2. 航天器任务模式体系

航天器任务模式体系是任务模式与状态转换测试的“共同语言”。如果总体、分系统、软件和测试人员对“安全模式”“对日定向模式”等术语的理解不一致，后续所有状态转换用例都会失去判据。本节围绕四件事展开：典型任务模式如何分类、模式划分遵循什么原则、模式与飞行阶段如何对应、以及模式定义文档与接口约定应包含哪些可测试内容。

一、典型任务模式分类

工程上通常按“功能目标”把模式分为若干族，再在族内按“控制主体”和“能源/姿态状态”细分。以某中低轨遥感航天器为例，可归纳为以下典型模式：

• 发射与入轨段：发射模式、分离模式、入轨捕获模式、太阳翼展开模式。
• 姿态建立段：速率阻尼模式、对日捕获模式、三轴稳定对地定向模式。
• 在轨任务段：对地成像模式、数传模式、对日充电模式、轨道机动模式。
• 异常与安全段：安全模式（对日定向+最小功耗）、故障保持模式、自主恢复模式。
• 寿命末期：离轨钝化模式、废弃模式。

分类的关键不是名称，而是每个模式对应的可观测状态量：姿态角与角速度、太阳翼/天线指向、母线电压与负载电流、加热器与数传开关状态、推进剂剩余量等。测试用例的判据正是这些状态量在模式切换前后的取值与变化率。

二、模式划分原则

模式划分应遵循五条原则，它们直接决定测试用例的边界：

1. 功能单一性：一个模式只完成一个主要功能目标，避免“成像+数传+充电”混在一个模式里，否则切换条件无法独立验证。
2. 状态可观测：每个模式必须有明确的进入条件、保持条件和退出条件，且这些条件可由遥测参数或指令回执判定。
3. 互斥与完备：同一时刻航天器只能处于一个主模式；所有可能状态都应被某个模式覆盖，不允许出现“无模式”的悬空状态。
4. 切换可控：模式间切换路径应有限、可枚举，禁止出现无法退出的死锁模式；安全模式必须能被任意模式进入。
5. 资源约束一致：模式划分要与能源、热控、推进剂、存储容量等资源预算一致，例如安全模式必须满足最小功耗约束。

三、模式与飞行阶段的对应关系

模式与飞行阶段不是一一对应，而是“阶段约束模式集合、模式在阶段内切换”。以发射后0～3圈为例：

测试时要特别注意“阶段边界”的切换：例如从入轨捕获段进入姿态建立段时，若太阳翼展开到位信号延迟，模式可能停留在展开模式，导致后续对日捕获超时。这类边界正是状态转换测试的重点。

四、模式定义文档与接口约定

模式定义文档（Mode Definition Document, MDD）是测试用例的输入源。它至少应包含：模式清单与编号、每个模式的进入/保持/退出条件、模式切换矩阵、模式与遥测参数映射表、模式与指令接口约定。接口约定要明确：指令格式与校验方式、指令回执与超时时间、遥测更新周期、故障字定义与置位/复位条件。

下面给出一个可参考的模式切换矩阵片段（示例参数，非实测值）：

模式编号  模式名称        进入条件                     退出条件
M01      发射模式        分离前保持                   分离信号有效
M02      速率阻尼        角速度 > 3°/s                角速度 < 0.5°/s
M03      对日捕获        太阳矢量有效                 姿态误差 < 2°
M04      三轴稳定        对日捕获完成                 任务指令或故障
M05      安全模式        故障字置位或看门狗超时       地面复位指令

接口约定中，指令回执超时建议设为遥测更新周期的2～3倍。例如遥测周期为1 s，则指令回执超时设为2～3 s；若超时未收到回执，测试应判定为“切换失败”，并检查是指令链路问题还是模式条件未满足。

把上述内容落到测试上，核心动作是：从MDD提取模式切换矩阵，为每条切换边生成“进入条件满足→模式切换→遥测确认→退出条件满足”的用例；对安全模式单独设计“任意模式→安全模式”的覆盖用例；对阶段边界设计超时与延迟用例。这样，模式体系才真正成为可执行、可判定的测试基础。