[發明專利]基于可重構度的衛星在軌健康狀態評估方法及評估系統

有效

• 申請號: 201611153180.2
• 申請日: 2016-12-14
• 公開（公告）號: CN106599580B
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發明（設計）人: 金光;陸崢;劉強;張永強;羅鵬程
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙) 43213
• 代理人: 楊斌

一種基于可重構度的衛星在軌健康狀態評估方法，其操作步驟包括：根據衛星系統的物理結構確定系統層次結構得到系統結構樹；然后再逐層確定各層次元素的可重構度；收集部件健康狀態下遙測參數的遙測數據；根據遙測數據提取部件健康狀態的特征量數據，用多元狀態估計方法或非參數回歸方法確定部件健康狀態指標值；再確定元素貢獻度，采用層次分析法確定系統結構樹中下一層次各元素對與其關聯的上一層次元素的貢獻度，獲得系統健康狀態指標值：借此評估系統健康狀態。本發明還提供了包括數據獲取模塊、數據預處理模塊、系統結構樹編輯模塊、數據分析模塊和數據可視化模塊的評估系統，以實現從部件到系統的多級健康狀態評估。

技術領域

本發明屬于在軌衛星健康管理和故障診斷領域，尤其涉及一種基于實測數據的在軌衛星健康狀態評估方法及評估系統。

背景技術

目前衛星在軌健康狀態評估主要采用加權方法，其主要問題是對衛星系統高冗余、可重構特性的體現不足，而且評估模型權重參數的確定過于依賴主觀判斷。例如，加權平均型合成法則沒有體現衛星系統故障重構能力的影響；狀態數法以系統組成部分的特殊關系定義其狀態數時，冗余關系的狀態數需要依靠經驗給出；基于變權的層次分析法在從部件到系統的評估中，部件之間的冗余關系也是靠經驗給出冗余系數來刻畫。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，克服以上背景技術中提到的不足和缺陷，提供一種基于衛星系統結構和在軌實測數據的衛星在軌健康狀態評估方法及評估系統，以實現從部件到系統的多級健康狀態評估。

為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為一種基于可重構度的衛星在軌健康狀態評估方法，該衛星在軌健康狀態評估方法的操作步驟包括：

(1)構建系統結構樹：根據衛星系統的物理結構確定系統層次結構，以及根據系統功能確定系統各層次元素間的邏輯關系，得到系統結構樹；

(2)確定可重構度：根據系統結構和系統功能，以及所確定的系統各層次元素間的邏輯關系，逐層確定各層次元素的可重構度；

(3)評估部件健康狀態，其步驟包括：

(3.1)確定與部件健康狀態有關的遙測參數，并收集部件健康狀態下前述遙測參數的遙測數據；

(3.2)根據所收集的遙測數據提取部件健康狀態的特征量數據，作為部件健康狀態評估的輸入數據；

(3.3)根據所述的特征量數據，采用多元狀態估計方法(MSET)或非參數回歸方法確定部件健康狀態指標值；

(4)評估系統健康狀態，其步驟包括：

(4.1)確定元素貢獻度：采用層次分析法確定所述系統結構樹中下一層次各元素對與其關聯的上一層次元素的貢獻度；

(4.2)獲得系統健康狀態指標值：根據上述步驟獲得的各層次元素的可重構度、部件健康狀態指標值以及元素貢獻度，逐層確定系統各層次元素的健康狀態指標值；

(4.3)設定健康狀態指標值的健康閾值和危險閾值，若健康狀態指標值小于等于1且大于等于健康閾值，則認定衛星系統處于健康狀態；若健康狀態指標值低于健康閾值同時又大于等于危險閾值，則認定衛星系統的健康狀態未知；若健康狀態指標值低于危險閾值，則認定衛星系統處于不健康狀態。