【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及航天器设计和在轨自主健康评估，具体涉及一种多源信息的消耗类产品在轨健康评估方法、设备及介质。
技术介绍
1、航天器在轨消耗类产品余量的评估对航天器功能实现起着至关重要的作用，是航天器能否实现探测目的的关键。现阶段的航天器消耗类产品余量主流计算方法，仅由器上所在分系统自身测量(如推进剂余量由贮箱内测量机械装置直接测液体余量)后，将结果上报给航天器系统进行健康评估，并与地面航天器专家进行同步诊断。然而实际任务中，航天器海量的参数导致地面专家难以对每个相关参数开展长期实时、高效的监测，并且对于需在轨实施紧急处理的情况，地面往往难以及时处理，且为确保不漏警，地面通常采用偏敏感的方式，这往往会导致大量虚警。
2、随着航天器健康管理技术的发展，在航天器在轨定量消耗类产品余量的评估工作中，多系统联合评判技术逐渐取代了单一分系统的判断，该技术借由多个航天器分系统来实现对消耗类产品余量的测量与估计，可以在一定程度上避免漏警、误判、过判等不良情况。
3、基于航天器单一分系统评估或多系统综合评判技术都属于确定性技术，对可以确定的输入来计算出一个确定性的响应输出。然而，航天器在轨工作环境复杂，在轨飞行任务样本经验少，这使得应用多系统联合评判技术时，不同航天器分系统对消耗类产品余量评估本身具有一定的不确定性，且不同分系统的随机程度不一，导致评估结果仍有较大偏差。但是，仅利用不确定性多源信息方法进行航天器消耗类产品余量的在轨自主评估时，虽然它能够有效降低估计偏差，但也会为航天器带来大量的计算负担，难以保障对消耗类产品余
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种多源信息的消耗类产品在轨健康评估方法、设备及介质，能够提高对航天器在轨消耗类产品余量实时评估的精度，确保对于在轨航天器健康问题的及时预警与处理。
2、为实现上述目的，本专利技术技术方案如下：
3、一种多源信息的消耗类产品在轨健康评估方法，包括：
4、步骤一、基于被测产品所在分系统传感器的消耗类产品余量测量；
5、步骤二、基于被测产品所在分系统实时消耗量积分设计的余量评估；
6、步骤三、基于姿轨控分系统姿轨信息的消耗类产品消耗预测；
7、步骤四、基于测控数传分系统与地面轨道预测模型的消耗评估；
8、步骤五，利用步骤一、步骤二、步骤三和步骤四余量结果，进行多系统联合评判，并利用自适应权重计算，生成多系统的综合评估消耗类产品余量评估结果，作为第一阶段的确定性结果输出；
9、步骤六、针对步骤五输出的消耗类产品余量结果的故障评判，若结果无故障，则输出结果为正常；若结果为存在故障，则转步骤七；
10、步骤七、利用多源信息与步骤六中评判结果的故障评判，作为第二阶评估方法。若结果无故障，则输出结果为正常；若结果为存在故障，则进行故障预警。
11、其中，所述步骤五中，对于骤一、步骤二、步骤三、步骤四得到的余量结果y1、y2、y3、y4，进行地面试验的m组余量估计，组成消耗类产品余量估计矩阵y如下：
12、
13、其中n＝4，m>1,矩阵x的每一行的前n个元素代表一组数据,共有m组数据，最后一行元素恒置为1，w表示自适应权重，将wn+1当作线性模型中的偏置(bias)，令:
14、ytrue＝f(y)＝yw
15、ytrue表示地面试验中的真实消耗类产品余量，其中矩阵ytrue表示如下：
16、
17、最优权值w表示如下：
18、w＝(yty)-1ytyt
19、对于在轨操作时，将步骤一、步骤二、步骤三、步骤四得到的余量结果y1、y2、y3、y4组成一维矩阵，并与最优权值矩阵w相乘得到的结果，作为步骤五多系统联合评判输出的余量估计值。
20、其中，消耗类产品余量的四种判断方法分别为：1)直接通过被测产品所在分系统的传感器测量剩余量；2)被测产品所在分系统通过实时测消耗量积分，获得消耗类产品当前消耗量，再用总量减去消耗量获取余量；3)gnc分系统通过姿态和轨道调整的次数/发动机启停次数，计算得出当前消耗类产品消耗量；4)通过地面轨道预测模型结合测控数传分系统给出的位置姿态信息预测当前消耗类产品应消耗总量。
21、其中，所述步骤七中，将不确定性输入参数与确定性参数相关联，共同输入到统计试验模块中，得到不确定性的输出响应，并利用面向不确定性响应的综合评判方法进行故障评估；若余量充足，则继续对下一测试时间进行监测；若余量不足，则进行故障隔离或其他后续操作。
22、其中，所述多源信息包括星上推进剂剩余量和锂电池电源剩余量。
23、其中，所述消耗类产品为包括星上推进剂阀门的在轨消耗产品、有寿命要求或使用次数要求的产品，以及包括载人航天器的水或食品的消耗类产品。
24、一种电子设备，所述电子设备包括处理器、用于存储所述处理器可执行指令的存储器；所述处理器，用于从所述存储器中读取所述可执行指令，并执行所述指令以实现本专利技术多源信息的消耗类产品在轨健康评估方法。
25、一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行本专利技术多源信息的消耗类产品在轨健康评估方法。
26、有益效果：
27、1、本专利技术通过将自适应权重计算应用于多系统综合评判方法中，能够有效表征不同分系统对于消耗类产品余量的评估值的有效性，降低传统多系统综合评判方法的偏差；提高对航天器在轨消耗类产品余量实时评估的精度，确保对于在轨航天器健康问题的及时预警与处理，降低地面专家综合评判工作的耗时与人工成本。
28、2、本专利技术方法中，通过引入不确定性设计因素，能够显著降低多源信息带来的干扰，相较于单一的多系统综合评判方法，能够有效提高消耗类产品余量的自主健康评估精度，降低虚警率。
29、3、本专利技术方法中，在各分系统评判结果的结果不一致时启用多源信息的评判，相较于利用单一信息评估方法，能够提高检测的有效性，解决了直接引入随机统计求解带来的计算量大问题，提高检测有效性。
30、4、本专利技术设备通过将自适应权重计算应用于多系统综合评判中，能够有效表征不同分系统对于消耗类产品余量的评估值的有效性，降低传统多系统综合评判方法的偏差；提高对航天器在轨消耗类产品余量实时评估的精度，确保对于在轨航天器健康问题的及时预警与处理，降低地面专家综合评判工作的耗时与人工成本。
31、5、本专利技术介质通过将自适应权重计算应用于多系统综合评判中，能够有效表征不同分系统对于消耗类产品余量的评估值的有效性，降低传统多系统综合评判方法的偏差；提高对航天器在轨消耗类产品余量实时评估的精度，确保对于在轨航天器健康问题的及时预警与处理，降低地面专家综合评判工作的耗时与人工成本。
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1.一种多源信息的消耗类产品在轨健康评估方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤五中，对于骤一、步骤二、步骤三、步骤四得到的余量结果y1、y2、y3、y4，进行地面试验的m组余量估计，组成消耗类产品余量估计矩阵Y如下：
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，消耗类产品余量的四种判断方法分别为：1)直接通过被测产品所在分系统的传感器测量剩余量；2)被测产品所在分系统通过实时测消耗量积分，获得消耗类产品当前消耗量，再用总量减去消耗量获取余量；3)GNC分系统通过姿态和轨道调整的次数/发动机启停次数，计算得出当前消耗类产品消耗量；4)通过地面轨道预测模型结合测控数传分系统给出的位置姿态信息预测当前消耗类产品应消耗总量。
4.如权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述步骤七中，将不确定性输入参数与确定性参数相关联，共同输入到统计试验模块中，得到不确定性的输出响应，并利用面向不确定性响应的综合评判方法进行故障评估；若余量充足，则继续对下一测试时间进行监测；若余量不足，则进行故障隔离或其他后续操作。
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6.如权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述消耗类产品为包括星上推进剂阀门的在轨消耗产品、有寿命要求或使用次数要求的产品，以及包括载人航天器的水或食品的消耗类产品。
7.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括处理器、用于存储所述处理器可执行指令的存储器；所述处理器，用于从所述存储器中读取所述可执行指令，并执行所述指令以实现上述权利要求1-6中任一所述的多源信息的消耗类产品在轨健康评估方法。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行上述权利要求1-6中任一所述的多源信息的消耗类产品在轨健康评估方法。
...【技术特征摘要】
1.一种多源信息的消耗类产品在轨健康评估方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤五中，对于骤一、步骤二、步骤三、步骤四得到的余量结果y1、y2、y3、y4，进行地面试验的m组余量估计，组成消耗类产品余量估计矩阵y如下：
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，消耗类产品余量的四种判断方法分别为：1)直接通过被测产品所在分系统的传感器测量剩余量；2)被测产品所在分系统通过实时测消耗量积分，获得消耗类产品当前消耗量，再用总量减去消耗量获取余量；3)gnc分系统通过姿态和轨道调整的次数/发动机启停次数，计算得出当前消耗类产品消耗量；4)通过地面轨道预测模型结合测控数传分系统给出的位置姿态信息预测当前消耗类产品应消耗总量。
4.如权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述步骤七中，将不确定性输入参数与确定性参数相关联，共同输入到统计试验模块中，得到不确定性的输出响应，并利...
【专利技术属性】
技术研发人员：王鹏程，栾晨辉，何熊文，杨乐，王岩，李志杰，陈朝基，范松涛，
申请(专利权)人：北京空间飞行器总体设计部，
类型：发明
国别省市：
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