一种星载设备的控制方法、装置及卫星与流程

1.本发明涉及卫星技术领域，尤其涉及一种星载设备的控制方法、装置及卫星。

背景技术：

2.在过去阶段，人造卫星多用于科研、军事等特殊领域。因此性能相对单一，软硬件架构也较为传统。通常情况下，星载的各种设备各自具有独立的控制计算机和控制软件。而所谓的控制计算机，也多是基于单片机、fpga等低算力芯片构建，往往只能够执行较为简单的或固定的程序，功能十分有限。
3.随着人造卫星的民用、商用化越来越普遍，市场对于卫星的功能需求也发生了极大的变化。传统架构之下结构简单、算力低下、功能单一的控制计算机和控制软件，已经无法满足当前多样化的功能需求。

技术实现要素：

4.本发明提供一种星载设备的控制方法、装置及卫星，以实现更为智能化的对于星载设备的控制。
5.第一方面，本发明提供了一种星载设备的控制方法，所述方法应用于卫星搭载的计算机，所述计算机运行操作系统软件；所述方法包括：
6.根据目标星载设备确定对应的控制程序；
7.确定针对所述目标星载设备的控制指令；并利用所述控制程序确定所述控制指令对应的控制方案；
8.利用所述目标星载设备的驱动程序，调用所述目标星载设备；
9.利用所述控制程序控制所述被调用的目标星载设备，以执行所述控制方案。
10.优选的，所述确定针对所述目标星载设备的控制指令包括：
11.接收外部输入的控制指令；
12.或，根据所述卫星的运行状态生成控制指令。
13.优选的，所述控制指令包括，控制动作和控制参数；所述利用所述控制程序确定所述控制指令对应的控制方案包括：
14.利用所述控制指令中的控制动作和控制参数，生成所述控制方案。
15.优选的，所述调用所述目标星载设备包括：
16.启动所述目标星载设备，并向所述控制程序分配所述目标星载设备的控制权限；
17.所述目标星载设备包括，星务类设备、姿控类设备、荷载类设备或遥感类设备。
18.优选的，还包括：
19.预先建立所述目标星载设备对应的控制程序，并将所述控制程序搭载于所述操作系统软件。
20.优选的，还包括：
21.预先建立所述目标星载设备对应的驱动程序，并将所述驱动程序搭载于所述操作
系统软件。
22.第二方面，本发明提供了一种星载设备的控制装置，所述装置置于卫星搭载的计算机，所述计算机运行操作系统软件；所述装置包括：
23.控制程序确定模块，用于根据目标星载设备确定对应的控制程序；
24.控制方案确定模块，用于确定针对所述目标星载设备的控制指令；并利用所述控制程序确定所述控制指令对应的控制方案；
25.星载设备调用模块，用于利用所述目标星载设备的驱动程序，调用所述目标星载设备；
26.控制执行模块，用于利用所述控制程序控制所述被调用的目标星载设备，以执行所述控制方案。
27.第三方面，本发明提供了一种卫星，所述卫星搭载的计算机，所述计算机运行操作系统软件；且所述卫星用于执行如第一方面所述方法。
28.优选的，所述卫星还包括：星载设备；
29.星载设备；所述星载设备包括，星务类设备、姿控类设备、荷载类设备或遥感类设备。
30.优选的，所述卫星搭载的计算机包括：
31.主处理器、基于可编程阵列逻辑的协处理器、存储器、闪存设备和通信设备。
32.本发明提供了一种星载设备的控制方法、装置及卫星，具有高算力的星载计算机且运行有操作系统，能够对整星进行统一的数据运算处理，实现对于各类星载设备的集中驱动和控制、实现了多样化的控制软件的开发和搭载等功能；从而满足了当前领域对于卫星更为丰富的功能需求，使卫星的控制过程符合智能化理念。
33.上述的非惯用的优选方式所具有的进一步效果将在下文中结合具体实施方式加以说明。
附图说明
34.为了更清楚地说明本发明实施例或现有的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
35.图1为本发明一实施例提供的一种星载设备的控制方法的流程示意图；
36.图2为本发明一实施例提供的另一种星载设备的控制方法的流程示意图；
37.图3为本发明一实施例提供的另一种星载设备的控制方法的流程示意图；
38.图4为本发明一实施例提供的一种星载设备的控制装置的结构示意图；
39.图5为本发明一实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
40.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例及相应的附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创
造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
41.在过去阶段，人造卫星多用于科研、军事等特殊领域。因此性能相对单一，软硬件架构也较为传统。通常情况下，星载的各种设备各自具有独立的控制计算机和控制软件。例如，在卫星的姿态控制、载荷管理、星务管理等方面，均存在的独立的控制计算机。每种控制计算机专门控制相关的一种或若干种星载设备。而所谓的控制计算机，也多是基于单片机、fpga等低算力芯片构建，往往只能够执行较为简单的或固定的程序，功能十分有限。并且其功能一旦确定，几乎没有修改和升级的可能性。
42.也就是说，这种传统的计算架构，与当前为人熟知的所谓“智能设备”的计算架构存在非常大的区别。即传统架构中不存在基于高算力的“中央处理器”建立的“运算平台”，所以无法对整星进行统一的数据运算处理；亦不存在“操作系统”，所以无法集中的实现设备驱动和控制、并实现多样化的控制软件的开发和搭载等功能。
43.过去在科研、军事等特殊领域当中，由于传统架构符合其对于安全性、稳定性和经济性的要求，所以在卫星设计上并未产生较为强烈的开发全新架构的需求。但是当前随着卫星的民用、商用化越来越普遍，市场对于卫星的功能需求也发生了极大的变化。传统架构之下结构简单、算力低下、功能单一的控制计算机和控制软件，已经无法满足当前多样化的功能需求。显然在本领域中，需要一种更为智能化的人造卫星。
44.有鉴于此，本发明提供一种星载设备的控制方法。所述方法应用于卫星搭载的计算机，该计算机可以是基于高算力处理器芯片搭建。并且计算机运行操作系统软件。例如，可运行安卓操作系统、windows操作系统、或者linux操作系统。参见图1所示，为本发明提供的星载设备的控制方法的具体实施例。本实施例中，所述方法包括：
45.步骤101、根据目标星载设备确定对应的控制程序。
46.目标星载设备，即是卫星中特定的某个星载设备。从功能层面，星载设备可以包括星务类设备、姿控类设备、荷载类设备以及遥感类设备。例如，星务类设备可以包括温控设备、多路复接器、存储器等。姿控类设备可以包括动量轮、推进器、陀螺仪等。遥感类设备可以包括光学相机、红外相机等。荷载类设备可以包括荷载处理计算机。
47.本实施例中由于卫星搭载的计算机能够运行操作系统，因此操作系统当中可以搭载各类应用程序。针对星载设备的控制程序，便是其中一类应用程序。在一些情况下，可以预先建立目标星载设备对应的控制程序，并将所述控制程序搭载于所述操作系统软件。每种星载设备可以具有相应的控制程序，该控制程序专门用于对该星载设备进行控制，以使其执行各类操作。
48.在操作系统之下，该控制程序可以卫星的设计制造方、或星载设备的设计制造方进行开发；亦可以开放操作系统权限，供其他软件开发机构/人员进行开发。即类似于“智能设备”的应用程序开发模式。
49.在本步骤中，若确定需要控制特定的目标星载设备执行相关操作，以实现某些具体功能，则首先应明确其对应的控制程序。例如，可以启动该控制程序，使其处于可交互、可运行的状态，以便于执行该方法的后续流程。
50.步骤102、确定针对所述目标星载设备的控制指令；并利用所述控制程序确定所述控制指令对应的控制方案。
51.针对所述目标星载设备的控制指令，即触发目标星载设备执行相关操作，并描述
具体操作内容的指令信号。具体的，可以接收外部输入的控制指令。所谓外部输入的控制指令，可以是通过人工输入的控制指令，即在工作人员希望执行相关操作时具体输入的指令。或者也可以根据卫星的运行状态生成控制指令。例如按照预定机制，当卫星运行达到特定条件时(例如达到某个特定位置，或者某个时间段时)，自动生成控制指令。
52.在控制指令中，可以包括控制动作和控制参数。控制动作，即需要目标星载设备完成的动作。控制参数，即控制动作具体涉及到的各类参数数据。利用所述控制指令中的控制动作和控制参数，可以生成所述控制方案。控制方案即后续控制程序在控制目标星载设备的过程中需要执行的具体方案。
53.步骤103、利用所述目标星载设备的驱动程序，调用所述目标星载设备。
54.在本实施例中，驱动程序类似于控制程序，同样可以是预先建立，并将所述驱动程序搭载于所述操作系统软件。而区别在于，驱动程序用于对各类星载设备进行驱动，时之处于可控制的状态。具体的，利用驱动程序可以启动所述目标星载设备，并向所述控制程序分配所述目标星载设备的控制权限。从而完成对于目标星载设备的驱动，使得控制程序能够对其实现控制。
55.步骤104、利用所述控制程序控制所述被调用的目标星载设备，以执行所述控制方案。
56.确定控制方案，并成功调用目标星载设备之后，即可通过控制程序控制所述被调用的目标星载设备，以执行所述控制方案。从此使目标星载设备完成控制指令中所描述的操作。至此，本实施例中基于一种全新的卫星架构，或者说全新的星载计算机架构，实现了对于星载设备的控制。而基于该星载计算机的架构特点，本实施例中可对星载设备进行智能化控制，且对于各类星载设备的控制均汇总到星载计算机(及其操作系统)这一统一的平台之下。使得本实施例中方法符合“智能化”操控理念。
57.通过以上技术方案可知，本实施例存在的有益效果是：具有高算力的星载计算机且运行有操作系统，能够对整星进行统一的数据运算处理，实现对于各类星载设备的集中驱动和控制、实现了多样化的控制软件的开发和搭载等功能；从而满足了当前领域对于卫星更为丰富的功能需求，使卫星的控制过程符合智能化理念。
58.图1所示仅为本发明所述方法的基础实施例，在其基础上进行一定的优化和拓展，还能够得到所述方法的其他优选实施例。
59.如图2所示，为本发明所述星载设备的控制方法的另一个具体实施例。本实施例在前述实施例的基础上，结合具体场景进行进一步的叙述。本实施例中假设，目标星载设备为卫星搭载的光学相机。而该方法的目的为控制该光学相机对地进行拍摄。所述方法包括以下步骤：
60.步骤201、确定光学相机对应的控制程序。
61.步骤202、确定针对光学相机的控制指令；并利用控制程序确定控制指令对应的控制方案。
62.步骤203、利用光学相机的驱动程序，调用光学相机。
63.步骤204、利用控制程序控制光学相机按照控制方案进行对地拍摄。
64.在本实施例中，已确定目标星载设备为光学相机，所以应当进一步的确定光学相机对应的控制程序。利用预设的机制可以设定，卫星应当在1个运行周期内进行3次对地拍
摄。假设卫星运行的一个周期为24小时，则意味着可以每隔8小时自动生成一次控制指令。控制指令中可以携带拍摄次数、拍摄角度、以及相关的拍摄参数等各类信息。根据该控制指令可以生成控制方案。
65.然后利用光学相机的驱动程序，可以调用光学相机。也就是启动该光学相机，并且将控制光学相机的权限分配给控制程序。然后，控制程序即可控制该光学相机执行该控制方案。也就是，按照控制指令中描述的拍摄次数、拍摄角度和拍摄参数进行对地拍摄。至此，本实施例中完成了对于光学相机的控制。
66.如图3所示，为本发明所述星载设备的控制方法的另一个具体实施例。本实施例在前述实施例的基础上，结合具体场景进行进一步的叙述。本实施例中假设，目标星载设备为卫星搭载的动量轮。而该方法的目的为通过控制该动量轮以调整卫星姿态。所述方法包括以下步骤：
67.步骤301、确定动量轮对应的控制程序。
68.步骤302、确定针对动量轮的控制指令；并利用控制程序确定控制指令对应的控制方案。
69.步骤303、利用动量轮的驱动程序，调用动量轮。
70.步骤304、利用控制程序控制动量轮按照控制方案进行转动。
71.在本实施例中，已确定目标星载设备为动量轮，所以应当进一步的确定动量轮对应的控制程序。本实施例可在工作人员需要调整卫星姿态时，通过人工输入控制指令。控制指令中可以携带动量轮的转动方向、转动速度、转动角度等具体信息。即动量轮按照上述具体信息进行旋转，可以将卫星姿态调整到所需的状态中。根据该控制指令可以生成控制方案。
72.然后利用动量轮的驱动程序，可以调用动量轮。也就是启动该动量轮，并且将控制动量轮的权限分配给控制程序。然后，控制程序即可控制该动量轮执行该控制方案。也就是使其按照控制指令中描述的转动方向、转动速度和转动角度进行旋转，达到调整卫星姿态的效果。至此，本实施例中完成了对于动量轮的控制。
73.如图4所示，为本发明所述一种星载设备的控制装置的一个具体实施例。本实施例所述装置，即用于执行图1～3所述方法的实体装置。其技术方案本质上与上述实施例一致，上述实施例中的相应描述同样适用于本实施例中。本实施例中所述装置包括：
74.控制程序确定模块401，用于根据目标星载设备确定对应的控制程序。
75.控制方案确定模块402，用于确定针对所述目标星载设备的控制指令；并利用所述控制程序确定所述控制指令对应的控制方案。
76.星载设备调用模块403，用于利用所述目标星载设备的驱动程序，调用所述目标星载设备。
77.控制执行模块404，用于利用所述控制程序控制所述被调用的目标星载设备，以执行所述控制方案。
78.另外，在本发明中还提供一种卫星。该卫星可以执行如图1～3所示实施例中描述的方法。也就是说，所述卫星搭载的计算机，所述计算机运行操作系统软件；且在该操作系统中能够执行如图1～3所示实施例中所述方法。从硬件角度来讲，卫星搭载的计算机包括：主处理器、基于可编程阵列逻辑(fpga)的协处理器、存储器、闪存设备和通信设备。
79.所述卫星还包括：星载设备。所述星载设备包括，星务类设备、姿控类设备、荷载类设备或遥感类设备。从功能层面，星载设备可以包括星务类设备、姿控类设备、荷载类设备以及遥感类设备。例如，星务类设备可以包括温控设备、多路复接器、存储器等。姿控类设备可以包括动量轮、推进器、陀螺仪等。遥感类设备可以包括光学相机、红外相机等。荷载类设备可以包括荷载处理计算机。
80.图5是本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。在硬件层面，该电子设备包括处理器，可选地还包括内部总线、网络接口、存储器。其中，存储器可能包含内存，例如高速随机存取存储器(random-access memory，ram)，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少1个磁盘存储器等。当然，该电子设备还可能包括其他业务所需要的硬件。
81.处理器、网络接口和存储器可以通过内部总线相互连接，该内部总线可以是isa(industry standard architecture，工业标准体系结构)总线、pci(peripheral component interconnect，外设部件互连标准)总线或eisa(extended industry standard architecture，扩展工业标准结构)总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图5中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
82.存储器，用于存放执行指令。具体地，执行指令即可被执行的计算机程序。存储器可以包括内存和非易失性存储器，并向处理器提供执行指令和数据。
83.在一种可能实现的方式中，处理器从非易失性存储器中读取对应的执行指令到内存中然后运行，也可从其它设备上获取相应的执行指令，以在逻辑层面上形成星载设备的控制装置。处理器执行存储器所存放的执行指令，以通过执行的执行指令实现本发明任一实施例中提供的星载设备的控制方法。
84.上述如本发明图4所示实施例提供的星载设备的控制装置执行的方法可以应用于处理器中，或者由处理器实现。处理器可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(central processing unit，cpu)、网络处理器(network processor，np)等；还可以是数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列(field－programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
85.结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。
86.本发明实施例还提出了一种可读介质，该可读存储介质存储有执行指令，存储的执行指令被电子设备的处理器执行时，能够使该电子设备执行本发明任一实施例中提供的
星载设备的控制方法，并具体用于执行如图1～图3所示的方法。
87.前述各个实施例中所述的电子设备可以为计算机。
88.本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例，或软件和硬件相结合的形式。
89.本发明中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
90.还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
91.以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

技术特征：

1.一种星载设备的控制方法，其特征在于，所述方法应用于卫星搭载的计算机，所述计算机运行操作系统软件；所述方法包括：根据目标星载设备确定对应的控制程序；确定针对所述目标星载设备的控制指令；并利用所述控制程序确定所述控制指令对应的控制方案；利用所述目标星载设备的驱动程序，调用所述目标星载设备；利用所述控制程序控制所述被调用的目标星载设备，以执行所述控制方案。2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述确定针对所述目标星载设备的控制指令包括：接收外部输入的控制指令；或，根据所述卫星的运行状态生成控制指令。3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述控制指令包括，控制动作和控制参数；所述利用所述控制程序确定所述控制指令对应的控制方案包括：利用所述控制指令中的控制动作和控制参数，生成所述控制方案。4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述调用所述目标星载设备包括：启动所述目标星载设备，并向所述控制程序分配所述目标星载设备的控制权限；所述目标星载设备包括，星务类设备、姿控类设备、荷载类设备或遥感类设备。5.根据权利要求1～4任意一项所述方法，其特征在于，还包括：预先建立所述目标星载设备对应的控制程序，并将所述控制程序搭载于所述操作系统软件。6.根据权利要求1～4任意一项所述方法，其特征在于，还包括：预先建立所述目标星载设备对应的驱动程序，并将所述驱动程序搭载于所述操作系统软件。7.一种星载设备的控制装置，其特征在于，所述装置置于卫星搭载的计算机，所述计算机运行操作系统软件；所述装置包括：控制程序确定模块，用于根据目标星载设备确定对应的控制程序；控制方案确定模块，用于确定针对所述目标星载设备的控制指令；并利用所述控制程序确定所述控制指令对应的控制方案；星载设备调用模块，用于利用所述目标星载设备的驱动程序，调用所述目标星载设备；控制执行模块，用于利用所述控制程序控制所述被调用的目标星载设备，以执行所述控制方案。8.一种卫星，其特征在于，所述卫星搭载的计算机，所述计算机运行操作系统软件；且所述卫星用于执行如权利要求1～6任意一项所述方法。9.根据权利要求8所述卫星，其特征在于，所述卫星还包括：星载设备；所述星载设备包括，星务类设备、姿控类设备、荷载类设备或遥感类设备。10.根据权利要求8或9所述卫星，其特征在于，所述卫星搭载的计算机包括：主处理器、基于可编程阵列逻辑的协处理器、存储器、闪存设备和通信设备。

技术总结

本发明公开了一种星载设备的控制方法、装置及卫星，所述方法应用于卫星搭载的计算机，所述计算机运行操作系统软件；所述方法包括：根据目标星载设备确定对应的控制程序；确定针对所述目标星载设备的控制指令；并利用所述控制程序确定所述控制指令对应的控制方案；利用所述目标星载设备的驱动程序，调用所述目标星载设备；利用所述控制程序控制所述被调用的目标星载设备，以执行所述控制方案；本发明中卫星具有高算力的星载计算机且运行有操作系统，能够对整星进行统一的数据运算处理，实现对于各类星载设备的集中驱动和控制、实现了多样化的控制软件的开发和搭载等功能；从而满足了当前领域对于卫星更为丰富的功能需求。前领域对于卫星更为丰富的功能需求。前领域对于卫星更为丰富的功能需求。