一种基于变温与姿轨控占比特征的卫星轨控过程评估方法技术

本发明专利技术涉及一种基于变温与姿轨控占比特征的卫星轨控过程评估方法，该方法包括以下步骤：1)针对轨控数据进行温度变化过程特征提取；2)轨控与姿控时长分布特征提取；3)轨控过程评估模型建立。本发明专利技术通过温度变化过程特征提取、轨控与姿控时长分布特征提取、轨控过程评估模型建立及评估三个步骤，可实现对双组元推力器轨道控制过程的关联特征提取与建模，并对新发生的轨道控制过程进行准实时评估。对新发生的轨道控制过程进行准实时评估。对新发生的轨道控制过程进行准实时评估。

【技术实现步骤摘要】
一种基于变温与姿轨控占比特征的卫星轨控过程评估方法


[0001]本专利技术属于航天器故障诊断领域，尤其是一种基于变温特征与姿轨控占比特征对卫星进行轨控过程评估的方法。

技术介绍

[0002]卫星轨道控制，是在轨多次发生的典型在轨事件。其过程中的因果与关联，在正常情况下会呈现一定规律性。选取合适的关联特征，从中展现出这种规律性，能够使我们认知轨控事件的正常“模式”，基于此，可对新发生的轨道控制过程进行过程评估，尤其是获取控后轨道前的准实时评估，意义重大。

技术实现思路

[0003]为解决
技术介绍
中存在的上述技术问题，本专利技术通过对过往轨道控制历史数据进行分析，对卫星轨控过程进行深入研究，挖掘了轨控推力器升温、姿控轨控推力器工作时长分布两种关联规律，并将其用于新发生的轨道控制过程快速评估，从实际应用案例来看，得到了良好的效果。
[0004]本专利技术的技术解决方案是：本专利技术为一种基于变温与姿轨控占比特征的卫星轨控过程评估方法，其特殊之处在于：该方法包括如下步骤：
[0005]1)针对轨控数据进行温度变化过程特征提取：
[0006]其中分别建立轨控过程较长的控制、轨控过程较短的控制过程中，推力器温度与工作时长关联特征提取模型；
[0007]2)轨控与姿控时长分布特征提取：
[0008]以转进轨控工作模式时刻为起点，以转出轨控工作模式时刻为终点，计算每个推力器工作时长，姿控总时长，轨控总时长，以及姿控时长与轨控时长占比数值；
[0009]3)轨控过程评估模型建立：
[0010]所有经过控后轨道验证的轨控样本，其关联特征参数通过聚类，可得到正常集与异常集，新的轨控样本特征参数通过图像识别或其他方法得到其与正常集和异常集的分布关系，据此模型进行轨控过程评估。
[0011]进一步的，步骤1)中，用公式来表现轨控过程中推力器温度与工作时长的关联关系，拟合结果用相关系数来表示拟合与实际的匹配程度。
[0012]进一步的，步骤1)中，轨控过程以500个基准时间单位为界限，500个基准时间单位以上为轨控过程较长，500个基准时间单位以下为轨控过程较短。
[0013]进一步的，步骤1)的具体步骤如下：按照轨控类型分为轨控过程较长的控制温度变化过程特征提取和轨控过程较短的控制温度变化过程特征提取两种；
[0014]1.1)轨控过程较长的控制温度变化过程拟合
[0015]可用下式来表现轨控过程中推力器温度与工作时长的关联关系：
[0016]T＝a
·
ln(Δt)+b
[0017]式中，T为推力器温度1；
△
t为推力器工作时长；a为拟合系数；b为拟合系数；
[0018]拟合结果用相关系数来表示拟合与实际的匹配程度：
[0019][0020]式中x
i
为第i个测量值；x
μ
为测量值的平均值；y
i
为第i个拟合值；y
μ
为拟合值的平均值。
[0021]以轨控推力器工作时长
△
t为自变量，推力器温度T为因变量，取每一次轨控开始后特定时间长度的升温过程中，拟合结果a，b，R作为关联特征提取结果；
[0022]1.2)控过程较短的控制温度变化过程拟合
[0023]推力器总喷气时间：
[0024]Δt＝t
E
‑
t
S
[0025]式中，t
E
为点火结束后喷气时间累计；t
S
为点火开始时推力器喷气时间累计；
[0026]推力器温度增量：
[0027]ΔT＝T
max
‑
T
S
[0028]式中，T
max
为点火过程中推力器温度峰值；T
S
为点火开始时刻推力器温度。
[0029]以轨控推力器工作时长Δt为横坐标，推力器温度增量ΔT为纵坐标，取每一次轨控的(Δt，ΔT)点作为推力器工作时长－温度关联特征提取结果。
[0030]进一步的，步骤2)的具体步骤如下：
[0031]Δt
Oj
＝t
OjE
‑
t
OjS
[0032]Δt
Ai
＝t
AiE
‑
t
AiS
[0033]式中Δt
Oj
——第j个轨控推力器工作时长；t
OjE
——转出轨控工作模式时轨控推力器累计工作时间；t
OjS
——转入轨控工作模式时轨控推力器累计工作时间；Δt
Ai
——第i个姿控推力器工作时长；t
AiE
——转出轨控工作模式时姿控推力器累计工作时间；t
AiS
——转入轨控工作模式时姿控推力器累计工作时间；
[0034]轨控总时长：
[0035][0036]姿控总时长：
[0037][0038]姿控轨控比：
[0039][0040]取每一次轨控的R
AO
作为关联特征提取结果。
[0041]进一步的，步骤3)中，首先进行轨控过程较短的控制、轨控过程较长的控制评估，建立控制过程特征集，再使用新的轨控参数特征提取结果与正常分布范围进行比较，得到
本次控制过程是否正常的评估结果。
[0042]进一步的，步骤3)的具体步骤如下：所有经过控后轨道验证的轨控样本，其关联特征参数通过聚类，可得到正常集Q，与异常集E，新的轨控样本特征参数通过图像识别等手段，可以得到其与正常集和异常集的分布关系，据此进行轨控过程是否正常的评估；
[0043]3.1)轨控过程较短的控制评估：
[0044]第i次控制过程得到一组特征
[0045]评估结果
[0046]式中，e
EWi
——第i次轨控过程较短的控制评估结果，1为正常，0为异常；EW
i
——第i次轨控过程较短的控制过程特征参数；Q
EW
——轨控过程较短的控制过程正常特征集；EW
i
——轨控过程较短的控制过程异常特征集；
[0047]3.2)轨控过程较长的控制评估：
[0048]第j次控制过程得到一组特征
[0049]评估结果
[0050]式中，e
SNj
——第j次轨控过程较长的控制评估结果，1为正常，0为异常；SN
j
——第j次轨控过程较长的控制过程特征参数；Q
SN
——轨控过程较长的控制过程正常特征集；E
SN
——轨控过程较长的控制过程异常特征集。
[0051]本专利技术提供了一种基于变温与姿轨控占比特征的卫星轨控过程评估的方法，用于解决当前卫星轨道控制中无法快速评估的瓶颈问题，通过深入研究使用双组元推力器的卫星轨控过程本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于变温与姿轨控占比特征的卫星轨控过程评估方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：1)针对轨控数据进行温度变化过程特征提取：其中分别建立轨控过程较长的控制、轨控过程较短的控制过程中，推力器温度与工作时长关联特征提取模型；2)轨控与姿控时长分布特征提取：以转进轨控工作模式时刻为起点，以转出轨控工作模式时刻为终点，计算每个推力器工作时长，姿控总时长，轨控总时长，以及姿控时长与轨控时长占比数值；3)轨控过程评估模型建立：所有经过控后轨道验证的轨控样本，其关联特征参数通过聚类，可得到正常集与异常集，新的轨控样本特征参数通过图像识别或其他方法得到其与正常集和异常集的分布关系，据此模型进行轨控过程评估。2.根据权利要求1所述的基于变温与姿轨控占比特征的卫星轨控过程评估方法，其特征在于：所述步骤1)中，用公式来表现轨控过程中推力器温度与工作时长的关联关系，拟合结果用相关系数来表示拟合与实际的匹配程度。3.根据权利要求2所述的基于变温与姿轨控占比特征的卫星轨控过程评估方法，其特征在于：所述步骤1)中，轨控过程以500个基准时间单位为界限，500个基准时间单位以上为轨控过程较长，500个基准时间单位以下为轨控过程较短。4.根据权利要求3所述的基于变温与姿轨控占比特征的卫星轨控过程评估方法，其特征在于：所述步骤1)的具体步骤如下：按照轨控类型分为轨控过程较长的控制温度变化过程特征提取和轨控过程较短的控制温度变化过程特征提取两种；1.1)轨控过程较长的控制温度变化过程拟合可用下式来表现轨控过程中推力器温度与工作时长的关联关系：T＝a
·
ln(Δt)+b式中，T为推力器温度1；
△
t为推力器工作时长；a为拟合系数；b为拟合系数；拟合结果用相关系数来表示拟合与实际的匹配程度：式中x
i
为第i个测量值；x
μ
为测量值的平均值；y
i
为第i个拟合值；y
μ
为拟合值的平均值。以轨控推力器工作时长
△
t为自变量，推力器温度T为因变量，取每一次轨控开始后特定时间长度的升温过程中，拟合结果a，b，R作为关联特征提取结果；1.2)控过程较短的控制温度变化过程拟合推力器总喷气时间：Δt＝t
E
‑
t
S
式中，t
E
为点火结束后喷气时间累计；t
S
为点火开始时推力器喷气时间累计；推力器温度增量：ΔT＝T
max
‑
T
S
式中，T
max
为点火过程中推力器温度峰值；T
S
为点火开始时刻推力器温度。
以轨控推...

【专利技术属性】
技术研发人员：李肖瑛，陈军，高宇，凡嵩，林海晨，张炎，陈星伊，袁线，李强，高敏，罗亮，
申请(专利权)人：中国西安卫星测控中心，
类型：发明
国别省市：