1. 星务计算机系统概述

星务计算机（On-Board Computer，OBC）是卫星电子系统的核心中枢，它承担整星的任务调度、遥测采集、遥控执行、姿态与轨道数据管理、载荷工作时序控制以及故障检测与恢复等职责。可以把星务计算机理解为卫星的“大脑”与“神经中枢”：它并不直接产生推力或成像，但它决定了各分系统在什么时刻、以什么参数、按什么顺序工作，并把整星状态汇总成可被地面理解的数据流。

从系统位置看，星务计算机位于卫星信息流的中心。向上，它通过测控应答机与地面测控站建立上行遥控与下行遥测链路；向下，它通过星上总线（常见如CAN、RS-422、1553B、SpaceWire等）连接姿态控制、电源、热控、测控、载荷等分系统。地面系统负责长期规划、指令编排与状态判读，星务计算机负责把地面意图转化为星上可执行的时序与动作，并在星上自主处理实时性要求高、通信窗口无法覆盖的任务。

星务计算机的功能可以归纳为四类。第一类是任务调度与时序管理：它维护一张星上任务表，按星时或轨道位置触发各分系统动作，例如在进入测控弧段前打开发射机、在光照区启动充电控制、在特定纬度触发相机拍照。第二类是遥测采集与下行：周期采集温度、电压、电流、姿态角、设备状态等工程参数，打包成遥测帧，经测控链路下传。第三类是遥控接收与执行：解析地面上行的指令包，校验后分发到对应分系统，并回传执行结果。第四类是故障检测与自主恢复：监视关键参数越限、看门狗超时、通信中断等异常，按预设策略执行复位、切换备份或进入安全模式。

与地面系统的关系上，星务计算机并非被动执行器。由于卫星过站时间有限（低轨卫星单站可见弧段通常仅数分钟至十余分钟），大量操作必须提前编排、星上自主执行。地面系统负责“做什么”和“什么时候做”的规划，星务计算机负责“怎么做”和“出问题怎么办”的实时决策。两者之间通过遥控指令包、遥测数据包和星历/轨道参数形成闭环：地面根据遥测判读卫星状态，生成新的指令或任务表，经测控站上行注入，星务计算机更新本地任务表后按新计划执行。

以一个典型教学示例说明任务闭环。假设某低轨遥感卫星需要在第N圈次对目标区域成像。地面运控中心根据轨道预报计算出成像时刻为星上时间T0，提前生成任务表：T0-120s 载荷加电预热，T0-10s 姿态机动至目标指向，T0 触发相机曝光，T0+5s 图像数据写入固态存储，T0+30s 载荷断电。该任务表经测控站上行注入星务计算机。星务计算机在过站结束后按星时自主执行，并在下一过站时将执行状态（成功/失败、实际曝光时刻、存储余量）写入遥测下传。地面通过遥测判读确认成像任务是否完成，若失败则分析原因并重新编排。这一过程中，星务计算机承担了任务表存储、星时维护、动作触发、状态记录和异常处理等关键环节。

从工程实现角度看，星务计算机的硬件通常包括处理器模块、存储器模块、总线接口模块、遥测遥控接口模块和电源模块。软件则分为实时操作系统、任务调度层、设备驱动层和应用任务层。任务调度层是星务软件的核心，它需要保证高优先级任务（如姿态控制、故障保护）的实时性，同时兼顾低优先级任务（如遥测采集、数据存储）的吞吐量。常见的调度策略包括时间片轮转、优先级抢占和基于星时的事件触发。在实际设计中，工程师需要根据任务周期、最坏执行时间和截止时间来判断调度是否可行，例如某姿态控制任务周期为100ms，最坏执行时间为15ms，则CPU占用率至少为15%，若叠加其他任务后总占用率超过70%，就需要考虑优化或提高处理器性能。

星务计算机的典型任务场景还包括：发射入轨后的初始状态建立与太阳翼展开确认、在轨长期运行中的定期健康检查、载荷数据的分时存储与下传管理、以及异常情况下的安全模式维持。这些场景共同决定了星务计算机必须同时具备实时性、可靠性和自主性。理解星务计算机的定义、功能与位置，是后续学习其体系结构、总线通信、任务调度算法和故障管理机制的基础。