[发明专利]一种数据驱动的对地观测卫星电源系统应急保障能力评估方法

说明书

本发明提供了一种数据驱动的对地观测卫星电源系统应急保障能力评估方法，包括获取卫星遥测历史数据集，并对历史数据集进行预处理；根据预处理后的太阳电池阵历史数据集，对未来太阳电池阵输出功率进行预测；根据预处理后的蓄电池组相关参数历史数据集，计算卫星在轨执行各类型任务的能耗；根据所预测出的太阳电池阵输出功率及卫星各类型在轨任务能耗构建蓄电池组荷电状态仿真流程；将待评估的应急任务输入蓄电池组荷电状态仿真流程，得到蓄电池组荷电状态预测值；将蓄电池组荷电状态预测值与放电深度阈值进行比较，给出评估结果。本发明通过对卫星遥测历史数据集和任务指令信息进行分析，得到应急任务条件下电源系统的保障评估结果。

技术领域

本发明属于卫星电源系统在轨健康管理领域，尤其涉及一种数据驱动的对地观测卫星电源系统应急保障能力评估方法。

背景技术

电源系统是卫星平台的重要支撑系统，通常采用的是基于太阳电池阵——蓄电池组的系统结构，其主要由太阳电池阵、蓄电池组和电源控制装置组成。电源系统是卫星在轨正常运行的主要能量来源：卫星处于光照区时，太阳电池阵吸收太阳辐射进行发电，一部分用于蓄电池组进行充电，另一部分则用于维持卫星在轨运行所需要的能量消耗；卫星运行至地影区时，太阳电池阵停止供电，切换由蓄电池组对卫星运行进行能量供应。

对地观测卫星在轨运行时需要消耗大量能量，其能量消耗主要分为两大部分：一部分用于维持卫星常规消耗，如卫星的温控、星载计算设备、姿态等长期载荷的运行；另一部分用于执行卫星在轨任务，对地观测卫星在执行光学、雷达成像和电子侦察等任务以及相应的机动操作时，需要开启CCD相机等各类载荷并辅以侧摆、调姿等机动，这些载荷以及相应的机动都需要消耗大量的电能。

为了保证卫星在轨运行时间能够达到预期要求，首要的目标是保证蓄电池组的在轨使用寿命能达到设定的要求。蓄电池组作为化学储能电源，会随着使用时间的增长以及循环次数的增加，储存荷电能力会逐渐降低。地面控制站为了尽可能减少蓄电池组荷电存储能力的损耗，往往通过限制卫星的在轨任务量来严格控制蓄电池组的充放电深度和次数。对于对地观测卫星而言，这类限制通常包括卫星单圈成像累计时间不得超过给定阈值、每天成像的圈数不得高于给定阈值、单圈机动次数不能超过给定次数等，这些限制条件对于确保卫星具有指定时长的在轨寿命无疑具有良好的保护支持作用。但在一些应急情况下（如发生重大自然灾难或战争）卫星电源系统是否能够保障完成一些机动性更强或任务时间更长的应急对地观测任务，这些应急任务的执行是否会使卫星蓄电池组放电深度超出限值，蓄电池组能否在后续周期恢复满充状态，电源系统后续需要多少个周期恢复能量平衡状态等，这些问题目前尚缺乏科学有效的技术手段来予以解决。

发明内容

本发明要解决的技术问题是怎样评估卫星电源系统是否能够保障完成一些机动性更强或任务时间更长的应急观测任务，提供了一种数据驱动的对地观测卫星电源系统应急保障能力评估方法。

为解决该问题，本发明所采用的技术方案是：

一种数据驱动的对地观测卫星电源系统应急保障能力评估方法，包括以下步骤：

步骤1：获取卫星遥测数据集中关于太阳电池阵及蓄电池组相关历史数据集，并对所获取的历史数据集进行预处理；

步骤2：根据预处理后的太阳电池阵历史数据集，对未来某一时间段内任一时间点太阳电池阵输出功率进行预测；

步骤3：根据预处理后的蓄电池组相关参数历史数据集，计算卫星在轨执行各类型任务的功率，表示任务类型；

步骤4：根据所预测出的太阳电池阵输出功率及卫星在轨执行各类型任务功率构建蓄电池组荷电状态仿真流程；

步骤5：将待评估的应急任务输入蓄电池组荷电状态仿真流程，得到蓄电池组荷电状态预测值；