[发明专利]基于可重构度的卫星在轨健康状态评估方法及评估系统

说明书

一种基于可重构度的卫星在轨健康状态评估方法，其操作步骤包括：根据卫星系统的物理结构确定系统层次结构得到系统结构树；然后再逐层确定各层次元素的可重构度；收集部件健康状态下遥测参数的遥测数据；根据遥测数据提取部件健康状态的特征量数据，用多元状态估计方法或非参数回归方法确定部件健康状态指标值；再确定元素贡献度，采用层次分析法确定系统结构树中下一层次各元素对与其关联的上一层次元素的贡献度，获得系统健康状态指标值：借此评估系统健康状态。本发明还提供了包括数据获取模块、数据预处理模块、系统结构树编辑模块、数据分析模块和数据可视化模块的评估系统，以实现从部件到系统的多级健康状态评估。

技术领域

本发明属于在轨卫星健康管理和故障诊断领域，尤其涉及一种基于实测数据的在轨卫星健康状态评估方法及评估系统。

背景技术

目前卫星在轨健康状态评估主要采用加权方法，其主要问题是对卫星系统高冗余、可重构特性的体现不足，而且评估模型权重参数的确定过于依赖主观判断。例如，加权平均型合成法则没有体现卫星系统故障重构能力的影响；状态数法以系统组成部分的特殊关系定义其状态数时，冗余关系的状态数需要依靠经验给出；基于变权的层次分析法在从部件到系统的评估中，部件之间的冗余关系也是靠经验给出冗余系数来刻画。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种基于卫星系统结构和在轨实测数据的卫星在轨健康状态评估方法及评估系统，以实现从部件到系统的多级健康状态评估。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种基于可重构度的卫星在轨健康状态评估方法，该卫星在轨健康状态评估方法的操作步骤包括：

(1)构建系统结构树：根据卫星系统的物理结构确定系统层次结构，以及根据系统功能确定系统各层次元素间的逻辑关系，得到系统结构树；

(2)确定可重构度：根据系统结构和系统功能，以及所确定的系统各层次元素间的逻辑关系，逐层确定各层次元素的可重构度；

(3)评估部件健康状态，其步骤包括：

(3.1)确定与部件健康状态有关的遥测参数，并收集部件健康状态下前述遥测参数的遥测数据；

(3.2)根据所收集的遥测数据提取部件健康状态的特征量数据，作为部件健康状态评估的输入数据；

(3.3)根据所述的特征量数据，采用多元状态估计方法(MSET)或非参数回归方法确定部件健康状态指标值；

(4)评估系统健康状态，其步骤包括：

(4.1)确定元素贡献度：采用层次分析法确定所述系统结构树中下一层次各元素对与其关联的上一层次元素的贡献度；

(4.2)获得系统健康状态指标值：根据上述步骤获得的各层次元素的可重构度、部件健康状态指标值以及元素贡献度，逐层确定系统各层次元素的健康状态指标值；

(4.3)设定健康状态指标值的健康阈值和危险阈值，若健康状态指标值小于等于1且大于等于健康阈值，则认定卫星系统处于健康状态；若健康状态指标值低于健康阈值同时又大于等于危险阈值，则认定卫星系统的健康状态未知；若健康状态指标值低于危险阈值，则认定卫星系统处于不健康状态。