[发明专利]用于小卫星的综合电子系统健康管理模块及健康管理方法

权利要求书

1.一种用于小卫星的综合电子系统健康管理模块，包括处理器(1)、闪存(2)、静态随机存取存储器(3)、可编程只读存储器(4)、CAN总线电平转换芯片(5)，其特征是：

处理器(1)与可编程只读存储器(4)相连，在可编程只读存储器(4)上存储处理器(1)的引导文件，处理器(1)与闪存(2)相连，在闪存(2)上分三段在不同的地址存储程序文件，处理器(1)与静态随机存取存储器(3)相连，静态随机存取存储器(3)作为处理器1程序执行时的内存空间，处理器(1)的数据输入输出端口与CAN总线电平转换芯片(5)相连，

CAN总线电平转换芯片(5)与处理器(1)和CAN总线相连(6)，CAN总线电平转换芯片(5)一方面将来自处理器(1)的数据传递到CAN总线(6)上、另一方面将CAN总线(6)上的数据传递至处理器(1)。

2.根据权利要求1所述的用于小卫星的综合电子系统健康管理模块，其特征是：处理器(1)为ADSP-SC589型，CAN总线电平转换芯片(5)为82C250型。

3.一种基于权利要求1所述的用于小卫星的综合电子系统健康管理模块的健康管理方法，其特征是：处理器(1)通过CAN总线电平转换芯片(5)获取CAN总线(6)上来自各个星载传感器的检测数据，并提取表征故障发生的参数，根据表征故障数据的不同数据类型，将特征分为时域故障特征和频域故障特征两种，时域故障提取法采用方差提取法，时域故障提取法采用频谱分析提取法，根据故障提取后的参数判断小卫星综合电子系统是否发生故障。

4.根据权利要求3所述的健康管理方法，其特征是所述根据故障提取后的参数判断小卫星综合电子系统是否发生故障具体为：即处理器(1)根据从CAN总线(6)上获取的星载计算机(7)和各个星载传感器(8,9，……，n+7)的检测数据对小卫星综合电子系统的各个分系统或分部分分别判定其健康状态，隔离最终判定有故障的分系统或分部分。

5.根据权利要求4所述的健康管理方法，其特征是还包括：对系统各部分的故障程度做出判断，对没有发生明显故障的系统部件的故障征兆大小进行辨识，所述辨识是采用基于线性化处理技术的故障辨识方法具体包括：

首先设计小卫星综合电子系统的状态观测器，公式如下所示：

y(t)＝H(x(t))+E·f(t)

式中：x(t)为状态变量，u(t)为控制输入变量，y(t)为系统输出变量，f(t)为故障信号，G(·),H(·)分别为系统的状态函数和观测函数，F和E为已知矩阵，

其次对其在(0,0)点处进行线性化处理，公式如下所示：

y(t)＝C·x(t)+O(x)+E·f(t)

式中：O(x,u)表示关于系统状态和控制输入的高阶无穷小，O(x)表示系统状态的高阶无穷小，

再次对故障信号f(t)进行初始估计，假设开始t＝0时，系统中没有故障，f(t)的估计值为0；当小卫星综合电子系统在t₀时刻发生故障时，f(t)≠0(t≥t₀)，f(t)的估计值不为0，且就是对故障信号f(t)的初始估计结果，

最后对故障信号f(t)的初始估计结果进行校正，对状态观测误差动态方程进行分析，将故障估计误差表示下式的形式：

故障估计误差＝时变增益矩阵*状态观测误差

并求解时变增益矩阵，即由状态观测误差间接得到故障信号的初始估计误差，结合故障信号的初始估计结果，得到故障信号的真值，实现小卫星综合电子系统的故障辨识。

6.根据权利要求3所述的健康管理方法，其特征是所述根据故障提取后的参数判断小卫星综合电子系统是否发生故障具体为：当输出结果为健康状态时，采用基于神经网络模型的故障预测方法，对小卫星综合电子系统的故障进行预测，具体包括：

首先以检测数据为样本，选择合理的训练、测试和分析样本；然后通过网络参数设置训练模型；再用测试样本对训练的网络模型进行测试，检验网络性能；最后用模型和分析样本进行预测，预测将要发生故障的故障源、故障的大小、以及故障发生的时间，并为小卫星根据其自身软件或硬件的冗余和容错能力自主对小卫星综合电子系统进行自修复提供依据。