一种遥感卫星地面站健康监控系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种遥感卫星地面站健康监控系统及方法，其中的监控系统包括数据采集处理单元，故障诊断单元，全生命周期管理单元，健康状态监测单元和健康状态预测单元，能实现对遥感卫星地面站中各类监测数据的采集、测试、故障和性能分析，从而完成遥感卫星地面站设备级、系统级和地面站级的健康管理。本发明专利技术的以上方案，能够形成通用化遥感卫星地面站的故障诊断方案，实现设备故障全生命周期管理、系统的健康监测和预测能力，保证系统处于良好的状态，进而达到减小遥感卫星地面站系统维护工作量和复杂度，提高运行效率的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种遥感卫星地面站健康监控系统及方法
本专利技术涉及遥感卫星数据接收
，具体地，涉及一种遥感卫星地面站健康监控系统及方法。
技术介绍
遥感卫星向高分辨率和空间组网发展，随之而来的是遥感卫星数量和对地数传数据量及传输速率的大幅提高。为了满足遥感卫星的数据下传需求，遥感卫星地面站的规模日益庞大，进而导致站内系统的复杂度呈几何级增长，系统维护难度加大。此外，遥感卫星地面站包含各类专业设备，如天伺馈系统涉及机械、自动化、信号处理等专业；信道系统涉及通信、电子等专业，遥感卫星地面站的操作人员很难具备对全部系统的维护能力，进一步加大了系统维护的难度。目前国内遥感卫星地面站普遍采用故障诊断系统辅助系统的维护，即通过对故障经验的整理分析，形成专家知识，然后通过专家系统来完成系统的故障诊断。故障诊断系统为遥感卫星地面站的维护提供了很大的便利，但是由于其局限性，导致其无法满足现阶段遥感卫星地面站的需求，主要体现在以下三个方面：1、目前的故障诊断系统为定制系统，通用性较差，仅仅针对特定系统的故障进行知识提取和诊断，而面对遥感卫星地面站规模快速增长，设备数量和复杂度快速提高的情况，需要对其进行改造之后才能使用。2、目前缺少对设备和故障的全生命周期管理能力，无法有效的监测设备投入使用后的运行维护状态，也无法有效追踪各类故障的处置情况。3、故障诊断系统仅仅具备事后的故障辅助分析能力，无法全面的监测遥感卫星地面站的健康状态，如：设备的磨损老化，电子器件工作不稳定带来的潜在风险，也无法分析系统健康状态对系统和运行带来的影响和相应的处置建议。基于上述原因，需要对遥感卫星地面站的健康监控方式进行改进。
技术实现思路
本专利技术实施例旨在提供一种遥感卫星地面站健康监控系统和方法，搭建遥感卫星地面站健康监控体系，以解决现有技术中的遥感卫星地面站健康监控方式通用性差、维护困难且运行效率低的技术问题。为此，本专利技术提供一种遥感卫星地面站健康监控系统，包括：数据采集处理单元，用于采集遥感卫星地面站的各类监测数据，并对所述监测数据进行解析处理以形成结构化数据；故障诊断单元，用于基于所述结构化数据和知识库中各类故障诊断方法完成遥感卫星地面站中任务和设备的故障诊断并形成诊断结果；全生命周期管理单元，用于依据不同时间点的诊断结果对遥感卫星地面站的任务和设备故障进行追踪管理，同时追踪设备生命周期内的各关键节点状态，形成设备全生命周期的追踪管理结果；健康状态监测单元，用于对遥感卫星地面站中的设备进行建模形成健康模型，所述健康模型包括设备级健康模型、系统级健康模型和站级健康模型；依据不同级健康监测模型和所述结构化数据对相应的设备、系统和地面站进行健康监测，并按需进行健康体检，进而完成遥感卫星地面站的健康状态监测；健康状态预测单元，用于通过遥感卫星地面站的健康状态监测结果对遥感卫星地面站的健康状态进行趋势分析和健康状态预测，并提供维修决策支持。可选地，上述的遥感卫星地面站健康监控系统，所述数据采集处理单元包括：数据采集模块，用于实时采集遥感卫星地面站各设备产生的各类监测数据；数据解析模块，用于按照预定的协议格式将所述各类监测数据解析为对应的物理参数；数据预处理模块，用于对解析得到的物理参数进行预处理，得到标准化监测数据；预处理包括但不限于量纲统一、时标修正和差分处理；特征提取模块，用于从所述标准化监测数据中提取关键监测数据，根据实际需求将多类关键监测数据融合得到与实际需求相符合的关键特征参数；数据格式化模块，用于将所述关键特征参数按时间对齐，形成标准化特征矢量作为所述结构化数据；数据存储分发模块，用于存储所述标准化特征矢量，并依需求分发所述标准化特征矢量。可选地，上述的遥感卫星地面站健康监控系统，所述故障诊断单元包括：自动化测试模块，用于自动化配置和调度各类功能和性能测试，并采集分析测试数据，生成测试结果；知识库模块，用于实现知识库中各类故障诊断方法的检索、增加、删除、编辑以及备份操作；设备故障诊断模块，用于根据故障诊断方法、所述结构化数据以及所述测试结果，对设备进行实时故障诊断，并生成设备故障诊断结果；任务故障诊断模块，用于自动分析任务的执行状态，对于发现故障的任务进行诊断分析，并生成任务故障诊断结果，所述任务故障诊断结果和设备故障诊断结果形成所述诊断结果。可选地，上述的遥感卫星地面站健康监控系统，所述全生命周期管理单元包括：故障追踪模块，用于对任务故障诊断结果和设备故障诊断结果进行跟踪，包括但不限于故障上报、故障处置流程和故障处置结果；故障知识提取模块，用于统计、分析和提炼任务故障诊断结果和设备故障诊断结果中的故障信息并得到与故障信息对应的处置方法，形成故障案例、故障树和专家知识；设备维管模块，用于对设备的整个生命周期的关键节点管理，并统计分析设备的关键指标以形成设备全生命周期的追踪管理结果；其中，关键节点包括但不限于投入使用、升级、维修和报废，关键指标包括但不限于对设备的运行状态、性能和故障率。可选地，上述的遥感卫星地面站健康监控系统，健康状态监测单元包括：健康模型管理模块，用于构建和管理设备级健康模型、系统级健康模型和站级健康模型；健康评估模块，用于根据各类监测数据、设备级健康模型、系统级健康模型及站级健康模型，采用预设权重策略及评估算法对设备、系统和地面站的健康状态进行评估得到健康评估结果；性能评估模块，用于根据所述健康状态评估结果和关键性能指标定量评估设备、系统和遥感卫星地面站的性能并得到性能评估结果；健康体检模块，用于定期或根据所述健康评估结果和性能评估结果自动完成设备、系统和地面站的健康状态评估，并形成健康体检报告；健康状态展示模块，用于展示所述系统健康状态。可选地，上述的遥感卫星地面站健康监控系统，所述健康状态预测单元包括：趋势分析模块，用于连续监测设备工作状态和系统关键性能指标，形成设备状态和系统性能的趋势分析报告，比对同型号和同类型非同型号设备的设备状态得到横向趋势分析结果；能力预测模块，用于预先诊断设备或系统的健康状态得到健康状态监测结果，预测设备或系统正常运行的时间，同时预测设备或系统对未来任务的执行能力；维修决策模块，用于根据设备或系统的健康状态，同时结合设备或系统对未来任务的执行能力，提供维修决策支持。本专利技术还提供一种遥感卫星地面站健康监控方法，包括如下步骤：采集遥感卫星地面站的各类监测数据，并对所述监测数据进行解析处理以形成结构化数据；基于所述结构化数据和知识库中各类故障诊断方法完成遥感卫星地面站中任务和设备的故障诊断并形成诊断结果；依据不同时间点的诊断结果对遥感卫星地面站的任务和设备故障进行追踪管理，同时追踪设备生命周期内的各关键节点状态，形成设备全生命周期的追踪管理结果；对遥感卫星地面站中的任务和设备的健康状态进行建模形成健康模型，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种遥感卫星地面站健康监控系统，其特征在于，包括：/n数据采集处理单元，用于采集遥感卫星地面站的各类监测数据，并对所述监测数据进行解析处理以形成结构化数据；/n故障诊断单元，用于基于所述结构化数据和知识库中各类故障诊断方法完成遥感卫星地面站中任务和设备的故障诊断并形成诊断结果；/n全生命周期管理单元，用于依据不同时间点的诊断结果对遥感卫星地面站的任务和设备故障进行追踪管理，同时追踪设备生命周期内的各关键节点状态，形成设备全生命周期的追踪管理结果；/n健康状态监测单元，用于对遥感卫星地面站中的设备进行建模形成健康模型，所述健康模型包括设备级健康模型、系统级健康模型和站级健康模型；依据不同级健康监测模型和所述结构化数据对相应的设备、系统和地面站进行健康监测，并按需进行健康体检，进而完成遥感卫星地面站的健康状态监测；/n健康状态预测单元，用于通过遥感卫星地面站的健康状态监测结果对遥感卫星地面站的健康状态进行趋势分析和健康状态预测，并提供维修决策支持。/n

【技术特征摘要】
1.一种遥感卫星地面站健康监控系统，其特征在于，包括：
数据采集处理单元，用于采集遥感卫星地面站的各类监测数据，并对所述监测数据进行解析处理以形成结构化数据；
故障诊断单元，用于基于所述结构化数据和知识库中各类故障诊断方法完成遥感卫星地面站中任务和设备的故障诊断并形成诊断结果；
全生命周期管理单元，用于依据不同时间点的诊断结果对遥感卫星地面站的任务和设备故障进行追踪管理，同时追踪设备生命周期内的各关键节点状态，形成设备全生命周期的追踪管理结果；
健康状态监测单元，用于对遥感卫星地面站中的设备进行建模形成健康模型，所述健康模型包括设备级健康模型、系统级健康模型和站级健康模型；依据不同级健康监测模型和所述结构化数据对相应的设备、系统和地面站进行健康监测，并按需进行健康体检，进而完成遥感卫星地面站的健康状态监测；
健康状态预测单元，用于通过遥感卫星地面站的健康状态监测结果对遥感卫星地面站的健康状态进行趋势分析和健康状态预测，并提供维修决策支持。


2.根据权利要求1所述的遥感卫星地面站健康监控系统，其特征在于，所述数据采集处理单元包括：
数据采集模块，用于实时采集遥感卫星地面站各设备产生的各类监测数据；
数据解析模块，用于按照预定的协议格式将所述各类监测数据解析为对应的物理参数；
数据预处理模块，用于对解析得到的物理参数进行预处理，得到标准化监测数据；预处理包括但不限于量纲统一、时标修正和差分处理；
特征提取模块，用于从所述标准化监测数据中提取关键监测数据，根据实际需求将多类关键监测数据融合得到与实际需求相符合的关键特征参数；
数据格式化模块，用于将所述关键特征参数按时间对齐，形成标准化特征矢量作为所述结构化数据；
数据存储分发模块，用于存储所述标准化特征矢量，并依需求分发所述标准化特征矢量。


3.根据权利要求1所述的遥感卫星地面站健康监控系统，其特征在于，所述故障诊断单元包括：
自动化测试模块，用于自动化配置和调度各类功能和性能测试，并采集分析测试数据，生成测试结果；
知识库模块，用于实现知识库中各类故障诊断方法的检索、增加、删除、编辑以及备份操作；
设备故障诊断模块，用于根据故障诊断方法、所述结构化数据以及所述测试结果，对设备进行实时故障诊断，并生成设备故障诊断结果；
任务故障诊断模块，用于自动分析任务的执行状态，对于发现故障的任务进行诊断分析，并生成任务故障诊断结果，所述任务故障诊断结果和设备故障诊断结果形成所述诊断结果。


4.根据权利要求1所述的遥感卫星地面站健康监控系统，其特征在于，所述全生命周期管理单元包括：
故障追踪模块，用于对任务故障诊断结果和设备故障诊断结果进行跟踪，包括但不限于故障上报、故障处置流程和故障处置结果；
故障知识提取模块，用于统计、分析和提炼任务故障诊断结果和设备故障诊断结果中的故障信息并得到与故障信息对应的处置方法，形成故障案例、故障树和专家知识；
设备维管模块，用于对设备的整个生命周期的关键节点管理，并统计分析设备的关键指标以形成设备全生命周期的追踪管理结果；其中，关键节点包括但不限于投入使用、升级、维修和报废，关键指标包括但不限于对设备的运行状态、性能和故障率。


5.根据权利要求1所述的遥感卫星地面站健康监控系统，其特征在于，健康状态监测单元包括：
健康模型管理模块，用于构建和管理设备级健康模型、系统级健康模型和站级健康模型；
健康评估模块，用于根据各类监测数据、设备级健康模型、系统级健康模型及站级健康模型，采用预设权重策略及评估算法对设备、系统和地面站的健康状态进行评估得到健康评估结果；
性能评估模块，用于根据所述健康状态评估结果和关键性能指标定量评估设备、系统和遥感卫星地面站的性能并得到性能评估结果；
健康体检模块，用于定期或根据所述健康评估结果和性能评估结果自动完成设备、系统和地面站的健康状态评估，并形成健康体检报告；
健康状态展示模块，用于展示所述系统健康状态。


6.根据权利要求1所述的遥感卫星地面站健康监控系统，其特征在于，所述健康状态预测单元包括：
趋势分析模块，用于连续监测设备工作状态和系统关键性能指标，形成设备状态和系统性能的趋势分析报告，比对同型号和同类型非同型号设备的设备状态得到横向趋势分析结果；
能力预测模块，用于预先诊断设备或系统的健康状态得到健康状态监测结果，预测设备或系统正常运行的时间，同时预测设备或系统对未来任务的执行能力；
维修决策模块，用于根据设备或系统的健康...

【专利技术属性】
技术研发人员：李亚林，张洪群，冯旭祥，李安，何玉，孙健，王建平，陈忠兵，
申请(专利权)人：中国科学院空天信息创新研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11