卫星电源系统健康状态监测系统技术方案

本发明专利技术提供了一种卫星电源系统健康状态监测系统，包括：第一特征提取及异常检测模块，被配置为根据卫星电源系统遥测数据特性，提取各个遥测参数的特征；以及实时采集各个遥测参数的主份数据，并根据其遥测参数的特征，检测该主份数据是否发生异常情况；第二特征提取及异常检测模块，被配置为将各个遥测参数的主份数据与备份数据进行比对后，形成比对规则库；以及实时采集各个遥测参数的主份数据和备份数据，并根据其遥测参数的比对规则库，检测主份数据和/或备份数据是否发生异常情况。份数据和/或备份数据是否发生异常情况。份数据和/或备份数据是否发生异常情况。

【技术实现步骤摘要】
卫星电源系统健康状态监测系统


[0001]本专利技术涉及卫星遥测
，特别涉及一种卫星电源系统健康状态监测系统。

技术介绍

[0002]由于卫星所处空间环境的不确定性，发射前测试的局限性和元器件老化等因素，卫星在轨运行期间仍然可能会出现一些异常或故障，如果对异常或故障没有及时发现和处理将会对卫星使用寿命造成不利影响，因此有必要利用卫星的遥测数据来对卫星的健康状态进行实时监控，并在异常发生时及时进行处理以避免恶化。传统的卫星健康状态监控过程是通过星地通信将卫星的遥测数据下传到地面站，由地面站对遥测数据进行分析和判断，在发现异常后发送相应的遥控命令进行补救。但是这种方法存在通信时延长和有测控盲区的缺点，不利于异常或故障的及时发现与处理。卫星异常检测技术的在轨自主处理也存在算法不合理导致可靠性低或低效等多种问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种卫星电源系统健康状态监测系统，以解决现有的卫星异常检测技术的在轨自主处理算法不合理的问题。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种卫星电源系统健康状态监测系统，包括：
[0005]第一特征提取及异常检测模块，被配置为根据卫星电源系统遥测数据特性，提取各个遥测参数的特征；以及
[0006]实时采集各个遥测参数的主份数据，并根据其遥测参数的特征，检测该主份数据是否发生异常情况；
[0007]第二特征提取及异常检测模块，被配置为将各个遥测参数的主份数据与备份数据进行比对后，形成比对规则库；以及
[0008]实时采集各个遥测参数的主份数据和备份数据，并根据其遥测参数的比对规则库，检测主份数据和/或备份数据是否发生异常情况。
[0009]可选的，在所述的卫星电源系统健康状态监测系统中，所述特征包括模态转换关系、模态转换顺序及模态最长持续时间。
[0010]可选的，在所述的卫星电源系统健康状态监测系统中，卫星电源系统遥测数据特性包括：
[0011]卫星电源系统遥测参数包括太阳能帆板输出电流、以及电池组电压遥测参数；
[0012]电池组电压遥测参数在放电、充电、以及休眠之间有序转换；
[0013]太阳能帆板输出电流在恒定电流输出段、输出电流下降段、输出电流恒零段、输出电流快回升段、以及输出电流慢回升段之间有序转换。
[0014]可选的，在所述的卫星电源系统健康状态监测系统中，
[0015]卫星在光照区时处于稳定状态，太阳能帆板输出电流为恒定电流输出段，其持续时间为第一时间；
[0016]当卫星进入阴影区时，太阳能帆板输出电流为输出电流下降段，其持续时间为第二时间；
[0017]当卫星完全处于阴影区时，太阳能帆板输出电流为输出电流恒零段，其持续时间为第三时间；
[0018]当卫星走出阴影区时，太阳能帆板输出电流为输出电流快回升段，其持续时间为第四时间；
[0019]当卫星完全走出阴影区时，太阳能帆板输出电流为输出电流慢回升段，其持续时间为第五时间；
[0020]第一时间大于第三时间，第三时间大于第五时间，第五时间大于第四时间，第四时间大于第二时间。
[0021]可选的，在所述的卫星电源系统健康状态监测系统中，
[0022]根据电池组电压遥测参数在放电、充电、以及休眠之间有序转换，得到电池组电压遥测参数的模态转换关系、模态转换顺序；
[0023]根据太阳能帆板输出电流在恒定电流输出段、输出电流下降段、输出电流恒零段、输出电流快回升段、以及输出电流慢回升段之间有序转换，得到太阳能帆板输出电流的模态转换关系、模态转换顺序。
[0024]可选的，在所述的卫星电源系统健康状态监测系统中，由卫星电源系统遥测参数的最小幅值至卫星电源系统遥测参数的最大幅值之间均匀切分为多个数量级，每个数量级对应一个模态；
[0025]采集多个时间点对应的卫星电源系统遥测参数，按各个卫星电源系统遥测参数的幅值，将其各个卫星电源系统遥测参数对应至一个模态中；
[0026]将一个模态中的所有卫星电源系统遥测参数对应的时间点求和，得到模态最长持续时间。
[0027]可选的，在所述的卫星电源系统健康状态监测系统中，所述模态转换关系包括一阶模态转换；
[0028]一阶模态转换为由第i个模态转换到第j个模态；
[0029]为每个遥测参数构造一阶模态转换矩阵A，A的行数等于模态的个数，A的列数等于模态的个数；
[0030]分别对每个遥测参数进行学习，如果训练数据中该遥测参数量化后的第i个模态能够转换到第j个模态，则Aij＝1；否则Aij＝0；
[0031]将一个模态的最长持续时间存储在一阶模态转换矩阵A的对角线上。
[0032]可选的，在所述的卫星电源系统健康状态监测系统中，所述模态转换关系包括二阶模态转换；
[0033]二阶模态转换包括：上升转换叠加上升转换、上升转换叠加下降转换、下降转换叠加上升转换、下降转换叠加下降转换；
[0034]为每个遥测参数构造二阶模态转换矩阵B，B的行数等于模态的个数，B的列数为1；
[0035]分别对每个遥测参数进行学习，如果训练数据中单个遥测参数出现某个二阶模态转换，B的相应位置记为相应的转换值，否则B的相应位置记为0。
[0036]可选的，在所述的卫星电源系统健康状态监测系统中，
[0037]某个遥测参数的实测数据与一阶模态转换矩阵A和二阶模态转换矩阵B比对，若实测数据违反了一阶模态转换矩阵A或二阶模态转换矩阵B的规则，则检测该实测数据是否发生异常情况。
[0038]可选的，在所述的卫星电源系统健康状态监测系统中，第二特征提取及异常检测模块执行以下动作：
[0039]获得主份遥测参数与备份遥测参数的一一对应关系；
[0040]将训练数据中对应的遥测参数相减，统计每对遥测参数相减后的最大差值；
[0041]将最大差值与遥测参数的对应关系存入比对规则库；
[0042]在比对规则库中获取主份遥测参数与备份遥测参数的对应关系；
[0043]将对应的需要检测的遥测参数相减，得到实际差值；
[0044]实际差值与比对规则库中相应的最大差值进行比较；
[0045]若实际差值小于最大差值，则主份数据和/或备份数据为正常情况；
[0046]若实际差值大于最大差值，则主份数据和/或备份数据为异常情况。
[0047]在本专利技术提供的卫星电源系统健康状态监测系统中，通过根据卫星电源系统遥测数据特性，提取各个遥测参数的特征，根据其遥测参数的特征，检测该主份数据是否发生异常情况，实现了对现有的遥测数据中所包含的信息进行深入挖掘，而不仅仅简单的利用遥测数据中距离和出现频率来判断是否异常；进一步的，通过将各个遥测参数的主份数据与备份数据进行比对后，形成比对规则库，根据其遥测参数的比对规则库，检测主份数据和/或备份数据是否发生异常情况，实现了利用主备份遥测参数之间的同步性来改进第一特征提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种卫星电源系统健康状态监测系统，其特征在于，包括：第一特征提取及异常检测模块，被配置为根据卫星电源系统遥测数据特性，提取各个遥测参数的特征；以及实时采集各个遥测参数的主份数据，并根据其遥测参数的特征，检测该主份数据是否发生异常情况；第二特征提取及异常检测模块，被配置为将各个遥测参数的主份数据与备份数据进行比对后，形成比对规则库；以及实时采集各个遥测参数的主份数据和备份数据，并根据其遥测参数的比对规则库，检测主份数据和/或备份数据是否发生异常情况。2.如权利要求1所述的卫星电源系统健康状态监测系统，其特征在于，所述特征包括模态转换关系、模态转换顺序及模态最长持续时间。3.如权利要求2所述的卫星电源系统健康状态监测系统，其特征在于，卫星电源系统遥测数据特性包括：卫星电源系统遥测参数包括太阳能帆板输出电流、以及电池组电压遥测参数；电池组电压遥测参数在放电、充电、以及休眠之间有序转换；太阳能帆板输出电流在恒定电流输出段、输出电流下降段、输出电流恒零段、输出电流快回升段、以及输出电流慢回升段之间有序转换。4.如权利要求3所述的卫星电源系统健康状态监测系统，其特征在于，卫星在光照区时处于稳定状态，太阳能帆板输出电流为恒定电流输出段，其持续时间为第一时间；当卫星进入阴影区时，太阳能帆板输出电流为输出电流下降段，其持续时间为第二时间；当卫星完全处于阴影区时，太阳能帆板输出电流为输出电流恒零段，其持续时间为第三时间；当卫星走出阴影区时，太阳能帆板输出电流为输出电流快回升段，其持续时间为第四时间；当卫星完全走出阴影区时，太阳能帆板输出电流为输出电流慢回升段，其持续时间为第五时间；第一时间大于第三时间，第三时间大于第五时间，第五时间大于第四时间，第四时间大于第二时间。5.如权利要求4所述的卫星电源系统健康状态监测系统，其特征在于，根据电池组电压遥测参数在放电、充电、以及休眠之间有序转换，得到电池组电压遥测参数的模态转换关系、模态转换顺序；根据太阳能帆板输出电流在恒定电流输出段、输出电流下降段、输出电流恒零段、输出电流快回升段、以及输出电流慢回升段之间有序转换，得到太阳能帆板输出电流的模态转换关系、模态转换顺序。6.如权利要求2所述的卫星电源系统健康状态监测系统，其特征在于，由卫星电源系统遥...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨琼，张军，李国通，王亚宾，曾繁彬，冷佳醒，丁澍恺，沈苑，刘迎春，应俊，
申请(专利权)人：上海微小卫星工程中心，
类型：发明
国别省市：