一种基于贝叶斯网络的卫星姿控系统多工况健康评估方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于贝叶斯网络的卫星姿控系统多工况健康评估方法，所述方法贴近卫星姿态控制系统实际在轨工作情况，并且利用历史数据，挖掘卫星上设备相关参数间的概率，体现实际工况下的数据特点，突破仅考虑单一工作模式的传统健康评估方法，能够真实反映系统健康水平，通过储存典型工况网络快速确定实时的贝叶斯网络结构，提高评估效率。本发明专利技术能够较准确地实现卫星姿控系统不同工况下的健康状态评估，实现多指标遥测参数量化为统一健康评估等级，为卫星的自主健康管理提供了高效的方法。

A Multi-condition Health Assessment Method for Satellite Attitude Control System Based on Bayesian Network

【技术实现步骤摘要】
一种基于贝叶斯网络的卫星姿控系统多工况健康评估方法
本专利技术属于卫星自主健康管理，涉及一种卫星姿控系统的健康评估方法，尤其涉及一种基于贝叶斯网络的卫星姿控系统多工况健康评估方法。技术背景卫星健康评估是实现卫星在轨健康管理的关键技术之一，立足于运行系统当前健康情况来进行评判，能够引导健康管理系统实现科学有效的健康管理决策并实施，是提升卫星系统的安全性与可靠性、降低有效生命周期运行成本及全寿命周期维修费用，进而保障任务得以顺利完成的有力工具。卫星遥测数据包含海量信息，遥测数据是体现卫星实时运行状态正常与否的重要依据。基于数据和贝叶斯网络的卫星健康状态确定方法，利用卫星遥测数据，结合卫星地面实验阶段可获得的结构、参数配置信息，通过网络推理，给出评估对象的健康状态。健康评估的基础是获得一个全面的健康评估指标集。目前尚没有产生一种公认的、完善的系统健康评估指标集的构建方法；同时，虽然目前国内外对健康评估方法本身的研究成果颇丰，但关注健康评估指标集构建方法的人员较少。研究航天系统健康评估指标集的构建方法将对航天器健康评估的发展积极作用。现有的多数健康状态评估研究并未考虑系统的多工作模式，卫本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于贝叶斯网络的卫星姿控系统多工况健康评估方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)建立卫星姿控系统健康评估指标集：按照层次分析法将卫星姿控系统进行层次分级，得到各级系统的健康评估因子，并且根据卫星运行姿态的具体工况对各级健康因子进行筛选，确定健康评估指标项；(2)待评估指标集数据预处理：对步骤(1)筛选出的健康评估指标项对应的遥测数据进行奇异点剔除、线性降噪和无量纲化处理，去除数据采集过程中的背景噪声和各遥测数据中的不同的量纲；(3)提取多工作模式训练样本数据：根据卫星在轨工作模式下的工作状态数据，构建符合当前工作模式需求的健康评估贝叶斯网络，并对工作状态数据进行降维处理，且训练样本数据...

【技术特征摘要】
1.一种基于贝叶斯网络的卫星姿控系统多工况健康评估方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)建立卫星姿控系统健康评估指标集：按照层次分析法将卫星姿控系统进行层次分级，得到各级系统的健康评估因子，并且根据卫星运行姿态的具体工况对各级健康因子进行筛选，确定健康评估指标项；(2)待评估指标集数据预处理：对步骤(1)筛选出的健康评估指标项对应的遥测数据进行奇异点剔除、线性降噪和无量纲化处理，去除数据采集过程中的背景噪声和各遥测数据中的不同的量纲；(3)提取多工作模式训练样本数据：根据卫星在轨工作模式下的工作状态数据，构建符合当前工作模式需求的健康评估贝叶斯网络，并对工作状态数据进行降维处理，且训练样本数据中带有典型工作模式标签以进行识别；(4)建立基于样本数据的贝叶斯健康评估网络：所述贝叶斯健康评估网络的叶子节点为姿控系统健康状态，中间节点为姿控系统部件，根节点为部件对应的数据特征；(5)确定卫星姿控系统健康状态：将待评估卫星的遥测数据经过预处理和特征提取，识别典型工况标签后，将数据特征输入所构建存储的典型工况贝叶斯网络中，贝叶斯网络根据条件概率计算得到当前的健康状态。2.根据权利要求1所述的一种基于贝叶斯网络的卫星姿控系统多工况健康评估方法，其特征在于：步骤(1)通过层次分析法建立卫星姿控系统健康评估指标集，包括根据确定卫星姿控系统健康评估指标建立指标比较判断矩阵，通过计算矩阵的最大特征值以及对应特征向量，得出不同因素的权重或优先级。3.根据权利要求1所述的一种基于贝叶斯网络的卫星姿控系统多工况健康评估方法，其特征在于：步骤(3)中降维处理的方法为局部保持投影法，通过自适应鉴别局部保持投影实现数据降维。4.根据权利要求1所述的一种基于贝叶斯网络的卫星姿控系统多工况健康评估方法，其特征在于：步骤(3)所述的工作模式包括：(a)消除初偏模式：消除星箭分离干扰和太阳帆板展开扰动，由姿态敏感器提供角度和角速度信息，通过姿控系统执行器控制建立星体对地定向姿态；(b)对地定向模式：通过姿态敏感器提供姿态信息，姿控系统执行器进行星体姿态调整与控制，建立星体对地的三轴姿态；(c)轮控启动模式：动量轮启动，将角动量控制到标称值附近，建立整星零动量，消除动量轮启动产生的干扰，确定和控制星体姿态，同时对地定向；(d)对地三轴稳定模式：卫星姿控系统控制星体在X、Y、Z三个方向上均稳定，与地球保持一定的姿态关系；(e)对地扫描模式：此模式下卫星长时间保持姿态机动及姿态偏置飞行状态。5.根据权利要求1所述的一种基于贝叶斯网络的卫星姿控系统多工况健康评估方法，其特征在于：步骤(3)通过自适应鉴别局部保持投影对遥测数据进行降维具体步骤如下：(31)提取原始数据，组成原始高维训练样本...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊恒海，杨天社，曲若彤，肇刚，姜斌，程月华，刘帆，吴冠，冯军华，高宇，傅娜，张海龙，
申请(专利权)人：中国西安卫星测控中心，
类型：发明
国别省市：陕西,61