随着航天事业的发展，在轨卫星数量不断增多，卫星在轨测控管理工作日益繁重。测控管理的主要任务是：卫星轨道、姿态测量及控制；星上仪器管理；卫星工况监视及故障处理；卫星数据收集与汇总等。这些任务具有工作时间长、技术难度大、故障检测与排除实时性要求高、知识分散等特点。采用人工管理方式消耗大量人力，且难以满足测控需要。构建卫星测控管理专家系统www.cechina.cn，可以提高管理的可靠性，降低劳动强度，使一些实时性较强的故障能够得到及时发现与排除。

1 专家系统分析

    　专家系统是一种以知识为基础的具有专家解决问题能力的软件系统，主要由知识和推理方法两大部分组成，其工作过程更接近于人类习惯的方式和要求。他除了运用一些通用的推理规则和逻辑思维外，更重要的是灵活运用专家们在特定领域内的专门知识和特殊法则，能够像领域专家一样工作，运用专家多年积累的工作经验与专门知识，在很短时间内对问题得出高水平的解答，其实质上是“一个在某领域具有专家水平解题能力的程序系统”。按推理机制，专家系统可分为基于规则推理和基于模型推理的专家系统；按运行速度和工作方式可分为实时专家系统和非实时专家系统；按结构形式可分为集中式专家系统和分布式或功能分布式专家系统。一般而言，典型的专家系统主要由知识获取模块、知识库、推理机和人机接口等4部分组成(图1)。

2 专家系统在卫星测控领域的应用现状

   　 测控系统担负着控制和监视在轨卫星运行的任务，目标飞行速度快、情况复杂、影响面广，专家系统应用于测控领域会使测控系统自动化程度和效率大大提高www.cechina.cn，一些实时性较强的卫星故障能得到及时的发现与排除，测控能力明显增强。目前，专家系统在航天测控领域的主要应用有：故障诊断、测控计划安排、测控总体设计与咨询以及航天器在轨寿命预测、靶场安全决策、事后分析报告生成和仿真模拟等。

(1) 分析识别与诊断

　　可用于航天器故障诊断，地面设备的故障诊断和遥感图像识别与分析控制工程网版权所有，可取代大量人工操作。

(2) 复杂任务咨询

　　卫星总体设计咨询，对卫星组件的管理和运输提出忠告，处理系统内的不协调，设计提示与设计图纸审查，热模型优化，用户要求的确定和系统评价等。

(3) 系统总体设计

　　完成航天器推进系统管道敷设，卫星通信系统设计、天线系统设计，自动化软件系统开发和测控通信系统总体设计等。

(4) 规划调度与安排

　　卫星部件制造过程的规划与安排，卫星操作调度安排，星上仪器的工作调度与规划安排，航天计划的规划与费用估算和地面测控网设备调度与安排等。

(5) 监视管理与实时控制

　　星上电源管理，发射场危险操作的控制与管理，卫星空间位置和姿态的监视与控制，温控系统的管理，任务操作中心软件工作状态的监视以及测控管理和性能分析等。

3 卫星测控管理专家系统需求分析

    　卫星工程是一个复杂的系统工程，经过项目立项、方案论证、可行性研究、初样试制、正样试制、单元测试、星地对接、总装测试、系统演练、发射升空、轨道与姿态的捕获、在轨测试、长期管理等诸多环节，在此过程中积累了丰富的经验和知识，特别是故障判别、定位、处理等关键知识。因此，可以利用人工智能领域中专家系统的理念和方法，将卫星研制专家和总体技术人员的专业知识、经验及处理故障的方法和思路继承下来，构建卫星测控管理专家系统www.cechina.cn，以专家知识辅助CONTROL ENGINEERING China版权所有，提高卫星管理的可靠性，降低风险和工作强度CONTROL ENGINEERING China版权所有，提高测控管理的负载能力。

(1) 故障对策

　　卫星测控管理期间，针对星上可能出现的故障，及时、准确地提供故障对策，确保卫星运行安全。

(2) 测控系统故障查寻

　　卫星长管期间，测控系统应正常运行。但是，由于测控系统涉及软、硬件的环节较多，给实时检查、故障分析带来较大困难，因此需要提供及时、准确的地面测控系统故障查寻、定位手段。

(3) 在轨卫星变化趋势预测

　　卫星测控管理期间，能够针对卫星当前状态，结合历史数据，提供今后一段时期内卫星变化趋势的预测手段(特别是关系到卫星安全的关键参数的变化趋势)，供测控管理人员参考分析，力争做到防患于未然。

4 卫星测控管理专家系统的设计与实现

    　卫星测控管理专家系统的开发可分为确定专家系统领域，收集领域知识、开发表示知识的词汇、建立知识库和测试知识库等4个步骤。

    　首先进行的工作是确定专家经验知识的领域。这一过程包括分割应用领域、确定推理流程、合成人机对话和确定性能指标，这一阶段是问题的定义和描述阶段。在知识的表示中主要对第一阶段建立的问题与子问题确定属性，定义属性的值，并编