[發明專利]一種基于K-Means++算法的衛星階躍遙參穩定性監測的方法及系統

有效

• 申請號: 202011394595.5
• 申請日: 2020-12-03
• 公開（公告）號: CN112487362B
• 公開（公告）日: 2022-12-23
• 發明（設計）人: 劉贊;黨建成;張國勇;董房;張發家;蔡先軍;莊建昆;楊同智
• 申請（專利權）人: 上海衛星工程研究所
• 主分類號: G06F17/18
• 分類號: G06F17/18;G06K9/62
• 代理公司: 上海段和段律師事務所 31334
• 代理人: 李佳俊;郭國中

本發明提供了一種基于K?Means++算法的衛星階躍遙參穩定性監測的方法及系統，包括：步驟1：以自然天為單位將衛星階躍變化型遙測信號進行切割分段處理，得到遙測數據集；步驟2：根據遙測數據集，識別信號階躍尺度，建立標準信號空間；步驟3：度量待監測數據與標準信號空間的匹配程度；步驟4：根據匹配程度進行穩定性判定。本發明使用使用數據驅動的自識別方法，解決了傳統穩定性監測方法對專家知識及人工的依賴問題；同時方法擴展性強，可用于各類多尺度階躍型遙測。

技術領域

本發明涉及衛星遙測技術領域，具體地，涉及一種基于K-Means++算法的衛星階躍遙參穩定性監測的方法及系統。

背景技術

衛星在軌運行期間，其內部的運行狀態監測系統獲得的傳感器參量信息編碼后，通過遙測系統傳輸至地面，此遙測數據是地面衛星運管人員了解航天器在軌運行狀態的唯一依據。遙測數據量大、維度高、關系復雜、相關性及專業強屬于工業大數據的典型應用領域，其反映衛星所處的軌道信息、性能變化、工作模式切換以及是否出現故障等，對遙測數據的有效分析和智能計算將為地面運管人員判斷衛星的性能，開展各種運行和維護管理工作提供有效依據。

衛星階躍變化型遙測數據具有隨機階躍的特點，其參數異常點很難通過簡單的閾值規則進行判讀。衛星遙測參數穩定性是反映衛星運行狀態的重要指標，通過數據波形特點判定衛星在一定時期內是否存在異常狀態。

專利文獻CN101718864A(申請號：CN200910237621.0)基于給定的參數有效值區間、長短期變化范圍進行參數異常的判定；

專利文獻CN103646167A(申請號：CN201310596516.2)基于待測遙測參數和歷史遙測參數對應極值點之間的相對誤差與極值點閾值區間進行比較，實現參數的異常判定。

這些方法存在以下問題：

(1)針對衛星階躍變化型遙測的隨機階躍特點，僅基于各類固定的閾值區間進行遙測參數的異常判定無法適應隨機變化性遙測特點，極易造成誤判。

(2)人工監測結合閾值的方法面臨人力成本巨大、可拓展性較差等問題，當衛星型號更換時，閾值就需要重新設定，不具備普遍適應性。

(3)基于專家系統的方法，很難建立準確且完備的判讀規則，不能處理階躍變化型遙測中的未知的異常。

由于傳統的方法存在以上種種問題，因此，需要一種高效的衛星遙測參數穩定性檢測方法，提高判讀準確性，減少人力成本的投入。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種基于K-Means++算法的衛星階躍遙參穩定性監測的方法及系統。

根據本發明提供的基于K-Means++算法的衛星階躍遙參穩定性監測的方法，包括：

步驟1：以自然天為單位將衛星階躍變化型遙測信號進行切割分段處理，得到遙測數據集；

步驟2：根據遙測數據集，識別信號階躍尺度，建立標準信號空間；

步驟3：度量待監測數據與標準信號空間的匹配程度；

步驟4：根據匹配程度進行穩定性判定。

優選的，所述步驟2包括：

步驟2.1：輸入以自然天為單位的遙測數據集；

步驟2.2：在遙測數據集中選擇符合預設條件的質心；

步驟2.3：根據質心建立標準信號空間。

優選的，所述步驟2.2包括：

從遙測數據集中隨機選取一個樣本作為初始聚類中心，計算每個樣本與初始聚類中心之間的最短距離，并計算每個樣本被選為質心的概率；