正向推理与逆向推理相结合的故障推演方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种正向推理与逆向推理相结合的故障推演方法和装置，该方法包括：根据FMEA构建航天器控制系统的性能

【技术实现步骤摘要】
正向推理与逆向推理相结合的故障推演方法和装置


[0001]本专利技术涉及航空航天
，特别涉及一种正向推理与逆向推理相结合的故障推演方法和装置。

技术介绍

[0002]航天器控制系统工作时间长、精度要求高、环境特殊，并受重量和能量消耗等条件的限制，导致航天器控制系统的故障类型多、故障原因复杂、影响因素广泛。
[0003]正向推理与逆向推理相结合的故障推演主要指根据遥测参数反映出来的故障征兆来确定故障原因和故障影响路径的过程。故障原因与故障征兆之间存在一定的因果关系，但是空间环境的复杂性、天地通信的受限性和知识描述的非完备性等原因，导致故障原因与故障征兆之间的映射关系具有很强的不确定性，直接影响故障推演结果的准确性。因此，一个复杂的故障很难一次找到准确的故障原因或传播路径，需要经过多次推理和逐步排除。

技术实现思路

[0004]为了提高航天器控制系统故障推演结果的准确性，本专利技术实施例提供了一种正向推理与逆向推理相结合的故障推演方法和装置。
[0005]第一方面，本专利技术实施例提供了一种正向推理与逆向推理相结合的故障推演方法，包括：
[0006]根据FMEA构建航天器控制系统的性能
‑
故障关系图谱；其中，所述性能
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故障关系图谱的每个实体均包含两个状态，每个实体均具有对应的实体概率属性，所述实体概率属性用于描述故障原因发生的概率，所述性能
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故障关系图谱的每个关系均具有对应的关系概率属性，所述关系概率属性用于描述头实体和尾实体所处状态的概率；
[0007]将所述性能
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故障关系图谱转变为一个联结树；
[0008]计算所述联结树中各节点的概率值，以得到每个故障征兆最有可能发生的故障原因集合；
[0009]针对每个所述故障原因集合，采用A
‑
star算法确定当前故障原因集合中最终的故障原因和故障影响路径。
[0010]第二方面，本专利技术实施例还提供了一种正向推理与逆向推理相结合的故障推演装置，包括：
[0011]构建模块，用于根据FMEA构建航天器控制系统的性能
‑
故障关系图谱；其中，所述性能
‑
故障关系图谱的每个实体均包含两个状态，每个实体均具有对应的实体概率属性，所述实体概率属性用于描述故障原因发生的概率，所述性能
‑
故障关系图谱的每个关系均具有对应的关系概率属性，所述关系概率属性用于描述头实体和尾实体所处状态的概率；
[0012]转变模块，用于将所述性能
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故障关系图谱转变为一个联结树；
[0013]计算模块，用于计算所述联结树中各节点的概率值，以得到每个故障征兆最有可
能发生的故障原因集合；
[0014]确定模块，用于针对每个所述故障原因集合，采用A
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star算法确定当前故障原因集合中最终的故障原因和故障影响路径。
[0015]第三方面，本专利技术实施例还提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现本专利技术任一实施例所述的方法。
[0016]第四方面，本专利技术实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序在计算机中执行时，令计算机执行本专利技术任一实施例所述的方法。
[0017]本专利技术实施例提供了一种正向推理与逆向推理相结合的故障推演方法和装置，采用基于联结树的因果推理进行故障推演的逆向推理，能够从不完全、不精确或不确定的知识或信息中给出带有概率的推理结果，可以实现故障影响过程的精确推理；采用A
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star启发式搜索进行故障推演的正向推理，通过在搜索空间中识别最大概率的方式来获得最优故障影响路径，可以实现故障影响过程的近似推理；基于联结树的精确推理与基于搜索的近似推理相结合，利用不同原理和不同方向的反复验证，来提高航天器故障推理结果的准确性。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1是本专利技术一实施例提供的一种正向推理与逆向推理相结合的故障推演方法流程图；
[0020]图2是本专利技术一实施例提供的一种电子设备的硬件架构图；
[0021]图3是本专利技术一实施例提供的一种正向推理与逆向推理相结合的故障推演装置结构图。
具体实施方式
[0022]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0023]请参考图1，本专利技术实施例提供了一种正向推理与逆向推理相结合的故障推演方法，该方法包括：
[0024]步骤100：根据FMEA构建航天器控制系统的性能
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故障关系图谱；其中，性能
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故障关系图谱的每个实体均包含两个状态，每个实体均具有对应的实体概率属性，实体概率属性用于描述故障原因发生的概率，性能
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故障关系图谱的每个关系均具有对应的关系概率属性，关系概率属性用于描述头实体和尾实体所处状态的概率；
[0025]步骤102：将性能
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故障关系图谱转变为一个联结树；
[0026]步骤104：计算联结树中各节点的概率值，以得到每个故障征兆最有可能发生的故障原因集合；
[0027]步骤106：针对每个故障原因集合，采用A
‑
star算法确定当前故障原因集合中最终的故障原因和故障影响路径。
[0028]本专利技术实施例中，采用基于联结树的因果推理进行故障推演的逆向推理，能够从不完全、不精确或不确定的知识或信息中给出带有概率的推理结果，可以实现故障影响过程的精确推理；采用A
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star启发式搜索进行故障推演的正向推理，通过在搜索空间中识别最大概率的方式来获得最优故障影响路径，可以实现故障影响过程的近似推理；基于联结树的精确推理与基于搜索的近似推理相结合，利用不同原理和不同方向的反复验证，来提高航天器故障推理结果的准确性。
[0029]可以知道的是，知识图谱能够借助其在构建知识网络与展现知识关联方面的巨大优势，为具有复杂关系的航天器故障知识信息提供一种新的获取、存储、组织、管理、更新和展示的手段，并提供更符合认知习惯的故障知识应用与故障推理方式，从而提高故障推演的效率和精准度，因此利用知识图谱知识，构建航天器性能
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故障关系图谱，在此基础上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种正向推理与逆向推理相结合的故障推演方法，其特征在于，包括：根据FMEA构建航天器控制系统的性能
‑
故障关系图谱；其中，所述性能
‑
故障关系图谱的每个实体均包含两个状态，每个实体均具有对应的实体概率属性，所述实体概率属性用于描述故障原因发生的概率，所述性能
‑
故障关系图谱的每个关系均具有对应的关系概率属性，所述关系概率属性用于描述头实体和尾实体所处状态的概率；将所述性能
‑
故障关系图谱转变为一个联结树；计算所述联结树中各节点的概率值，以得到每个故障征兆最有可能发生的故障原因集合；针对每个所述故障原因集合，采用A
‑
star算法确定当前故障原因集合中最终的故障原因和故障影响路径。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述性能
‑
故障关系图谱中的三元组集合包括：<部件
‑
包含
‑
功能模块>、<功能模块
‑
发生
‑
故障原因>、<故障原因
‑
导致
‑
故障模式>、<故障模式
‑
表现
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故障征兆>；当所述实体为部件时，所述状态为是该部件和不是该部件；当所述实体为功能模块时，所述状态为是该功能模块和不是该功能模块；当所述实体为故障原因时，所述状态为故障原因发生和故障原因未发生；当所述实体为故障模式时，所述状态为故障模式发生和故障模式未发生；当所述实体为故障征兆时，所述状态为征兆异常和征兆正常。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述性能
‑
故障关系图谱转变为一个联结树，包括：将所述性能
‑
故障关系图谱中的有向边转变为无向边，并将具有相同尾实体的两个头实体连接起来，构成道义图；对得到的道义图进行三角化；对三角化后的道义图，找到构成联结树的所有团簇；其中，所述团簇为三角化后的道义图中的最大全连通子图，所述团簇中的每对不同的实体均存在关系；基于得到的所有团簇，确定不同所述团簇之间的分离实体；基于团簇
‑
分离实体
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团簇的顺序构建联结树。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于得到的所有团簇，确定不同所述团簇之间的分离实体，包括：构建一个n行n列的数组；其中，n为团簇的个数，每一行和每一列均用一个团簇来标注，所述数组中的每个元素均为行团簇与列团簇对应的实体；将所述数组中存在两个相同实体的元素作为分离实体。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述计算所述联结树中各节点的概率值，以得到每个故障征兆最有可能发生的故障原因集合，包括：对联结树进行初始化；在初始化后的联结树上进行消息传递；基于各团簇节点和各分离实体节点的概率分布，计算所述联结树中各节点的概率值，以得到每个故障征兆最有可能发生的故障原因集合。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述对联结树进行初始化，包括：
将各节点的概率函数φ
x
初始化为1；将任一头实体V的尾实体记为Pa(V)，对于同时包含V和Pa...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘磊，王淑一，刘文静，梁寒玉，邢晓宇，刘成瑞，徐赫屿，
申请(专利权)人：北京控制工程研究所，
类型：发明
国别省市：