在星務(wù)計算機中，需要更改時，衛(wèi)星方通過載荷設(shè)備工作狀態(tài)設(shè)置指令進行修改，降低了用戶操控的風(fēng)險；

③降低地面及在軌測試的復(fù)雜度，使用傳統(tǒng)的指令模版操控模式，指令模版中包含載荷開關(guān)機、參數(shù)設(shè)置等指令，考慮到載荷設(shè)備之間主備各種交叉組合，針對特定工作模式至少需要有全主份、主備、備主和全備份四種組合的指令模版，采用文中模型，將更多的細(xì)節(jié)固化在星上，通過載荷設(shè)備工作狀態(tài)指令改變星上固化的載荷設(shè)備狀態(tài)，開放給用戶的載荷控制指令無需關(guān)心星上設(shè)備狀態(tài)，僅需考慮全主份的載荷狀態(tài)即可。

同時，使用該種操控方法，還可以提高衛(wèi)星的應(yīng)急響應(yīng)能力，當(dāng)目標(biāo)點參數(shù)發(fā)生變化時，只需刪除舊的載荷成像參數(shù)、注入新的載荷成像參數(shù)即可，而不用重新上注載荷控制信息。

4 結(jié)束語

本文分析了制約高分辨率綜合遙感衛(wèi)星使用效能的主要因素，提出了一種基于狀態(tài)動作解耦模型的遙感衛(wèi)星自主操控方法。經(jīng)過飛行驗證，有效提高了衛(wèi)星的上注效率、操控靈活性，降低了測試復(fù)雜程度。相對于傳統(tǒng)的操控方法，上注效率提高了80%以上，同時極大降低地面測試復(fù)雜度。

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Design of autonomous commands for remote sensing satellite based on state-action decoupling model

LI Xiaojuan, WANG Dabao, YU Junhui, YUAN Jun, YANG Liuqing

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

A design of autonomous commands for remote sensing satellite based on state-action decoupling model is proposed in this paper, with the purpose of improving the traditional insufficient handing efficiency for controlling the high-resolution remote sensing satellite automatically. Three kinds of commands are adopted to complete the task-related load control action, according to the difference of command’s use frequencies, to achieve the decoupling of state-action. With the design of autonomous referred to in this paper, the proportion of redundant information in the whole commands injected to the satellite is reduced significantly, the injection commands effectiveness to satellite is improved effectively, and the complexity of ground comprehensive test is reduced. The performance of the certain high-resolution remote sensing satellite on-orbit shows that, with autonomous commands based on state-action decoupling model, the injection commands effectiveness is reduced by 80% and the complex of ground comprehensive test is reduced by 75%, compared to the traditional design of commands.

Remote sensing satellite; State-action decoupling model; Autonomous commands

V474.2

A

CN11-1780(2019)05-0061-06

Email:ycyk704@163.com TEL:010-68382327 010-68382557

高分辨率對地觀測系統(tǒng)重大專項青年創(chuàng)新基金支持項目（GFZX04060103）

2019-06-12

李小娟 1986年生，碩士，工程師，主要研究方向為衛(wèi)星數(shù)據(jù)系統(tǒng)總體設(shè)計。

汪大寶 1982年生，博士，高級工程師，主要研究方向為衛(wèi)星總體設(shè)計。

于俊慧 1988年生，碩士，工程師，主要研究方向為星務(wù)計算機軟件開發(fā)。

袁 珺 1986年生，碩士，工程師，主要研究方向為星務(wù)計算機軟件開發(fā)。

楊柳青 1984年生，碩士，工程師，主要研究方向為星務(wù)計算機軟件開發(fā)。