ICS49.140 CCSV73 中华人民共和国国家标准 GB/T45736—2025 航天器姿态和轨道控制系统稳定运行要求 Stableoperationrequirementsforspacecraftattitudeandorbitcontrolsystem 2025-05-30发布 2025-12-01实施 国家市场监督管理总局 国家标准化管理委员会发布目 次 前言 Ⅲ ………………………………………………………………………………………………………… 1 范围 1 ……………………………………………………………………………………………………… 2 规范性引用文件 1 ………………………………………………………………………………………… 3 术语和定义 1 ……………………………………………………………………………………………… 4 总体要求 1 ………………………………………………………………………………………………… 4.1 总体设计 1 …………………………………………………………………………………………… 4.2 运行状态划分 2 ……………………………………………………………………………………… 4.3 稳定运行影响因素 2 ………………………………………………………………………………… 4.4 稳定运行能力构建 2 ………………………………………………………………………………… 5 数据有效性判断 3 ………………………………………………………………………………………… 5.1 数据有效性判断的基本原则 3 ……………………………………………………………………… 5.2 数据有效性判断方法 3 ……………………………………………………………………………… 6 异常检测 5 ………………………………………………………………………………………………… 6.1 异常检测层级划分 5 ………………………………………………………………………………… 6.2 部件级异常检测 5 …………………………………………………………………………………… 6.3 系统级异常检测 5 …………………………………………………………………………………… 7 软/硬故障处理 5 …………………………………………………………………………………………… 7.1 故障分类 5 …………………………………………………………………………………………… 7.2 软故障处理 5 ………………………………………………………………………………………… 7.3 硬故障处理 6 ………………………………………………………………………………………… 8 安全边界检测 6 …………………………………………………………………………………………… 8.1 安全边界检测原则 6 ………………………………………………………………………………… 8.2 面向航天器结构/机构的安全边界检测 6 …………………………………………………………… 8.3 面向航天器能源的安全边界检测 6 ………………………………………………………………… 8.4 面向航天器推进剂的安全边界检测 6 ……………………………………………………………… 9 应急安全模式 7 …………………………………………………………………………………………… 9.1 应急安全模式分类 7 ………………………………………………………………………………… 9.2 对日定向安全模式处置 7 …………………………………………………………………………… 9.3 停控安全模式处置 7 ………………………………………………………………………………… ⅠGB/T45736—2025 前 言 本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定 起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由全国宇航技术及其应用标准化技术委员会(SAC/TC425)提出并归口。 本文件起草单位:北京控制工程研究所、中国空间技术研究院、北京空间科技信息研究所、上海航天 控制技术研究所、中国航天标准化研究所。 本文件主要起草人:袁利、刘潇翔、朱琦、王淑一、王硕、仲小清、郭建新、范嵬娜、宫经刚、张澜、张一、 詹博文、吴敬玉。 ⅢGB/T45736—2025 航天器姿态和轨道控制系统稳定运行要求 1 范围 本文件规定了航天器稳定运行的姿态与轨道控制系统的总体要求、数据有效性判断、异常检测、软/ 硬故障处理、安全边界检测和应急安全模式。 本文件适用于各类航天器的姿态与轨道控制的设计、应用及地面运行维护。 2 规范性引用文件 本文件没有规范性引用文件。 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 姿态与轨道控制系统 attitudeandorbitcontrolsystem;AOCS 按照预先确定的规则或地面控制指令,利用航天器软、硬件有机结合,完成姿态与轨道控制的航天 器分系统。 3.2 异常 anomaly 实际状态与预期状态不符的现象。 3.3 故障 fault 系统或系统的一部分不能完成其规定功能的事件或状态。 3.4 应急安全模式 emergencysafemode 航天器控制系统出现故障而无法完成预定任务时,为保证航天器能源安全、结构和机构安全及推进 剂安全,在等待处理时控制系统所采用的工作方式。 4 总体要求 4.1 总体设计 本文件提出了包括AOCS数据有效性判断、异常检测、故障处理、安全边界检测、应急安全模式处 置等方面的能力构建及设计实现的约束和规范,总体设计要求如下: a) 以航天器总任务为目标,AOCS应确保航天器按照预期姿态和轨道自主运行,确保控制系统功 能正常、性能稳定; b) 当存在外部干扰或航天器控制系统内部发生某些故障或异常条件下,AOCS应具备一定系统 健壮性,能够快速进行异常检测和故障处理,将航天器的姿态与轨道保持在一个围绕预期状态 或状态序列的有界域内; 1GB/T45736—2025 c) 当航天器AOCS发生某些硬件常驻故障,导致无法维持正常工作状态下的性能指标,AOCS 应通过系统重构或工作模式转换等方式,实现性能指标降级的运行状态,最大限度地满足载荷 业务需求; d) 当航天器发生二重故障时,AOCS应保障航天器不因姿态失稳导致整星结构或机构受到破坏、 危及能源及燃料安全、载荷安全。 4.2 运行状态划分 航天器AOCS运行状态划分为三个等级,从高到低依次为:性能正常运行、性能降级运行和应急暂 态运行。具体描述如下: a) 性能正常运行是航天器姿态与轨道控制系统功能正常、运行稳定,各项指标能够满足有效载荷 业务应用时对平台的性能需求; b) 性能降级运行是由于航天器姿态与轨道控制系统发生某些硬件常驻故障,导致无法维持正常 工作状态下的性能指标,只能通过系统重构或工作模式转换等方式,实现性能指标降级的运行 状态; c) 应急暂态运行是当航天器出现姿态异常、太阳电池阵指向异常、推进剂消耗过多等异常情况 时,为保证整星的能源安全、结构/机构安全、推进剂安全以及载荷安全,使航天器处于对日定 向等特定目标姿态或者星体停控的一种暂时性应急运行状态。 在上述运行状态中,性能正常运行和性能降级运行都属于航天器AOCS稳定运行状态。应急暂态 运行情况下,一般需要通过地面辅助(或特殊情况下通过星上自主)完成故障排查并采取故障恢复措施, 最终转回稳定运行状态。航天器AOCS稳定运行体系架构见图1。 图1 航天器AOCS稳定运行体系架构 4.3 稳定运行影响因素 航天器AOCS稳定运行影响因素分为两种:已知来源异常和未知来源异常。具体描述如下: a) 已知来源异常包括航天器AOCS的部件(包括各类敏感器、控制器和执行机构)硬件状态异常 或输出测量数据异常、地面注入信息异常、外系统提供的信息异常以及软件异常等; b) 未知来源异常是经过已知来源异常的判断和检测未能识别的部件异常或外系统异常,所导致 的系统级异常表征,包括姿态角度或姿态角速度偏差超出指定范围、给定时间内的喷气量大于 设定阈值、太阳电池阵指向偏差超出指定范围等。 4.4 稳定运行能力构建 4.4.1 概述 航天器AOCS在轨稳定运行能力构建分为自主运行能力和地面运行维护两部分。 2GB/T45736—2025