基于边缘轻量化预测的航天器热控自主管理方法及系统与流程

本发明涉及航天器热控制，尤其涉及一种基于边缘轻量化预测的航天器热控自主管理方法及系统。

背景技术：

1、航天器在轨运行时，其热状态受空间外热流、地影进出、姿态变化、设备功耗变化以及热控执行机构工作状态等因素影响。为使设备、结构、流体回路和辐射器等部位维持在允许温度范围内，航天器通常配置温度传感器、加热器、散热回路、辐射器以及相关控制单元，以实现对关键设备和舱段的热控制。

2、现有航天器热控方式通常基于当前温度检测值与设定阈值之间的关系进行加热器开关控制、散热能力调节或地面遥控干预。部分方案引入热环境预测或智能控制，但其预测计算往往依赖地面站、高性能星上计算单元或集中式处理平台，难以直接适配星载嵌入式平台的存储、算力和内存约束。

3、在星地通信延迟、通信中断或热环境快速变化的场景下，仅依据当前温度阈值进行控制，难以及时反映未来时间窗口内的温度变化趋势；仅依赖地面站或集中式计算平台进行预测和控制，又会使热控响应受限于通信条件和计算资源。同时，若仅使用单一温度参数进行判定，难以充分反映功率变化、姿态变化和外部热环境变化对未来热状态的耦合影响。

4、因此，现有航天器热控方式存在的主要技术问题在于：在星载嵌入式平台资源受限且热环境动态变化的场景下，难以基于多源热参数在本地边缘端获得未来热状态预测结果，并据此确定热控响应等级和生成热控控制参数，导致航天器热控自主管理的实时性和前瞻性不足。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于，提供一种基于边缘轻量化预测的航天器热控自主管理方法及系统，以在航天器星载嵌入式平台上基于多源热参数进行轻量化时序预测，并根据预测结果生成热控控制参数，实现本地边缘端的热控自主管理。

2、为解决上述技术问题，本发明提供一种基于边缘轻量化预测的航天器热控自主管理方法，应用于航天器的星载嵌入式平台，所述方法包括：

3、获取航天器的多源热参数，所述多源热参数包括温度参数、功率参数、姿态参数和环境参数；

4、对所述多源热参数进行预处理，生成热参数输入序列；

5、将所述热参数输入序列输入部署于所述星载嵌入式平台的轻量化时序预测模型，得到未来时间窗口内的温度预测值，其中，所述轻量化时序预测模型为通过模型剪枝、模型量化以及用于补偿模型压缩精度损失的蒸馏训练处理得到的压缩模型；

6、根据所述温度预测值与对应设定温度之间的温度偏差，并根据所述温度预测值确定温度变化信息；

7、根据所述温度偏差和所述温度变化信息确定热控响应等级；

8、根据所述热控响应等级生成热控控制参数，所述热控控制参数包括加热器控制参数、散热回路控制参数和姿态热防护参数中的至少一种；

9、将所述热控控制参数输出至热控执行机构，以使所述热控执行机构执行对应的热控处理。

10、本发明还提供一种基于边缘轻量化预测的航天器热控自主管理系统，应用于航天器的星载嵌入式平台，所述系统包括：

11、参数获取模块，用于获取航天器的多源热参数，所述多源热参数包括温度参数、功率参数、姿态参数和环境参数；

12、序列生成模块，用于对所述多源热参数进行预处理，生成热参数输入序列；

13、温度预测模块，用于将所述热参数输入序列输入部署于所述星载嵌入式平台的轻量化时序预测模型，得到未来时间窗口内的温度预测值，其中，所述轻量化时序预测模型为通过模型剪枝、模型量化以及用于补偿模型压缩精度损失的蒸馏训练处理得到的压缩模型；

14、变化确定模块，用于根据所述温度预测值与对应设定温度之间的温度偏差，并根据所述温度预测值确定温度变化信息；

15、等级确定模块，用于根据所述温度偏差和所述温度变化信息确定热控响应等级；

16、参数生成模块，用于根据所述热控响应等级生成热控控制参数，所述热控控制参数包括加热器控制参数、散热回路控制参数和姿态热防护参数中的至少一种；

17、处理输出模块，用于将所述热控控制参数输出至热控执行机构，以使所述热控执行机构执行对应的热控处理。

18、与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：

19、本发明通过获取温度参数、功率参数、姿态参数和环境参数，并将其预处理为热参数输入序列，使星载嵌入式平台能够基于反映热状态、能耗状态、姿态状态和外部热环境状态的多源数据进行预测，避免仅依据单一当前温度值进行热控判定。

20、本发明将通过模型剪枝、模型量化以及蒸馏训练处理得到的轻量化时序预测模型部署于星载嵌入式平台，使未来时间窗口内的温度预测可以在航天器本地边缘端完成，降低对地面站或高性能集中式计算单元的依赖。

21、本发明根据温度预测值确定温度偏差和温度变化信息，并基于温度偏差和温度变化信息确定热控响应等级，使热控处理能够同时考虑预测温度偏离程度和未来温度变化趋势，从而提高热控响应的前瞻性。

22、本发明根据热控响应等级生成加热器控制参数、散热回路控制参数和姿态热防护参数中的至少一种，并输出至热控执行机构，使预测、等级判定、参数生成和执行处理形成闭环，有利于在星载边缘端实现热控自主管理。

1.一种基于边缘轻量化预测的航天器热控自主管理方法，其特征在于，应用于航天器的星载嵌入式平台，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取航天器的多源热参数，包括：

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述轻量化时序预测模型通过如下方式获得：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将所述热参数输入序列输入部署于所述星载嵌入式平台的轻量化时序预测模型，得到未来时间窗口内的温度预测值，包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述温度预测值与对应设定温度之间的温度偏差，并根据所述温度预测值确定温度变化信息，包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述温度偏差和所述温度变化信息确定热控响应等级，包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述热控响应等级生成热控控制参数，包括：

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述将所述热控控制参数输出至热控执行机构，以使所述热控执行机构执行对应的热控处理，包括：

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

10.一种基于边缘轻量化预测的航天器热控自主管理系统，其特征在于，应用于航天器的星载嵌入式平台，所述系统包括：