[發明專利]一種航天器在軌狀態異常檢測方法及系統

有效

• 申請號: 202110517095.4
• 申請日: 2021-05-12
• 公開（公告）號: CN113326744B
• 公開（公告）日: 2023-03-03
• 發明（設計）人: 王日新;李玉慶;陳景龍;雷明佳;馮小恩;徐敏強
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G06F18/10
• 分類號: G06F18/10;G06F18/213;G06F18/24;G06F18/2433;G06F18/15
• 代理公司: 哈爾濱工業大學專利中心 23200
• 代理人: 孫宇博

本發明涉及一種航天器在軌狀態異常檢測方法，包括以下步驟：步驟一、對采集到的航天器遙測信號進行預處理；步驟二、對經過預處理的信號數據進行時域統計特征分析，并進行健康狀態評價；步驟三、對統計特征表現正常的遙測數據，進行異變點檢測分析，通過采用基于小波變換的方法對遙測信號局部時頻變化進行分解分析得到航天器狀態異變檢測結果。本發明通過對實際遙測數據進行預處理、時域統計特征提取、小波變換等操作，實現航天器狀態異變檢測，解決了實際工程中航天器部件或系統的物理模型難以構建、現有檢測方法對突變異常不敏感等問題，提高了航天器在軌狀態異常檢測的準確率。

技術領域

本發明涉及航天器技術領域，具體涉及一種航天器在軌狀態異常檢測方法及系統。

背景技術

目前關于航天器狀態異常檢測方法的研究大多停留在針對航天器分系統或關鍵部件物理建模與仿真的基礎上，并基于模型仿真數據對方法進行驗證，但工程實踐中，物理模型往往難以獲得，因此仿真數據與實際遙測數據之間，無論是在采樣頻率、數據形態還是數據特征表現上均存在很大差異，例如實際遙測數據存在野值、數據丟包等問題，且遙測數據不同時間段采樣頻率不一致。此外，現有的一些數據分析技術直接應用于航天器在軌狀態異常檢測問題中時仍存在一些問題，例如：在軌運行期間基于神經網絡的異常檢測技術耗時長且訓練數據的數量和豐富程度難以達到算法要求；針對遙測數據這類甚低頻數據，基于時頻域分析的異常檢測技術難以奏效；航天器在軌運行期間大部分故障或異常表現為突變或跳變異常，基于統計分析或概率模型的診斷方法往往對這類異常不敏感。

發明內容

本發明是要解決實際工程中航天器部件或系統的物理模型難以構建、現有檢測方法對突變異常不敏感等問題，進而提供了一種航天器在軌狀態異常檢測方法及系統。

本發明的航天器在軌狀態異常檢測方法，包括以下步驟：

步驟一、對采集到的航天器遙測信號進行預處理；

步驟二、對經過預處理的信號數據進行時域統計特征分析，并進行健康狀態評價；

步驟三、對統計特征表現正常的遙測數據，進行異變點檢測分析，通過采用基于小波變換的方法對遙測信號局部時頻變化進行分解分析得到航天器狀態異變檢測結果。

本發明還涉及一種航天器在軌狀態異常檢測系統。

有益效果

本發明的航天器狀態異常檢測對保障航天器在軌正常運行、在軌任務順利執行與指導航天器地面設計均具有重要意義。通過對實際遙測數據進行預處理、時域統計特征提取、小波變換等操作，實現航天器狀態異變檢測，解決了實際工程中航天器部件或系統的物理模型難以構建、現有檢測方法對突變異常不敏感等問題，提高了航天器在軌狀態異常檢測的準確率。

附圖說明

圖1為本發明的航天器在軌狀態異常檢測方法實施流程圖；

圖2為本發明航天器在軌狀態異常檢測中萊特準則的實施流程圖；

圖3為本發明中基于小波變換的航天器遙測數據異變點檢測流程圖。

具體實施方式

以下以具體實施方法對本發明進一步說明。

如圖1至3所示，本發明的航天器在軌狀態異常檢測方法，包括如下步驟：

步驟一、對采集到的航天器遙測信號進行預處理；預處理包括剔除野值點和填補缺失數據項：

剔除野值點，具體可采用目測法、均方值或萊特準則剔除野值，具體方法分別如下：

設一列遙測信號為x＝{x₁，x₂，…，x_i，…，x_n}，i＝1，2，…，n；