[發(fā)明專利]一種導(dǎo)航衛(wèi)星在軌異常和單粒子事件的關(guān)聯(lián)及預(yù)測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010790755.1
• 申請(qǐng)日: 2020-08-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112100736B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-08-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 聶欣;劉業(yè)楠;楊慧;王璐;袁莉芳;翟君武;劉震;王曉晨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部
• 主分類號(hào): G06F30/15
• 分類號(hào): G06F30/15;G06F30/25;G06F30/27;G06F18/2135
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 劉西云;李微微

本發(fā)明提供一種導(dǎo)航衛(wèi)星在軌異常和單粒子事件的關(guān)聯(lián)及預(yù)測(cè)方法，對(duì)各環(huán)境成分進(jìn)行分析，選取主成分，大大降低了模型的復(fù)雜度；根據(jù)主成分分析結(jié)果，減少在軌環(huán)境因子類型和數(shù)量；累積各軌道上衛(wèi)星的在設(shè)定時(shí)間段內(nèi)的平均單粒子異常，構(gòu)建線性相關(guān)模型；采用決策樹(shù)法對(duì)模型進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，確定線性相關(guān)模型中的待定系數(shù)；相比傳統(tǒng)的直接分析故障和環(huán)境數(shù)據(jù)而言，本發(fā)明將空間環(huán)境效應(yīng)引入，消除了航天器故障中其他非環(huán)境效應(yīng)被混入統(tǒng)計(jì)樣本的問(wèn)題，補(bǔ)充了由空間環(huán)境引起的非實(shí)時(shí)性影響樣本，使得樣本數(shù)量不多的在軌故障數(shù)據(jù)能夠更充分的被利用，本發(fā)明的關(guān)聯(lián)方法可用于在軌異常分析、在軌異常預(yù)測(cè)，從而滿足我國(guó)衛(wèi)星在軌運(yùn)維能力的需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于航天測(cè)控技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種導(dǎo)航衛(wèi)星在軌異常和單粒子事件的關(guān)聯(lián)及預(yù)測(cè)方法。

背景技術(shù)

航天器在軌過(guò)程中，通過(guò)在地面接收遙測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可以獲知航天器是否發(fā)生異常和故障。在遭遇了空間環(huán)境時(shí)，其產(chǎn)生的空間環(huán)境效應(yīng)會(huì)影響航天器的平臺(tái)或載荷，并被地面獲取相應(yīng)的故障數(shù)據(jù)。相應(yīng)的，通過(guò)航天器上搭載的環(huán)境探測(cè)傳感器，利用現(xiàn)有手段可以在軌探測(cè)一部分空間環(huán)境的參數(shù)，下傳到地面獲得相應(yīng)的空間環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)?，F(xiàn)有的方法通常是將地面接收到的航天器異常及故障統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和空間環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，來(lái)獲得空間環(huán)境與航天器故障的關(guān)聯(lián)性。然而實(shí)際在軌故障非常復(fù)雜，有明顯由空間環(huán)境引起的航天器直接異常，還有由空間環(huán)境引起但有較長(zhǎng)時(shí)延的航天器異常，由次生環(huán)境效應(yīng)產(chǎn)生的異常，航天器自身設(shè)計(jì)缺陷引起的故障，以及航天器對(duì)空間環(huán)境效應(yīng)設(shè)計(jì)裕度不足引起的異常等等，多種航天器異常和故障交錯(cuò)在一起，使得傳統(tǒng)的基于統(tǒng)計(jì)的關(guān)聯(lián)性分析效果不好，樣本復(fù)雜性高但總數(shù)量少，導(dǎo)致了很多環(huán)境事件與航天器故障并不能很好的符合。

發(fā)明內(nèi)容

為解決目前在軌異常關(guān)聯(lián)分析方法訓(xùn)練數(shù)據(jù)不足、預(yù)測(cè)成功率低和模型復(fù)雜的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種導(dǎo)航衛(wèi)星在軌異常和單粒子事件的關(guān)聯(lián)及預(yù)測(cè)方法，能夠?qū)?dǎo)航衛(wèi)星的在軌異常進(jìn)行較為準(zhǔn)確的分析和預(yù)測(cè)。

一種導(dǎo)航衛(wèi)星在軌異常和單粒子事件的關(guān)聯(lián)方法，包括以下步驟：

S1：獲取在軌空間環(huán)境包含的環(huán)境成分向量X＝[X₁，X₂，…，X_k，…，X_n]，其中，X_k＝(x_k,1,x_k,2,…x_k,n)為第k種環(huán)境成分，且每種環(huán)境成分對(duì)應(yīng)一種單粒子，1≤k≤n，x_k,1～x_k,n為第k種環(huán)境成分中的環(huán)境樣本；

S2：在n種環(huán)境成分中選取若干個(gè)環(huán)境成分作為主成分，并將主成分的數(shù)量記為m，各主成分分別記為X¹～X^m；

S3：獲取設(shè)定累積固定時(shí)間區(qū)間內(nèi)單星的單粒子異常發(fā)生率P(T)：

其中，為地球靜止軌道上所有衛(wèi)星在時(shí)間段內(nèi)發(fā)生的單粒子事件總數(shù)，為中地球軌道上所有衛(wèi)星在時(shí)間段內(nèi)發(fā)生的單粒子事件總數(shù)，為傾斜地球同步軌道上所有衛(wèi)星在時(shí)間段內(nèi)發(fā)生的單粒子事件總數(shù)，d為設(shè)定的時(shí)間因子，T為設(shè)定的總統(tǒng)計(jì)時(shí)間，∑N_sat為地球靜止軌道、中地球軌道以及傾斜地球同步軌道上的衛(wèi)星總數(shù)；

S4：采用第一個(gè)主成分X¹的LET譜計(jì)算單粒子翻轉(zhuǎn)風(fēng)險(xiǎn)R：

R＝∫Flux(E)LET(E)dE

其中，F(xiàn)lux(E)為主成分X¹對(duì)應(yīng)的單粒子的能量微分通量分布函數(shù)，E為主成分X¹對(duì)應(yīng)的單粒子的能量，LET(E)為主成分X¹對(duì)應(yīng)的單粒子產(chǎn)生的線性能量傳輸譜；