[發(fā)明專利]一種非侵入式微小衛(wèi)星在軌自主健康狀態(tài)監(jiān)測方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910274355.2
• 申請(qǐng)日: 2019-04-08
• 公開（公告）號(hào): CN110032790A
• 公開（公告）日: 2019-07-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王明亮;王永;吳智鵬;施長勝;王國華;常亮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海微小衛(wèi)星工程中心
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 上海智晟知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31313
• 代理人: 陸黎明

本發(fā)明提供了一種非侵入式微小衛(wèi)星在軌自主健康狀態(tài)監(jiān)測方法，包括如下步驟：(1)提出需要采集的健康狀態(tài)信息；(2)采集衛(wèi)星各分系統(tǒng)的健康狀態(tài)信息；(3)提取健康狀態(tài)信息的健康特征；(4)根據(jù)健康特征進(jìn)行衛(wèi)星健康初判；(5)健康狀態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；(6)健康狀態(tài)數(shù)據(jù)遙測下發(fā)。本發(fā)明可以有效降低和避免地面控制人員事后判讀滯后性以及誤判漏判高發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)。另一方面，該發(fā)明采用單向讀取衛(wèi)星平臺(tái)健康信息策略，可以有效避免增加健康管理模塊帶來的衛(wèi)星綜合控制平臺(tái)耦合度和復(fù)雜度增大的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及衛(wèi)星在軌健康狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)，具體涉及一種非侵入式微小衛(wèi)星在軌自主健康狀態(tài)監(jiān)測方法，屬于微小衛(wèi)星軟件測試驗(yàn)證技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著航天技術(shù)的快速發(fā)展，微小衛(wèi)星的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，在遙感、通信、深空探測、空間科學(xué)研究等諸多方面無不涉及。同時(shí)，由于航天技術(shù)的發(fā)展，小衛(wèi)星在這些應(yīng)用領(lǐng)域也可以完成更加復(fù)雜的任務(wù)，使得衛(wèi)星平臺(tái)和載荷的結(jié)構(gòu)和功能也變得更加復(fù)雜，衛(wèi)星各個(gè)分系統(tǒng)之間的耦合度也越來越大。雖然衛(wèi)星發(fā)射前在地面開展了大量的軟件測試、系統(tǒng)聯(lián)試、各種大型環(huán)境試驗(yàn)等進(jìn)行充分驗(yàn)證，但是，由于衛(wèi)星研制成本和研制周期都有嚴(yán)格的限制，再有空間未知的惡劣環(huán)境等眾多不確定因素，衛(wèi)星發(fā)射入軌后依然可能出現(xiàn)各種異常，包括部分/全部功能失效、性能指標(biāo)下降等。隨著衛(wèi)星長壽命、自主運(yùn)行的發(fā)展趨勢，衛(wèi)星系統(tǒng)需要具備自主健康狀態(tài)監(jiān)測/自主故障監(jiān)測功能，以對(duì)衛(wèi)星系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)格地故障監(jiān)測和診斷，以保證衛(wèi)星在軌自主運(yùn)行時(shí)的高可靠性和高安全性。

目前，設(shè)計(jì)的健康監(jiān)測管理系統(tǒng)中缺乏有效充分的信息處理判斷能力，大多是對(duì)衛(wèi)星一些離散的關(guān)鍵狀態(tài)量進(jìn)行檢查判斷，而且主要以地面人工判斷為主。在遇到異常時(shí)，地面測試人員提取數(shù)據(jù)庫中的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行診斷分析后做決策處理，然后通過上行遙控指令將控制措施上傳給在軌衛(wèi)星，但是存在判斷滯后，實(shí)時(shí)較弱等弊端，導(dǎo)致處置滯后，錯(cuò)過最佳故障修復(fù)時(shí)機(jī)。另外，由于地面工作人員要根據(jù)在軌衛(wèi)星下行遙測數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，衛(wèi)星遙測下行數(shù)據(jù)有時(shí)候受到天地鏈路空間電磁環(huán)境干擾會(huì)出現(xiàn)一定程度的誤碼，導(dǎo)致地面測控工作人員誤判情況。雖然，現(xiàn)在一些研究人員也提出了智能健康監(jiān)測思想，但是多停留在方案論證階段，例如在進(jìn)行故障診斷/健康狀態(tài)判斷時(shí)使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)等需要復(fù)雜運(yùn)算量的人工智能推理技術(shù)。實(shí)際上，工程實(shí)踐中能有效被運(yùn)用的嵌入式在軌自主健康監(jiān)測方案幾乎沒有。

目前在軌衛(wèi)星健康狀態(tài)的監(jiān)測，主要是通過地面控制系統(tǒng)解析衛(wèi)星測控弧段內(nèi)遙測下行數(shù)據(jù)和弧段外的延時(shí)遙測數(shù)據(jù)進(jìn)行。這是一種事后延遲監(jiān)測系統(tǒng)，也就說如果衛(wèi)星某個(gè)分系統(tǒng)發(fā)生異常，要等到星務(wù)管理軟件采集到相關(guān)狀態(tài)量，遙測處理軟件對(duì)相關(guān)狀態(tài)量安裝遙測格式約定組幀組包，然后按照一定的包周期將此狀態(tài)量遙測下發(fā)，地面長管人員接收到此狀態(tài)量信息后進(jìn)行解析判讀以監(jiān)測衛(wèi)星狀態(tài)健康與否。

一般來說，即使對(duì)于微小衛(wèi)星，其遙測量也多達(dá)上千個(gè)。如果沒有豐富的先驗(yàn)知識(shí)和精確的判據(jù)準(zhǔn)則，對(duì)于異常狀態(tài)遙測量往往難以及時(shí)監(jiān)測和原因定位。同時(shí)，對(duì)于衛(wèi)星部分單機(jī)、子系統(tǒng)出現(xiàn)性能下降的“亞健康狀態(tài)”，這種人工健康狀態(tài)監(jiān)測方式難以奏效。所以，這種人工事后監(jiān)測方式極易漏判錯(cuò)判，從而導(dǎo)致淺故障的深層次轉(zhuǎn)移，最終導(dǎo)致衛(wèi)星系統(tǒng)不可修復(fù)故障。

另一種衛(wèi)星健康監(jiān)測技術(shù)設(shè)計(jì)方式，是在衛(wèi)星總體設(shè)計(jì)里將健康管理單元掛載到整星系統(tǒng)總線里，這種設(shè)計(jì)方式雖然具有一定的工程可行性。但是這種設(shè)計(jì)方式會(huì)較大地增加核心主控單元的運(yùn)算處理開銷、復(fù)雜度、系統(tǒng)間耦合度等，存在無法滿足衛(wèi)星主要任務(wù)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)約束問題，或者帶來新的可靠性、安全性問題，所以在低成本、低功耗的衛(wèi)星平臺(tái)，尤其是低成本的微小衛(wèi)星難以適用。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種非侵入式微小衛(wèi)星在軌自主健康狀態(tài)監(jiān)測方法，包括如下步驟：

步驟1：提出需要采集的健康狀態(tài)信息；

步驟2：采集衛(wèi)星各分系統(tǒng)的健康狀態(tài)信息；

步驟3：提取健康狀態(tài)信息的健康特征；