天绘一号01星(以下简称01星)是我国首颗传输型立体遥感测绘卫星，在一个回归周期内可以实现南北纬80°内任意地区的影像覆盖。目前01星在轨运行已超过4年，为了掌握星上设备状态，更加有效地发挥卫星效能，需对星上设备进行分析评估。整星遥测数据是分析星上设备状态的唯一依据。本文基于Oracle数据库软件提出一种遥测数据快速处理方法，快速分析遥测数据，掌握星上设备的运行状态，便于进行设备状态评估以及异常问题分析。

1 遥测数据 1.1 遥测数据采集

遥测数据由卫星星务中心计算机通过整星总线网络，每秒采集各下位机遥测数据，同时将采集到的数据根据不同下位机、不同类型形成遥测数据包，并通过软件形成规定格式的遥测下行数据帧，遥测数据包依据不同的包识别进行区分。

1.2 遥测数据种类

遥测数据作为卫星在轨运行期间反映星上各分系统单机设备工作状态的重要依据，也是判断卫星故障的依据^[1]，分为实时遥测和延时遥测数据。实时遥测数据为卫星实时采集的遥测数据，能够真实反映卫星的工作状态；延时遥测数据是压缩后的实时遥测数据，压缩时, 相邻采样点间的时间间隔长，仅能在一定程度上反映卫星状态，存在丢失异常遥测的可能。由于卫星过境期间，地面站仅能通过测控链路接收可视弧段的卫星实时遥测数据和境外期间的延时遥测数据，大量遥测数据不能在过境期间下传，无法完整地反映卫星各分系统单机设备的工作状态，为此，01星采用星务数据存储模块存储全天时的实时遥测数据^[2]。

整星遥测数据文件中包含卫星全天时实时遥测数据、延时遥测数据，可弥补卫星在境外运行期间地面收不到实时遥测数据，延时遥测数据时效性差等不足，用于整星健康状态检查、故障分析，所以对整星遥测数据的处理方法是提高卫星状态分析速度的关键因素。

2 卫星状态快速分析方法 2.1 卫星管控需求

卫星管控主要包括3个部分：①日常遥测参数监测，以掌握卫星运行的基本状况；②星上设备异常问题分析，将所需的遥测数据包进行处理，依据处理结果查找问题的发生原因，制定解决方案，避免日后再次发生；③星上设备长期状态评估，对卫星各分系统的设备运行状态进行分析评估，了解卫星长期在轨运行状况。

对于传输型立体遥感测绘卫星，掌握卫星在轨运行情况主要通过比对卫星运行中的姿态、平台工作状态以及有效载荷和设备状态的参数值是否在正常范围。若星上设备参数值超出范围，应及时分析异常原因，并通过传达卫星指令去调整卫星状态，解决异常问题。

随着卫星在轨运行时间的增长，卫星出现异常问题的情况逐渐增多，如何快速获取卫星状态是进行卫星管控的前提条件，也是降低异常问题所造成影响的必要条件。

2.2 整星遥测数据库的构建

整星遥测数据库是在Oracle数据库的基础上构建的，分为遥测参数表、整星遥测原始数据表、处理结果表 3个部分，具体结构如图 1所示。遥测参数表用于存储卫星在轨运行所涉及到的3 000多个遥测参数的名称、代号、参数范围以及解析公式，用于对整星遥测原始数据表进行处理；整星遥测原始数据表用于存储各项原始信息，主要包括卫星代号、摄影计划号、接收站、数据起始(结束)时间、遥测原始数据，是卫星状态分析的原始依据；处理结果表用于存储经过处理以后的卫星遥测结果，主要包括参数名称、参数代号、参数源码值、参数工程值、数据时间，是分析星上设备状态的现实依据。

2.3 卫星状态快速分析方法的优势

遥感测绘卫星对轨道精度、姿态等指标要求较高，目前往往是在影像生产过程中出现了问题才会查找遥测数据分析设备状态，具有延迟性; 整星遥测数据由于数据量较大，一般的处理方法存在步骤繁琐、耗时长的弊端，因此无法实现快速提取，影响设备状态的分析效率。通过研究发现，星上设备出现异常问题时具有一定的联系性和局限性，仅将异常问题涉及的星上设备所在的遥测数据包进行处理，就可以掌握设备的运行状态，进行异常问题分析。星上设备状态评估同样按照设备类型的不同进行遥测数据包的挑选、处理，提高处理效率，减少处理步骤，降低处理时间，便于卫星管控者快速掌握卫星状态，进行正确的决策。

2.4 卫星状态快速分析流程

卫星状态快速分析方法主要用于对卫星异常问题的处理分析以及设备的长期运行状态评估，分为遥测数据回放、遥测数据处理、遥测数据包提取、卫星状态分析4个部分。卫星日常状态分析流程如图 2所示。

遥测数据回放^{[3, 4]}：按照输入的查询条件(数据时间)将整星遥测原始数据从数据库中提取出来，选择需要处理的遥测数据包，对其进行数据回放，使可以查看以前的实时遥测数据和延时遥测数据。

遥测数据处理^{[5, 6]}：依据回放的遥测原始数据，按照“卫星遥测参数格式约定”对遥测数据进行格式解读、参数值的计算以及超限判断等解析操作，完成遥测处理结果的保存入库。

遥测数据包提取：按照遥测数据包的包识别号，对入库的遥测数据处理结果进行分包提取。

卫星状态分析：根据提取的遥测数据结果，分析卫星的姿态、平台工作状态以及有效载荷和设备状态是否正常，也可以对指定设备的运行状态进行长期监视。

日常的卫星监控主要利用卫星每天过境时所传回的实时遥测数据以及延时遥测数据，对其进行处理解析，达到对星上设备状态的基本掌握。

3 实例应用

本文以太阳电池阵的运行状况分析为例，太阳电池阵、蓄电池组和电源控制器共同组成了01星电源分系统，该系统负责在全寿命周期内为卫星提供稳定的一次电源，对卫星正常工作具有重要作用。

太阳电池阵采用三节砷化镓GaInP2/GaAs/Ge太阳电池，共包括114个18片/串太阳电池电路。根据01星的轨道参数发现每年的1月22日前后光照条件最好，6月22日前后光照条件最差，具有典型的代表性。依据01星3年以来1月22日和6月22日的整星遥测原始数据，将存储太阳电池阵性能参数的遥测数据包进行处理，就可对该设备运行状态进行分析。太阳电池阵分析需要的遥测数据包为一次电源下位机速变遥测参数包(包识别23H)和一次电源下位机缓变遥测参数包(包识别43H)，按照卫星状态快速分析方法，选取所需的整星遥测原始数据，输入需要处理的包识别号进行数据处理，提取遥测数据包，处理结果如表 1、表 2所示。

从表 1、表 2中可以看出，截止2013年，01星1月份太阳电池阵输出电流平均值最小值为43.8 A，输出功率为1 270 W (母线按29 V计算)，6月份最小值为38.6 A，输出功率为1 119 W (母线按29 V计算)，太阳电池阵在光照条件最差、输出功率最低时仍大于输出功率的最低指标要求，满足整星的负载和充电需求。

根据遥测数据处理结果进行分析，3年来太阳电池阵温度在-80~+103 ℃之间，由于1月份卫星受到的光照条件较好，所以1月份的太阳电池阵温度高过6月份的太阳电池阵温度；同时由于卫星帆板正面直接受到照射，导致正面温度高于背面温度；内板温度高于外板温度。太阳电池阵输出功率在满足整星负载和充电需求后仍有多余时，会自行进行分流，分流时，太阳电池阵输出功率以热的形式在帆板上消耗，因此+Y翼内板的温度最高，最高达到103 ℃。嫦娥卫星太阳翼与01星太阳翼构造相同，其太阳翼单板在地面经过了-170~+160 ℃的高低温鉴定试验验证，太阳翼在轨温度为115 ℃左右，在轨运行正常，并且01星大部分情况下电池阵的温度都在-80~+95 ℃之间，只在分流时温度才会上升，无任何安全风险。

4 结束语

本文为了快速分析星上设备在轨运行状态，同时也为了减少由于星上设备异常引起的定姿定轨错误而造成的影响，依据整星遥测数据提出一种快速分析星上设备状态的方法，并通过实例进行了分析验证，证明了方法的可行性，减少了处理步骤，降低了处理时间，有效地掌握卫星运行状态，辅助管理者科学合理地使用卫星。下一步将依据Oracle数据库对所有整星遥测数据进行处理，并将每年的数据处理结果按照参数名称、参数代号分开建档储存，便于掌握卫星每一参数的变化趋势，提高卫星精细的管控能力，同时加快数据库检索分析的速度，为后续卫星管控积累经验。