[發明專利]基于Redis集群的海量遙測數據異常監視平臺

在審

• 申請號: 202111126612.1
• 申請日: 2021-09-26
• 公開（公告）號: CN113780879A
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: 于勁松;冀歡歡;梁思遠;唐荻音;周倜;唐卿
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06F3/0483
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開一種基于Redis集群的海量遙測數據異常監視平臺及其實現方法。所述基于Redis集群的海量遙測數據異常監視平臺支持多任務多目標管理，基于門限和規則進行實時在線推理，主要包括五個部分，分別為：專家知識庫配置，支持門限規則和專家規則的二次拓展；圖形化異常監視，以圖形塊的形式進行遙測數據異常狀態監視；列表異常監視，以列表形式進行遙測數據狀態實時監視；歷史異常總覽，負責記錄航天器歷史異常信息；權限管理，獨立于異常監視功能，用于實現平臺的分級使用。本發明采用XML描述任務與目標信息，提供統一信息描述接口，可拓展性強；通過搭建Redis集群，實現了毫秒級的實時在線推理；采用B/S架構，適用于不同的操作系統(Windows、Linux)，可移植性強。

技術領域

本發明涉及航天器遙測數據異常檢測平臺，具體涉及一種基于Redis集群的海量遙測數據異常監視平臺。

背景技術

現代航天器系統功能復雜度的不斷提升，導致了航天器發生故障的頻率也逐年增加。與地面上的工業設備不同，在軌運行的航天器一旦發生故障，很難及時有效的進行故障判斷與維修。因此，實時監測在軌航天器的運行狀態，及時發現微小異常，遏制航天器重大故障的發生，已成為航天器健康管理領域的研究熱點。

對于在軌運行的航天器，其關鍵部件上會設置大量的星上傳感器，航天器的狀態檢測系統會將傳感器數據進行編碼并通過遙測系統下傳至地面的飛行控制中心。通過實時監視遙測數據的狀態，可以實現對在軌航天器健康狀態的實時評估，達到預防故障和復盤故障的目的。

目前，國外關于航天器遙測數據異常檢測問題的研究領先于我國。美國航空航天局埃姆斯研究中心自創了Orc、IMS等基于數據挖掘的異常檢測工具，并對該方法進行升級，開了軟件AMISS，以及后續的迭代版本MILD。日本東京大學封裝了異常檢測工具ADAMS，可對航天器遙測數據進行多維異常檢測。歐洲太空局與歐洲空間控制中心也開發了異常檢測系統ARES，該系統支持對離線的遙測數據進行分析。國內在這一領域的研究起步較晚，但近年來也做了大量相關研究，包括BP神經網絡、相關性分析、動態變化門限、基于門控循環單元的變分自編碼器等算法。

綜上所述，國內雖然也開展了相關研究，但大多停留在理論階段，應用于工程實際的在軌航天器海量遙測數據異常監視的系統較少。由于航天器結構復雜度高，每日下傳遙測數據已達到PB級，如何實現海量遙測數據的實時異常監視已成為在軌航天器運行狀態評估的難題。這個難題主要體現在三個方面：首先，診斷規則的設計，是進行遙測數據異常判讀的前提，進而才能實現對在軌航天器健康狀態的監視。其次，實時性的保證，面對海量級的遙測參數，如何保證診斷推理速度與遙測數據下傳頻率之間的平衡，是避免數據過量累計，實現遙測數據實時異常監視的關鍵。最后，豐富友好的工程化異常監視平臺設計，提供支持海量遙測數據動態異常監視的人機交互界面，能夠輔助運維人員更快速地定位異常，并作出決策。

針對上述難題，本發明提供一種基于Redis集群的海量遙測數據異常監視平臺。該平臺提供在線診斷規則配置功能，專家可以在線進行診斷規則的設計，并支持規則語法檢查；采用主-從復制模式搭建Redis集群，將海量遙測數據讀寫分離，保證診斷推理的實時性；診斷工程化需求，設計了圖形化、列表、三維模型等多種形式的遙測數據實時監視界面，可輔助運維人員更好地監視航天器在軌狀態。

發明內容

本發明為了解決在軌航天器運行狀態監視的需求，提供一種基于Redis集群的海量遙測數據異常監視平臺，集診斷規則配置、在線推理、異常實時監測于一體。