摘 要：传统的航天器控制方式是基于指令的，这种方式受测控影响大、执行灵活性差、自主性低，已经无法适用于深空探测、实时对地观测等新型的空间应用。因此，文章提出基于任务目标的航天器控制方式，对该方式的控制流程进行分析，给出任务目标的具体定义并研究了任务目标与控制指令之间的转换方法，从而实现基于任务目标的自主控制。
关键词：任务目标；控制指令；工作模式
1 概述
从1957年人类发射第一颗人造卫星以来，空间技术取得了突飞猛进的发展，航天器的类型也在不断增加，如通信卫星、气象卫星、导航卫星、深空探测器等[1]。航天器的功能随着种类不同而存在差异，但无论何种类型的航天器，都是一个包含多种分系统、由多台设备组成的复杂集合体，其功能的实现依赖于各组件之间的协同运作，因此需要正确的控制。
传统的航天器控制方式是基于指令的，地面人员综合考虑航天器任务需求和各种约束条件，制定相应的控制指令序列，并在航天器处于测控范围时上传[2]，航天器接收指令后根据指令内容在指定时刻执行相应的动作，然后返回遥测信息，完成对航天器的控制。控制指令上传和遥测信息返回要求地面与航天器进行频繁地交互，因此对测控资源的依赖较为严重；控制指令的执行时刻是固定的，当遇到突发情况时无法自动调整，灵活性较差，不能满足实时对地观测等高动态特性应用的要求；此外，这种控制方式以地面为主导，航天器缺乏自主性，已经无法适用于深空探测等外部环境不确定、对自主性要求很高的应用场合。
为了满足新型空间应用的要求，需要对传统的航天器控制方式进行改进，因此，文章提出基于任务目标的航天器自主控制技术，把航天器的控制方式从指令级别上升到任务级别，航天器接收任务信息后在轨自动生成所需的控制指令，实现自主控制。
2 基于任务目标的航天器控制方式
传统的基于指令的控制方式是一个典型的规划、执行和感知的循环过程。地面人员通过遥测信息来预测航天器当前状态，并结合任务安排进行综合规划，生成完整的控制指令序列，完成规划过程；地面中心上传控制指令至航天器，航天器接收指令后分发给相应的设备，完成执行过程；控制指令执行完毕以后，由测量设备采集各设备的状态并通过遥测信息返回地面，用于后续任务的规划，完成感知过程。在这种控制方式中，规划过程是在地面进行的，执行过程和感知过程是在航天器上完成的。
为了减少对测控资源的依赖，增加指令执行的灵活性和航天器的自主性，与基于指令的控制方式相比，基于任务目标的控制方式把规划过程转移到了航天器上，如图1所示。航天器接收任务目标，该任务目标可能来自地面中心，也可能由航天器上的智能任务模块根据外部事件自主产生；规划过程采用一定的规则和算法，把任务目标转换为完成任务所需的指令序列；感知过程采集执行过程中的状态信息，并反馈给规划过程进行动态调整。
基于任务目标的航天器控制方式有以下三个优点：
（1）注入效率高。为了实现对航天器的控制，地面中心只需要上传任务目标，控制指令的生成由航天器自主完成，相比于指令序列的上传，注入效率明显提高[3]。
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