本發(fā)明涉及一種基于層級(jí)組合式變構(gòu)型航天器信息總線控制系統(tǒng)，屬于跨航天器的系統(tǒng)功能重構(gòu)設(shè)計(jì)。

背景技術(shù)：

1、單航天器是單一飛行器在軌飛行，不涉及到組合式多航天器數(shù)據(jù)管理，航天器一般是通過(guò)兩個(gè)飛行器在軌組裝形成的組合體航天器，該種組合式多航天器由固定且明確的主動(dòng)飛行器和被動(dòng)飛行器組成，通過(guò)特定的對(duì)接口交會(huì)對(duì)接形成兩航天器的組合體。該類型多航天器組合體具有航天器種類明確、組合體構(gòu)型單一且不可擴(kuò)展的特點(diǎn)，同時(shí)，在軌飛行期間無(wú)法實(shí)現(xiàn)組合體功能在主動(dòng)飛行器和被動(dòng)飛行器間的切換及重構(gòu)。

2、當(dāng)前航天器的功能、規(guī)模、類型等方面呈現(xiàn)出多樣化特點(diǎn)，單航天器可通過(guò)在軌交會(huì)對(duì)接、組裝建造等手段形成規(guī)模更龐大、功能更復(fù)雜、構(gòu)型更多變的組合體航天器，該種組合式多航天器往往具有航天器種類多、組合體構(gòu)型多變且不明確的特點(diǎn)，組合體構(gòu)型會(huì)隨著航天器的數(shù)量、類型、?？课恢貌煌休^大變化。為了適應(yīng)航天器種類多且構(gòu)型多變的特點(diǎn)，該類型組合式多航天器的組合體數(shù)據(jù)管理需要解決多航天器間的自主組網(wǎng)難題。同時(shí)，為了避免該類型航天器組合體功能由各航天器功能的簡(jiǎn)單集合形成，以實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)后組合體的功能融合，需要解決該類型組合體跨航天器的系統(tǒng)重構(gòu)問題。

3、目前的組合式多航天器組合體數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)及方法僅能夠解決航天器種類明確、組合體構(gòu)型單一且不可擴(kuò)展的航天器數(shù)據(jù)管理問題，但是無(wú)法解決多類型航天器、多在軌變化構(gòu)型、頻繁對(duì)接分離、可靈活擴(kuò)展的多航天器自主組網(wǎng)及重構(gòu)等組合體數(shù)據(jù)融合管理問題。同時(shí)，民用領(lǐng)域組網(wǎng)重構(gòu)主要針對(duì)特定網(wǎng)絡(luò)類型而采取的相應(yīng)組網(wǎng)方式，無(wú)法解決航天器不同類型、不同數(shù)據(jù)體制、頻繁分離對(duì)接且在軌構(gòu)型多變下特性下的組合式多航天器自主組網(wǎng)及重構(gòu)難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：針對(duì)目前現(xiàn)有技術(shù)中，航天器在軌組裝建造中在不同組合體構(gòu)型下的多航天器間的自主組網(wǎng)及組網(wǎng)后功能重構(gòu)難以實(shí)現(xiàn)的問題，提出了一種基于層級(jí)組合式變構(gòu)型航天器信息總線控制系統(tǒng)。

2、本發(fā)明解決上述技術(shù)問題是通過(guò)如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的：

3、一種基于層級(jí)組合式變構(gòu)型航天器信息總線控制系統(tǒng)，包括組合體層總線子系統(tǒng)、艙段層總線子系統(tǒng)、航天器分系統(tǒng)總線子系統(tǒng)；

4、組合體層總線子系統(tǒng)，對(duì)各航天器發(fā)送的或發(fā)送至各航天器的不同數(shù)據(jù)，根據(jù)各航天器數(shù)據(jù)體制進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換及綜合管控，對(duì)各航天器組成的組合體間的數(shù)據(jù)交互提供總線支持以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)體制不同的航天器間數(shù)據(jù)通信；

5、艙段層總線子系統(tǒng)，根據(jù)航天器組合體中航天器分系統(tǒng)的數(shù)量規(guī)模設(shè)置各航天器內(nèi)部艙段總線，接收組合體層總線子系統(tǒng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后的通信數(shù)據(jù)，于艙段總線內(nèi)實(shí)現(xiàn)各航天器內(nèi)部中斷的數(shù)據(jù)通信及管控；

6、航天器分系統(tǒng)總線子系統(tǒng)，根據(jù)各航天器內(nèi)部分系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的終端數(shù)量各航天器分系統(tǒng)內(nèi)部的分系統(tǒng)總線，接收艙段層總線子系統(tǒng)下傳的通信數(shù)據(jù)，于分系統(tǒng)總線內(nèi)實(shí)現(xiàn)各航天器分系統(tǒng)的所有終端的數(shù)據(jù)通信及管控。

7、所述組合體層總線子系統(tǒng)包括各?？亢教炱鳌⒅骺睾教炱?，各航天器內(nèi)均設(shè)置有航天器數(shù)據(jù)管理裝置，用于與其他異構(gòu)航天器間的數(shù)據(jù)體制轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)信息交互，并對(duì)所有數(shù)據(jù)信息進(jìn)行管控；

8、主控航天器，采用預(yù)設(shè)層數(shù)1553b總線拓?fù)湓O(shè)計(jì)形成組合體層總線，各層總線支持兩個(gè)航天器在軌?？考皵?shù)據(jù)管控，主控航天器的航天器數(shù)據(jù)管理裝置對(duì)所有組合體層總線的并網(wǎng)處理并對(duì)各組合體層總線進(jìn)行總控，主控航天器同時(shí)支持兩個(gè)異構(gòu)航天器并網(wǎng)控制；主控航天器包括兩種控制狀態(tài)，分別為無(wú)?？亢教炱鞯目偩€終端電阻控制狀態(tài)、有?？亢教炱鞯膶?duì)應(yīng)接口控制狀態(tài)；

9、?？亢教炱?，包括數(shù)據(jù)體制與主控航天器相同的航天器、數(shù)據(jù)體制與主控航天器不同的航天器，均由主控航天器管控，數(shù)據(jù)體制與主控航天器相同的航天器?？亢笈c主控航天器形成組合體，?？亢教炱鞯臄?shù)據(jù)管理裝置直接并網(wǎng)至組合體層總線內(nèi)并作為總線終端；

10、數(shù)據(jù)體制與主控航天器不同的航天器停靠后與主控航天器形成組合體，?？亢教炱鞯臄?shù)據(jù)管理裝置間接并網(wǎng)至組合體層總線內(nèi)并作為總線終端。

11、所述航天器組合體的數(shù)據(jù)管理裝置均有且只有一個(gè)總線地址，通過(guò)主控航天器組合體的主控航天器組合體唯一總線地址巡檢及識(shí)別，由主控航天器實(shí)現(xiàn)對(duì)組合體不同航天器構(gòu)型下的各類型航天器的自主識(shí)別及自主數(shù)據(jù)管控。

12、所述主控航天器、?？亢教炱鏖g進(jìn)行直接并網(wǎng)或間接并網(wǎng)時(shí)，主控航天器數(shù)據(jù)管理裝置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)主控航天器上各對(duì)接口的對(duì)接標(biāo)志，對(duì)接標(biāo)志根據(jù)?？亢蠼M合體構(gòu)型的增減情況，于無(wú)對(duì)接航天器狀態(tài)、有對(duì)接航天器狀態(tài)之間進(jìn)行變換。

13、所述主控航天器數(shù)據(jù)管理裝置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到任意對(duì)接口的對(duì)接標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生變化后，將主控航天器的控制狀態(tài)切換為有?？亢教炱鞯膶?duì)應(yīng)接口控制狀態(tài)，并巡檢當(dāng)前對(duì)接口的直接并網(wǎng)總線和間接并網(wǎng)總線，通過(guò)新增的總線終端地址實(shí)現(xiàn)對(duì)新?？亢教炱鞯淖灾髯R(shí)別，獲取新?？亢教炱鞯慕M合體構(gòu)型要素，包括對(duì)接口位置、對(duì)接總線類型及級(jí)別、航天器類型。

14、當(dāng)存在新?？亢教炱鲿r(shí)，在直接并網(wǎng)、間接并網(wǎng)條件下均新增新?？亢教炱鞯臄?shù)據(jù)管理裝置地址作為新增總線終端地址；

15、通過(guò)新增的總線終端地址實(shí)現(xiàn)對(duì)新?？亢教炱鞯淖灾髯R(shí)別后，若自主識(shí)別結(jié)果為新?？亢教炱魍ㄟ^(guò)任一條組合體總線與主控航天器實(shí)現(xiàn)直接并網(wǎng)，則以主控航天器的數(shù)據(jù)管理裝置通過(guò)當(dāng)前組合體總線與新?？亢教炱鞯臄?shù)據(jù)管理裝置進(jìn)行自主通信，以實(shí)現(xiàn)航天器組合體對(duì)新?？亢教炱鞯淖赃m應(yīng)組網(wǎng)。

16、通過(guò)新增的總線終端地址實(shí)現(xiàn)對(duì)新?？亢教炱鞯淖灾髯R(shí)別后，若自主識(shí)別結(jié)果為新?？亢教炱魍ㄟ^(guò)任一條組合體總線與主控航天器實(shí)現(xiàn)間接并網(wǎng)，則以主控航天器的數(shù)據(jù)管理裝置通過(guò)當(dāng)前組合體總線、主控航天器的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換裝置與新停靠航天器的數(shù)據(jù)管理裝置進(jìn)行自主通信，以實(shí)現(xiàn)航天器組合體對(duì)新?？亢教炱鞯淖赃m應(yīng)組網(wǎng)。

17、航天器組合體對(duì)新?？亢教炱鞯淖赃m應(yīng)組網(wǎng)完成后，通過(guò)主控航天器的數(shù)據(jù)管理裝置實(shí)現(xiàn)航天器組合體的組合體構(gòu)型及控制狀態(tài)的確定，于調(diào)整后組合體構(gòu)型及控制狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)航天器組合體的整體數(shù)據(jù)管控。

18、所述航天器組合體通過(guò)動(dòng)態(tài)管理策略進(jìn)行控制實(shí)現(xiàn)組合體功能重構(gòu)，任一航天器?？亢?，航天器組合體由主控航天器的單器模式轉(zhuǎn)換為主控航天器與新停靠航天器的兩器組合體模式，完成航天器組合體動(dòng)態(tài)重構(gòu)；當(dāng)前航天器撤離后，航天器組合體由兩器組合體模式重新切換為單器模式；

19、當(dāng)雙航天器同時(shí)完成?？亢?，航天器組合體由主控航天器的單器模式轉(zhuǎn)換為主控航天器與新?？亢教炱鞯娜鹘M合體模式，完成航天器組合體動(dòng)態(tài)重構(gòu)；當(dāng)任一新?？亢教炱鞒冯x后，航天器組合體由三器組合體模式轉(zhuǎn)換為主控航天器與未撤離的?？亢教炱鞯膬善鹘M合體模式。

20、當(dāng)主控航天器的數(shù)據(jù)管理裝置失效時(shí)，組合體工作模式由三器組合體模式轉(zhuǎn)換為切換為主控航天器安全模式，通過(guò)總線動(dòng)態(tài)管理策略，實(shí)現(xiàn)主控航天器到任一?？亢教炱鞯膭?dòng)態(tài)重構(gòu)；當(dāng)主控航天器的數(shù)據(jù)管理裝置恢復(fù)時(shí)，組合體工作模式從主控航天器安全模式切換為三器組合體模式，通過(guò)總線動(dòng)態(tài)管理策略，實(shí)現(xiàn)任一停靠航天器到主控航天器的動(dòng)態(tài)重構(gòu)；

21、當(dāng)任一?？亢教炱鞯臄?shù)據(jù)管理裝置失效時(shí)，組合體工作模式從三器組合體模式切換為停靠航天器安全模式，通過(guò)總線動(dòng)態(tài)管理策略，實(shí)現(xiàn)任一停靠航天器到主控航天器的動(dòng)態(tài)重構(gòu)；當(dāng)任一?？亢教炱鞯臄?shù)據(jù)管理裝置恢復(fù)時(shí)，組合體工作模式從?？亢教炱靼踩Ｊ角袚Q為三器組合體模式，通過(guò)總線動(dòng)態(tài)管理策略，實(shí)現(xiàn)?？亢教炱靼踩Ｊ降饺鹘M合體模式的動(dòng)態(tài)重構(gòu)；

22、當(dāng)停靠航天器數(shù)量大于2后，任一新?？亢教炱魍？亢?，組合體工作模式從三器組合體模式切換為下一個(gè)組合體模式，通過(guò)總線動(dòng)態(tài)管理策略，組合體實(shí)現(xiàn)從三器組合體模式至下一組合體模式的動(dòng)態(tài)重構(gòu)。

23、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于：

24、(1)本發(fā)明提供的一種基于層級(jí)組合式變構(gòu)型航天器信息總線控制系統(tǒng)，兼顧組合體層、艙段層及分系統(tǒng)層數(shù)據(jù)管理需求，適應(yīng)多變化構(gòu)型搭建、多數(shù)據(jù)體制及接口匹配、多層次數(shù)據(jù)交互的需求，能夠解決組合式變構(gòu)型航天器組合體高可靠性及靈活性的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)架構(gòu)的問題，通過(guò)交會(huì)對(duì)接及轉(zhuǎn)位等組裝建造手段，新?？亢教炱髟诮M合體相應(yīng)停泊口完成?？咳蝿?wù)后，多航天器組合體自主對(duì)新?？匡w行器進(jìn)行自主識(shí)別及組網(wǎng)，以實(shí)現(xiàn)在新構(gòu)型下的組合體融合管理，以減少對(duì)地面處置的依賴，能夠解決組合體航天器間自主組網(wǎng)問題；

25、(2)本發(fā)明采用組合體對(duì)新停靠飛行器形成組網(wǎng)后，為避免該類型航天器組合體數(shù)據(jù)管理功能由各航天器功能的簡(jiǎn)單集合形成，并實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)后組合體的功能融合，解決該類型組合體跨航天器的系統(tǒng)功能重構(gòu)問題，同時(shí)組合體設(shè)置主控航天器與備控航天器，正常由主控航天器負(fù)責(zé)組合體數(shù)據(jù)融合及組合體管理，能夠提高組合式變構(gòu)型航天器組合體的管理功能可靠性，當(dāng)主控航天器控制權(quán)失效時(shí)，組合體管理功能需要實(shí)現(xiàn)從主控航天器切換至備控航天器，實(shí)現(xiàn)組合體跨航天器的功能重構(gòu)；

26、(3)本發(fā)明提出的基于多層總線的組合式變構(gòu)型航天器組合體信息管理系統(tǒng)，能夠適應(yīng)組合體多變化構(gòu)型搭建、多數(shù)據(jù)體制及接口匹配、多層次數(shù)據(jù)交互的需求，確保組合體航天器間靈活可靠數(shù)據(jù)通信，提出的基于總線終端識(shí)別的組合式變構(gòu)型航天器組合體直接及間接自主組網(wǎng)方法，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)組合式變構(gòu)型航天器在不同對(duì)接口、不同種類航天器、不同構(gòu)型下的組合體在軌自主組網(wǎng)及管理能力，盡可能減少對(duì)地面處置的依賴性；

27、(4)本發(fā)明提出的基于總線系統(tǒng)工作模式動(dòng)態(tài)管理策略的組合式變構(gòu)型航天器組合體功能重構(gòu)方法，能夠?qū)崿F(xiàn)組合式變構(gòu)型航天器組合體管理功能在不同航天器間動(dòng)態(tài)切換及重構(gòu)，首次實(shí)現(xiàn)跨航天器的功能級(jí)重構(gòu)，增加組合體功能可靠性及冗余度。