一种基于星屏的卫星自检系统及方法与流程

本发明属于航天器自主测试与状态监测，具体涉及一种基于星载触控屏的交互式卫星自检测试方法，主要应用于各类遥感卫星、通信卫星、低轨组网卫星的ait（总装、集成、测试）全流程地面测试、各类环境试验后状态复核、半物理仿真试验、模拟飞行测试，同时适用于故障快速定位与健康状态评估，属于航天器智能化测试核心技术范畴。

背景技术：

1、随着航天技术的快速发展，卫星系统的集成度与复杂度不断提升，对星上状态监测与故障诊断的实时性、准确性提出了更高要求。为提升卫星测试的通用性与自动化水平，现有技术已开展相关探索，例如中国专利cn107769836b公开了一种卫星通用自动化测试平台及其数据交互方法，该平台由外围设备层、中间服务层及用户终端层组成，集成了测控、控制、can监测等多种自动化测试设备，通过综测服务器实现遥控指令上行与卫星数据采集处理，有效解决了传统测试设备通用性不强、自动化程度不高的问题，形成了分布式测试控制与综合集成管理的体系。然而，该类平台仍属于地面测试范畴，需依赖外部供电线缆与测试接口完成加电与数据采集，未将自检功能集成于星载终端，无法解决当前测试系统集成度低、依赖设备复杂、操作流程繁琐的痛点。

2、现有航天器测试在人机交互安全与故障定位效率方面仍存在不足，地面测试设备的引入，也一定程度上带来安全隐患；同时，故障展示多依赖遥测报文解析，缺乏直观的拓扑可视化联动手段，测试人员需具备专业知识才能快速锁定故障组件，且测试日志格式不统一、缺乏防伪标识与多渠道导出能力，难以满足全生命周期闭环管理需求。这些问题制约了航天器测试的智能化水平与工程应用效能，亟需一种更适配星载环境的自检方案。

3、尽管地面自动化测试平台提升了测试通用性，但航天器测试仍面临核心瓶颈，即传统测试方式依赖外部测试设备进行采集与控制，线缆连接关系复杂。例如在力学试验等场景中，需完成多轴向环境测试验证，传统测试模式下，每完成单一轴向试验、切换测试轴向时，均需反复开展卫星吊装对位、振动工装拆装调整、整星测试线缆拆除与重新梳理绑扎等一系列复杂操作。该类非试验性辅助操作单次耗时长达数小时，极大拉长了力学试验整体周期、测试效率极低；同时，多次吊装移位、工装拆装、线缆反复插拔梳理的人为操作，会额外引入卫星本体磕碰损伤、连接器疲劳磨损、线缆弯折受损等安全隐患，额外增加卫星研制风险与试验成本。因此，亟需研发一种基于星屏的卫星状态自检方法，摆脱对外部测试设备的依赖，优化航天器测试手段，为卫星全生命周期多场景自主检测提供基础支撑。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于星屏的卫星自检系统及方法，以解决传统卫星测试系统集成度低，依赖设备繁杂、操作流程繁琐、人机交互缺乏安全隔离机制，以及故障判定精准度低、定位效率差且测试数据难以闭环归档的技术问题。

2、本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

3、一种基于星屏的卫星状态自检方法，包括以下步骤：

4、步骤s1：按压集成于星载触控屏面板的单路自锁开关，触发整星分级硬件加电；所述自锁开关导通第一mos管组构成的自启动支路，蓄电池优先为电源控制组件和综合电子上电；星务计算机启动后驱动所述星载触控屏上电，星屏微处理器初始化并弹出自检交互主界面；所述自锁开关内部集成led指示灯，通过led亮灭直观判断开关通断状态；

5、步骤s2：响应于所述星载触控屏的自检触发操作，接收选中的测试工况标签，加载与该工况对应的自检参数集；所述自检参数集至少包括参量判定阈值表和组件拓扑映射模型；

6、步骤s3：采用分层隔离式交互架构，所述星载触控屏仅与星务程序建立专属上层交互通信链路，通过所述星务程序获取卫星各硬件模块与功能系统的内部运行状态参量，完成整星状态数据交互采集；

7、步骤s4：基于对应工况的所述参量判定阈值表对实时遥测参量进行比对，计算相对偏差率以进行合规性判定与异常分级标记；根据异常参量查询所述组件拓扑映射模型定位物理组件，完成初步故障溯源；对处于预警区间的临界参量，计算其在滑动时间窗口内的偏移趋势并进行预警标记；

8、步骤s5：在所述星载触控屏上通过拓扑可视化联动方式实时展示自检比对结果与组件运行状态；调用图形渲染引擎绘制整星拓扑映射图，当参量超出故障门限时，对应拓扑节点触发差异化显示效果并弹出悬浮故障提示框；

9、步骤s6：自动生成携带唯一标识与时间戳的结构化自检日志并写入本地存储，同时将所述日志转化为机器可读码展示于所述星屏界面，以供外部终端解析导出。

10、作为优选方式，所述步骤s1中分级上电逻辑为：

11、所述自锁开关导通后，蓄电池经所述第一mos管组接入整星母线完成初始上电；初始上电完成后，操作人员通过所述星载触控屏向所述星务程序下发放电开关开启指令，导通第二mos管组构成的主供电支路，蓄电池大电流接入母线实现整星额定供电；

12、有序断电逻辑为：先通过所述星载触控屏下发放电开关断开指令，关断所述第二mos管组，切断大电流主供电支路，再按压所述自锁开关，关断所述第一mos管组，蓄电池完全脱离母线完成整星断电，避免大电流切断产生浪涌损伤星体硬件。

13、作为优选方式，所述步骤s1中，采用集成于所述星载触控屏面板的星屏自启动供电控制装置执行所述分级上电逻辑和所述有序断电逻辑，所述星屏自启动供电控制装置包括：

14、所述单路自锁开关，为无源机械结构，内部集成led状态指示灯，单副触点并联接入所述电源控制组件加电回路，所述led状态指示灯亮灭直接反馈开关通断状态；

15、所述第一mos管组，由所述自锁开关和分离自启使能开关共同控制，构成自启动小电流供电支路，用于初始上电；

16、所述第二mos管组，由放电开关独立控制，构成额定大电流主供电支路。

17、作为优选方式，所述步骤s2中，所述测试工况标签包括常规上电工况、力学试验后工况、热试验后工况、电磁兼容试验后工况、真空放电试验后工况、在轨常态巡检工况中的至少一种；不同所述测试工况标签对应独立配置的自检指令序列、采集周期参数、阈值判定标准与故障判别逻辑；系统根据所述测试工况标签，从本地非易失性存储器的对应分区中将专属自检指令序列、参量判定阈值表及组件拓扑映射模型搬运至运行内存，并执行数据完整性校验。

18、作为优选方式，所述步骤s3中的分层隔离式交互架构具体为：

19、所述星载触控屏仅与所述星务程序建立专属上层交互通信链路，整机自检的底层指令调度、数据采集、硬件状态核验均由所述星务程序统一统筹、隔离执行；所述星载触控屏仅承担人机交互触发与测试结果可视化输出的上层应用功能，完全隔离底层总线访问与单机硬件通信权限，实现人机交互层与星上硬件驱动层的安全解耦。

20、作为优选方式，所述步骤s4中，计算实时遥测参量的相对偏差率的公式为：

21、

22、其中，为相对偏差率；为实时采集参量值；为该工况下对应参量的标准额定值；

23、采用三级阈值判定逻辑，将与预警阈值系数和故障阈值系数进行比对，其中：

24、若，判定为正常状态；若，判定为预警状态；若，判定为故障状态；

25、对于进入预警状态的临界参量，采用最小二乘法计算其在滑动时间窗口内的偏移趋势斜率的公式为：

26、

27、其中，为偏移趋势斜率；为所述滑动时间窗口内第个采样时刻；为与对应的参量值；为所述滑动时间窗口内所有采样时刻的均值；为所述滑动时间窗口内所有与对应的参量值的均值；为窗口内的采样点总数；当大于预设趋势恶化阈值时，触发预警标记。

28、作为优选方式，所述方法还包括异常回溯与复测步骤：当自检检测到预警或故障状态时，系统自动触发二次高频复测，缩短遥测采集周期、增加采样频次，同步记录异常前后的参量变化曲线；复测结果与首次检测结果联动比对，排除瞬时干扰误差，确认异常有效性后锁定故障点位。

29、作为优选方式，所述步骤s5中的拓扑可视化联动展示方式包括：

30、配置三级状态色标体系，以第一色标红色表示故障超限状态，以第二色标黄色表示参数临界预警状态，以第三色标绿色表示参数合规正常状态；

31、预先在所述星载触控屏系统内录入卫星全机物理部组件的空间布局、连接关系与层级架构，实时渲染生成高精度整星拓扑映射图；所述拓扑映射图包含系统级、单机级多级节点架构，各节点与卫星物理硬件一一绑定；当某部组件遥测状态参量超出对应工况的故障门限时，对应拓扑节点自动触发高亮闪烁、边框加粗、灰度反转的区别性显示效果，并同步弹出悬浮故障提示框，展示故障位置、异常参量、超限数值、故障等级及初步溯源结论；当参量处于预警区间时，对应节点低速闪烁并标注预警提示。

32、作为优选方式，力学振动/冲击试验场景执行流程包括：

33、试验上台前，按压所述自锁开关整星上电，选择常规上电工况完成自检确认正常后，按压所述自锁开关断电，卫星以纯机械固定状态完成振动台装夹与力学试验；

34、力学试验完成后，无需重新连接任何外接测试设备，直接按压所述自锁开关完成分级上电，在所述星载触控屏选择力学试验后工况执行专项自检，批量核查全星单机在线存活状态、总线通信连通性，筛查振动引发的硬件损伤、链路断连故障。

35、一种基于星屏的卫星状态自检系统，用于实现以上所述的一种基于星屏的卫星状态自检方法，所述系统包括：

36、星载触控屏模块，包括触控显示屏、微处理器、本地非易失性存储器、总线通信接口及面板集成的物理按键，所述星载触控屏模块集成有自启动供电控制装置，所述自启动供电控制装置包括单路自锁开关、第一mos管组和第二mos管组；所述单路自锁开关为无源机械结构，内部集成led状态指示灯，单副触点并联接入电源控制组件加电回路，led亮灭直接反馈开关通断状态；所述第一mos管组由所述自锁开关和分离自启使能开关共同控制，构成自启动小电流供电支路，用于初始上电；所述第二mos管组由放电开关独立控制，构成额定大电流主供电支路；

37、工况初始化与参数加载模块，用于接收选中的测试工况标签，加载对应的自检参数集；

38、指令交互与数据采集模块，用于基于分层隔离式交互架构，通过星务程序获取卫星硬件模块的运行状态参量，屏蔽底层硬件读写细节；

39、状态判定与故障溯源模块，用于基于相对偏差率计算与偏移趋势计算，进行合规性判定、异常分级标记、物理组件溯源及预警标记；

40、星屏可视化交互与拓扑映射模块，用于调用图形渲染引擎绘制整星拓扑映射图，在遥测参量异常时对节点触发差异化显示效果及弹出悬浮故障提示框；

41、结构化日志生成与导出模块，用于生成结构化自检日志并本地存储，将其转化为机器可读码输出展示。

42、本发明至少具有以下有益效果：本发明通过按压星载触控屏面板集成的单路自锁开关触发分级上电，利用两级mos管支路实现整星无外接线缆的一键安全加电与有序断电，从根源消除测试线缆带来的机械损伤与浪涌风险；同时采用分层隔离式交互架构，使星屏仅负责上层人机交互，底层数据采集与指令调度由星务程序隔离执行，有效防止操作越权干扰核心控制逻辑，保障星上软件绝对安全；在此基础上，系统根据选中的工况标签自适应加载专属自检参数集，结合相对偏差率判定、拓扑映射溯源及滑动窗口趋势预警，精准量化评估全机状态并提前预判隐性故障，最终通过拓扑可视化联动展示与结构化日志多渠道导出，实现故障秒级直观定位与测试全流程闭环归档，全面覆盖卫星全生命周期多场景自检需求。