[發明專利]一種衛星遙測數據的在軌異常監測方法

在審

• 申請號: 202110763527.X
• 申請日: 2021-07-06
• 公開（公告）號: CN113496261A
• 公開（公告）日: 2021-10-12
• 發明（設計）人: 楊瓊;張軍;冷佳醒;張鴿;王亞賓;曾繁彬;丁澍愷;李國通;林寶軍;沈苑;蔣桂忠;劉迎春;王學良;陳志峰;龔文斌;任前義;李鍇
• 申請（專利權）人: 中國科學院微小衛星創新研究院;上海微小衛星工程中心
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06F17/16;G06F17/18
• 代理公司: 上海智晟知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31313
• 代理人: 張瑞瑩;李鏑的

本發明公開一種衛星遙測數據的在軌異常監測方法，首先對被監測的遙測數據進行中心化處理，得到中心化的被監測遙測數據；然后，采用映射函數及重構函數，將中心化后的被監測的遙測數據進行投影和重構，得到重構的遙測數據；最后，根據重構的遙測數據及中心化的被監測遙測數據，計算重構誤差，并與預設閾值進行比較判斷被監測的數據是否異常。

技術領域

本發明涉及航空航天技術領域，特別涉及一種衛星遙測數據的在軌異常監測方法。

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，此遙測數據是地面了解衛星在軌運行狀態的唯一依據。遙測數據量大、維度高、關系復雜、相關性及專業性強，反映了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，能夠協助地面運管人員判斷衛星的性能，為開展各種運行和維護管理工作提供有效依據。尤其是遙測數據中的異常數據，其不同于正常遙測數據的變化規律或不符合航天器工作模式設定，從而可以反映采集設備失效、傳輸鏈路受損、對應設備的性能退化、質量問題、機械及電子故障，或者設計不足等問題。及時而有效地發現遙測數據中存在的異常模式，并對被測設備進行遠程指令修復、傳輸鏈路修復、軟件故障排除、故障預案制定，或者維護服務優化等操作，對于提升地面服務質量，增強航天器設計、研制、生產以及維護各個環節的成熟度、安全性及可靠性具有顯著的現實意義。

發明內容

針對現有技術中的部分或全部問題，本發明提供一種衛星遙測數據的在軌異常監測方法，包括：

采用正常歷史遙測數據的均值，對被檢測的遙測數據進行中心化處理；

采用映射函數及重構函數，將中心化后的被監測的遙測數據進行投影和重構；以及

計算重構誤差，判斷所述被檢測的數據是否異常。

進一步地，所述映射函數及重構函數通過正常歷史遙測數據得到。

進一步地，所述映射函數及重構函數的學習包括：

根據中心化的正常歷史遙測數據，計算正常遙測數據的協方差矩陣；

對所述協方差矩陣進行特征值分解，得到特征值及其對應的特征向量；以及

確定降維重構的準確度的閾值，計算降維后的維度個數k，將特征值按值的大小逐序排序，選前面的k個特征值所相應的特征向量，并按列組成特征矩陣，從而得到映射函數及重構函數。

本發明提供的一種衛星遙測數據的在軌異常監測方法，通過主成分分析(PCA)降維技術，通過學習衛星正常遙測數據，得到高維映射到低維的映射函數以及低維映射回高維的重構函數。在監測過程中，將學習到的映射函數和重構函數應用到被監測的遙測數據上，對被監測的遙測數據進行投影和重構，得到重構后的遙測數據，然后計算重構誤差，進而判斷所述被監測的遙測數據是否異常。所述方法算法簡單，準確率高，可廣泛應用于衛星的在軌異常監測。

附圖說明

為進一步闡明本發明的各實施例的以上和其它優點和特征，將參考附圖來呈現本發明的各實施例的更具體的描述?？梢岳斫猓@些附圖只描繪本發明的典型實施例，因此將不被認為是對其范圍的限制。在附圖中，為了清楚明了，相同或相應的部件將用相同或類似的標記表示。

圖1示出本發明一個實施例的一種衛星遙測數據的在軌異常監測方法的流程示意圖。

具體實施方式