4. 卫星任务事件分类与建模

卫星任务时间线本质上是一组按时间轴排列的事件集合。要让规划系统、仿真系统和地面运控软件对同一份任务计划达成一致理解，就必须先把“事件”从自然语言描述转化为可计算的形式化对象。本节围绕五类核心事件——指令事件、遥测事件、载荷事件、轨道事件、测控事件——讨论其形式化描述方法与状态机建模思路。

一、事件的形式化描述要素

一个卫星任务事件可以被抽象为七元组：E = (id, type, t_ref, t_window, precond, action, postcond)。其中 id 是全局唯一标识；type 属于五类事件之一；t_ref 是标称执行时刻，通常以星上时间或地面 UTC 表示；t_window 是允许的时间容差区间；precond 是前置条件集合；action 是事件触发后执行的动作；postcond 是期望的后置状态或可观测结果。

时间基准必须首先约定。工程上常采用“星上时间（OBT）+ 地面 UTC + 相对任务零点”三套参照，并给出固定偏移量。例如设任务零点为 T0 = 2025-06-01T00:00:00Z，则某事件 t_ref = T0 + 3600s 表示任务开始后第 3600 秒。全文与图示均以“相对任务零点秒数”为统一参照，切换参照系时必须显式标注。

二、五类事件的专业特征

指令事件描述“向卫星发送或由星上自主执行一条指令”的行为，关键字段包括指令码、目标分系统、执行模式（立即/延时/条件触发）和确认方式。例如 CMD_PAYLOAD_ON 表示载荷加电指令，其 precond 可能要求母线电压正常、载荷温度在允许范围内。

遥测事件描述“在特定时刻采集或下传一组遥测参数”的行为，关键字段包括参数集合、采样周期、下传通道和门限判据。遥测事件通常不改变卫星状态，但会改变地面数据库中的状态认知。

载荷事件描述“载荷开机、成像、数传、关机”等业务动作，关键字段包括工作模式、目标区域、成像参数（如积分时间、增益）和数据量估算。载荷事件往往依赖轨道事件提供的可见性窗口。

轨道事件描述“卫星到达特定轨道位置或满足特定几何条件”的时刻，如升交点、降交点、进出目标区域、进出测控站可见弧段。轨道事件由轨道递推或星历计算得到，是其他事件的时间锚点。

测控事件描述“与地面测控站建立或断开联系”的行为，关键字段包括站号、可见弧段起止、上行/下行速率和测控模式。测控事件决定了指令上注和遥测下传的可用时间窗口。

三、状态机建模方法

每类事件都可以建模为有限状态机。以载荷事件为例，其状态集合为 {OFF, WARMUP, READY, IMAGING, DUMPING, OFF}，迁移由指令事件或轨道事件触发。例如从 OFF 到 WARMUP 由 CMD_PAYLOAD_ON 触发，从 READY 到 IMAGING 由“进入目标区域”这一轨道事件触发。状态机建模的价值在于：它把“事件是否可执行”转化为“当前状态是否允许该迁移”，从而在规划阶段就能发现冲突。

下面这张图展示了五类事件在一条典型任务时间线上的耦合关系，以及载荷状态机与轨道、测控窗口的联动。图中以相对任务零点秒数为统一时间参照，箭头表示触发或依赖关系。

四、状态迁移的判定与冲突检测

状态机建模之后，事件规划的核心工作就变成“在时间轴上放置事件，并保证每次迁移的 precond 在 t_ref 时刻成立”。以载荷成像为例，其迁移条件可形式化为：

迁移 IMAGING 的使能条件：
  state == READY
  AND t_ref ∈ [进入目标区域, 离开目标区域]
  AND 测控可见性 == TRUE（用于成像参数上注）
  AND 载荷温度 ∈ [−10°C, +40°C]
  AND 电源功率余量 ≥ 120W

若上述任一条件不满足，则该事件不可执行，规划器应将其标记为冲突并给出原因码。例如“测控可见性为 FALSE”意味着成像参数无法上注，此时可考虑将成像窗口后移至下一个测控弧段之后，或改用星上自主模式。

冲突检测的常用方法是时间窗口交集法：对每个事件，计算其所有前置条件成立的时间区间，再与 t_window 求交集。若交集为空，则事件不可调度。对于多个事件共享同一资源（如测控通道、载荷、电源）的情况，还需做资源占用互斥检查。

五、建模实践中的关键约定

为了让五类事件能够被同一套规划引擎处理，建议统一以下约定：第一，所有事件的时间字段一律使用相对任务零点的秒数，避免时区与闰秒带来的歧义；第二，状态机的状态名与遥测参数名建立映射表，使“状态”既可被规划器推理，也可被地面遥测验证；第三，每个事件必须声明其“可观测后置条件”，例如载荷成像事件的后置条件可以是“载荷数据存储量增加 ≥ 2GB”，以便在任务执行后自动核对。

综合来看，五类事件的形式化描述提供了“可计算的任务语言”，状态机建模提供了“可推理的执行逻辑”，两者结合才能支撑后续的时间线编排、冲突消解与在轨验证。下一阶段的任务规划将直接建立在本节定义的事件模型之上。