本发明涉及一种在轨飞行器的任务管理的混合控制方法，属于在轨飞行器任务管理技术领域。
背景技术：
长时间的在轨飞行器需要根据试验需要执行相关操作，目前通常通过两种方式实现。一种为根据定时器计时按照设备自身装订的程序开展，另一种在测控区内接收地面发送上行的遥控指令开展。
第一种方法的缺点在于人工无法干预在轨任务的执行情况，无法取消、提前或推迟执行任务；第二种方法的缺点在于遥控指令受到上行通道的限制，如果不在测控区或上行链路出现异常，将导致任务无法及时开展。
技术实现要素：
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种在轨飞行器的任务管理的混合控制方法，解决了单一控制方式下存在的突发状况难以干预或过于依赖上行遥控通道的缺陷，通过基于唯一性原则的优化策略确保两种控制方式互不冲突，显著提高了在轨任务管理的灵活性与可靠性。
本发明的技术解决方案是：
一种在轨飞行器的任务管理的混合控制方法，步骤如下：
(1)将自动方式进行在轨试验任务管理的试验程序写入在轨飞行器的控制器中；
(2)根据试验任务要求判断在轨飞行器是否需要重新装订定时参数，如果需要从新装订，则地面控制台发送数据包重写试验定时开始时间，在轨飞行器接收起飞信号，进入在轨飞行状态之后进入步骤(3)；如果不需要从新装订，则直接接收起飞信号，进入在轨飞行状态之后进入步骤(3)；
(3)判断在轨飞行器在轨飞行时，是否在定时时间到达之前收到地面发送的载荷加电信号，如果在定时时间到达之前收到该信号，则通过手动方式进行在轨试验任务管理；如果在定时时间到达之前没有收到该信号，则等待，直到达到了定时时间，则通过自动方式进行在轨试验任务管理；在进行自动方式的在轨试验任务管理过程中，如果在轨飞行器收到地面发送的载荷断电信号，则通过手动方式进行干预。
所述步骤(3)定时时间是指地面装订的在轨试验开始的时间。
所述载荷加电信号是指给在轨飞行器的有效载荷进行加电的信号，使得有效载荷进入工作状态，以进行在轨试验。
所述通过手动方式进行在轨试验任务管理，具体为：
(4.1)取消自动方式的在轨试验任务管理，根据试验任务要求判断是否开始手动在轨试验，如果开始在轨试验，则进入步骤(4.2)；否则，地面发送载荷断电指令，控制载荷断电；
(4.2)地面发送试验启动指令，载荷开始进行在轨试验，将遥测信息传送回地面，地面根据所述遥测信息判断在轨试验是否完成，完成后地面发送载荷断电指令，控制载荷断电。
所述通过自动方式进行在轨试验任务管理，具体为：
(5.1)在轨飞行器的控制器根据所述自动方式进行在轨试验任务管理的试验程序，发送试验启动指令给载荷；
(5.2)控制器判断是否在发送试验启动指令后1s内收到载荷的应答，如果收到应答，则进入步骤(5.3)，如果没收到应答，则再次发送试验启动指令给载荷，如果发送试验启动指令的次数超过3次，则令载荷进行断电重启操作，返回步骤(5.1)；
(5.3)进行在轨试验，将遥测数据传送给地面，在轨试验完成后，载荷给控制器发送试验已完成指令；
(5.4)控制器收到所述试验已完成指令之后，给载荷返回收到指令确认信息，之后判断是否到达预定试验时间，直到达到所述预定试验时间，控制器发送载荷断电指令，控制载荷断电。
所述步骤(5.2)中令载荷进行断电重启操作仅进行一次，如果断电重启一次之后，控制器发送试验启动指令的次数超过3次，仍然没收到应答，则直接结束在轨试验任务。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
(1)本发明首次采用时序控制与遥控控制相结合的在轨任务混合控制方式，解决了单一控制方式下存在的突发状况难以干预或过于依赖上行遥控通道的缺陷，通过基于唯一性原则的优化策略确保两种控制方式互不冲突。
(2)本发明首次采用箭地诸元装订或在轨接受天基指令实现任务流程实时重构，灵活性强；
(3)本发明可应用于短期或长期在轨的飞行器任务管理，具备灵活性强、可靠性强的特点。有利于在轨飞行器更好的执行空间试验任务，混合控制理念方法也可适用于其他行业任务管理流程的实现。
附图说明
图1为本发明方法流程图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行进一步的详细描述。
目前在轨飞行器任务管理技术存在以下几点缺陷：
1、可靠性不足，在任务执行过程中如出现通信异常等问题可能导致任务没有正确执行；
2、灵活性不足，依靠装订程序开展试验，程序烧写后难以再进行更改；
3、在轨任务管理存在过于依赖人工操作或人工难以干预两种极端情况。
本发明针对上述情况，提出了一种在轨飞行器的任务管理的混合控制方法，使得在轨飞行器可根据自身程序定时开展试验，试验定时开始的时间可以通过上传数据包进行更改；在任务开展的过程中通过握手协议、三次重传、异常断电重启、任务联锁等手段提高可靠性。除自身程序外，设备在轨期间接收地面经上行的遥控指令，可以取消、中止或推迟开展试验。
如图1所示，本发明混合控制方法包括如下步骤：
一种在轨飞行器的任务管理的混合控制方法，其特征在于步骤如下：
(1)将自动方式进行在轨试验任务管理的相关试验程序烧写入在轨飞行器的控制器中，本方法使用基于单片机的数字电路实现任务管理功能，内置定时器，任务以载荷加电为起始点，依次按照通信协议进行信息交互，任务完成后载荷断电；
(2)在射前，根据试验任务要求判断在轨飞行器是否需要重新装订定时参数，如果需要重新装订，则通过地面控制台经箭地串口向在轨飞行器的控制器发送装订数据包，控制器对数据包进行解析后，对各次在轨试验任务的起始时间进行相应的更改。最新装订的定时参数保存在eeprom中，掉电后数据不清除。如不需要重新装订参数，则不进行该项操作。此后，在轨飞行器接收起飞信号，进入在轨飞行状态之后进入步骤(3)；
(3)判断在轨飞行器在轨飞行时，是否在定时时间到达之前收到地面经天基上行通道发送的载荷加电信号遥控指令，定时时间是指地面最后一次装订的数据包中的在轨试验开始的时间。如果在定时时间到达之前，在轨飞行器控制器收到了天基发送的遥控指令，按照门控、时钟提取相应的数据，数据通过fpga程序中的串并转化存放在ram中，当数据长度大于1帧时就会产生中断，cpu软件通过读取中断，读取ram中数据的地址，读取的数据按照软件协议进行解析，如果满足软件协议则执行下一步操作，否则将该帧丢弃，等待下一帧数据，若按照软件协议解析后，判断该信号为对应的载荷加电指令，则将载荷加电对应的输出管脚电平置为高电平，接通对应供配电电路的mos管接通，实现载荷加电，同时取消尚未开展的定时自动试验流程，通过手动方式进行在轨试验任务管理；如果在定时时间到达之前没有收到该信号，则等待，直到达到了定时时间，则通过自动方式进行在轨试验任务管理；在进行自动方式的在轨试验任务管理过程中，如果在轨飞行器收到地面发送的载荷断电信号，则结束自动试验流程，实现手动方式进行干预。手动指令仅影响当前的任务流程，此后的试验任务流程仍默认按照自身程序定时开展。
通过手动方式进行在轨试验任务管理，具体为：
(a)取消自动方式的在轨试验任务管理，根据试验任务要求判断是否开始手动在轨试验，如果开始在轨试验，则进入步骤(b)；否则，地面发送载荷断电指令，控制器在对指令包进行解析后，将载荷断电对应的输出管脚电平置为高电平，断开对应供配电电路的mos管接通，实现载荷断电；
(a)地面测试人员经天基上行通道发送试验启动遥控指令，控制器在对指令包进行解析后，通过与载荷间的同步422串口向开展试验的载荷发送指令并接收回令，开始进行在轨试验，通过下行遥测通道将发出的指令信息和接收的回令信息传送回地面，地面测试人员根据所述遥测信息判断在轨试验是否完成，完成后地面经天基上行通道发送载荷断电指令，控制载荷断电。
通过自动方式进行在轨试验任务管理，具体为：
(aa)在轨飞行器的控制器根据自身单片机中烧写的程序进行在轨试验任务管理的试验程序，按试验步骤发送相应试验的试验启动指令给载荷，并接收载荷端返回的回令，判断试验流程是否正常开展；
(bb)控制器判断是否在发送试验启动指令后1s内收到载荷的应答，载荷回令中的数据内容帧应与指令的数据内容帧一致，如果收到应答，则进入步骤(cc)，如果没收到应答，则立即再次发送试验启动指令给载荷，如果发送试验启动指令的次数超过3次，则控制器将载荷断电对应的输出管脚电平置为高电平，对载荷进行断电操作，等待5s后，再将加电对应的输出管脚电平置为高电平，对载荷进行加电操作，此后延时10s返回步骤(aa)；
载荷进行断电重启操作仅进行一次，如果断电重启一次之后，控制器发送试验启动指令的次数超过3次，仍然没收到应答，则直接结束在轨试验任务，判断此次试验失败。
(cc)进行在轨试验，控制器与载荷对象进行任务指令的交互时，所有指令仍采取三次重传机制，若发出指令在1s内未收到相应的回令，则再次发送指令，连续三次仍未收到回令则判断对象设备异常，不再发送，但不再进行断电重启操作，试验流程终止。试验过程中，控制器将自身发出的指令与收到的回令均作为遥测数据传送给地面，在轨试验完成后，载荷自动给控制器发送试验已完成指令；
(dd)控制器在收到所述试验已完成指令之后，给载荷返回收到指令确认信息，之后判断是否到达控制器的单片机程序中所预定试验时间，直到达到所述预定试验时间，将载荷断电对应的输出管脚电平置为高电平，断开对应供配电电路的mos管接通，控制载荷断电。
实施例：
以在轨飞行器控制电磁防护装置共开展5次试验任务为例。对具体实施方案进行介绍。
(1)发射前，测试人员根据任务要求，需要重新装订电磁试验的定时开始时间，定时参数由地面设备发出，经箭地串口以数据方式上传至在轨飞行器控制器的e2prom中。控制器接收到上传数据后需回传已装订的参数并由地面进行校核比对，如果校验错误进行重传。数据上传后设备掉电不清除。需要通过数据包装订的参数如0所示。地面控制设备经箭地串口发送数据包，其中b1为最高字节。
表1地面上传装订数据帧格式
完成装订后，在轨飞行器等待接收起飞信号，收到信号后，开始计时。
(2)进入在轨飞行状态，地面测试人员决定通过发送上行指令取消电磁防护装置一号试验，该试验射前装订的定时开始时刻为499s，因此，需要在499s前，通过测量系统经天基上行通道发送遥控指令。
遥控帧格式详见0，发送顺序先传高字节，再传低字节，高位先传，低位后传，定义b1为最高字节，b12为最低字节，共计96bit。
表2地面经上行通道发送的遥控帧格式
上行指令包括“允许试验预令”“载荷立即加电指令”“载荷立即断电指令”“载荷定时断电指令”以及“n号试验启动指令”。所有指令均在收到“允许试验预令”后的指定时间内有效，超时则不予以执行，避免可能应信号干扰导致误收指令。不同指令对应的指令内容如0所示。
表3地面经上行通道发送的遥控指令类型
在定时时刻开始前，依次发送指令内容为“a500”和“a55a”的两条指令，则实现电磁防护装置加电，同时取消尚未开展的电磁防护一号试验自动程序。此后，再在合适的实际，经上行通道发送指令“电磁防护装置1号试验立即启动动令”(aa71)，手动开展电磁1号试验。
在试验过程中，在轨飞行器与电磁防护装置载荷按0中的数据帧格式开展信息交互。指令与回令的数据区内容如0、0所示。
表4在轨飞行器与载荷之间指令/回令帧格式
表5在轨飞行器向电磁防护装置发送指令数据区定义
表6电磁防护装置向在轨飞行器发送回令数据区定义
电磁防护装置的在轨飞行任务管理包括火工品点火操作，通过火工品起爆实现热电池的激活。在轨飞行器控制器向电磁防护发送“电磁1号试验启动”指令(aa8e)，载荷收到该指令，向控制器回复“电磁1号试验已启动”(aa8e)。收到该指令后，控制器执行火工品点火指令，并向电磁防护装置发送“1号热电池已激活”指令(aa71)，载荷对象收到该指令，向控制器回复“收到1号电池已激活”(aa71)。接下来，电磁防护装置按自身流程开展一号试验，完成此次试验后向控制器发送“电磁1号试验已完成”指令(aa00)，控制器收到该指令，向载荷对象回复“收到电磁1号试验已完成”(aa00)，并根据自身程序中设置的定时时间，执行电磁防护装置断电，完成一次试验任务的管理。整个试验过程中，指令与回令均作为遥测数据下传至地面，测试人员可以实时观察试验的进行状态，在必要时可通过发送“电磁防护装置控制单元立即断电动令”(aab2)，终止试验流程。
故障处理机制如下：若发送端在1s内未接收到回复确认信息，则进行指令重发，重发采用3遍重传机制。即：再发送一次，1s内收到回复，则进入正常流程；1s内未收到回复，则再发送一次；1s内收到回复，则进入正常流程；1s内还未收到回复，则不再发送。对于“n号试验启动”类型的指令，三次重传失败后，控制器为电磁防护装置断电，延时5s再加电(断电重启只进行一次)。重新上电后，延时10s后重新进入发送/回复流程。
针对本次试验任务，设置了不同试验任务之间的连锁关系。当控制器向电磁防护装置发出“2号试验启动”指令并收到相应回令的300s后，若仍未收到电磁防护装置发来的“2号试验已完成”回令，则判断2号试验开展失败，控制器为电磁防护装置执行断电操作，延时5s后重新上电，上电延时10s后继续按照自动流程开展电磁3号试验。并且，当电磁5号试验的定时时刻到达时，按照自身装订的程序开展5号试验。若在规定的300s时间内收到“2号试验已完成”回令，则判断2号试验开展成功，继续开展电磁3号试验，同时取消尚未开展的电磁5号试验。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。