帮助提出NASA哥达德中心指令管理系统软件功能要求的专家系统样机

在NASA哥达德航天中心,指令管理系统(CMS)的作用是把航天器的操作要求转换成可向航天器上行发送的详细操作规划。该指令管理系统是NASA数据系统的一部分,而数据系统负责将NASA近地卫星的科学和工程数据下行发送到用户,并将指令数据上行发送到航天器。目前,要确定CMS软件设计的功能要求,得花一到三年的时间,每周开会一到二次。提出CMS软件功能要求的另一种方法是开发一个专家系统样机帮助完成这项工作。具体说,与领域专家相互切磋构成知识库,然后联系到一个现有的称为“知识工程系统”(1.3版)的专家系统应用产生器上。知识库的开发主要分四步:①开发面向问题的结构层次;②确定知识管理方法;③对知识库编码;④检验、测试、考核和评价知识库以及整个专家系统样机。通过当配角来检验这个专家系统样机,然后作专家系统样机的知识库精化、评价和实施。     

用于卫星控制的专家系统

随着星载系统的发展,卫星的复杂性和自主能力日益增强,故障越来越少,但是,剩余故障的诊断却变得更加复杂了。此外,现正在提高航天器的自主,与此同时,又要求缩减地面站上的人员。将来要成功地从地面处理故障就需要大量地增加故障检测和诊断的自动化。本文研究了专家系统用作地面诊断系统部件的问题。本文介绍了该系统的诊断过程及其对知识库的要求。给出了对部分卫星姿态控制系统进行诊断的专家系统设计成果。这一问题所需获取的知识主要集中在产生和分析遥测终端显示方面,这种遥测信息看起来很象曲线图。专家系统利用广泛的遥测分析、操作和卫星状态数据库以及卫星模型作出正确诊断。     

任务操作中心——航天器地面数据系统关键部件的一体化

在以减少预算、限定系统开发时间和用户要求增加能力为特征的环境中,国家航空航天局开达德航天中心的任务操作处(MOD)在开发其航天地面数据系统方面提出了一个新的、高经济效益的新概念:任务操作中心(MOC)。按这种称为的方法,使用一种现代化的图形用户接口把关键部件集成为一个集航天器规划、监视、遥制为一体的综合系统。MOD目前正在构造多个MOC,其特点是采用通用的、可重复使用的和可扩展的系统结构,可支持X射线定时探测卫星(XTE)、热带降雨测量卫星(TRMM)和先进合成探测(ACE)卫星。 由于有了MOC方法,各种任务操作集合成整体,用户用一个系统即可完成实时健康和安全监视、实时遥控、实时姿态处理、航天器实时和预测性图形式监视、趋势分析、任务规划和调度、指令生成和管理、测控网调度、引导星选择;用专家系统进行航天器监视以及故障排除。MOD还准备按新的MOC管理机构构造测试和训练模拟器。 本文描述了MOC的概念,开发MOC系统中所使用的管理办法,使用的技术和构造MOC系统中对开发过程进行的改进,以及采用MOC法对用户和卫星工程带来的预期益处。     

用于卫星控制的专家系统

本文介绍了一种用于卫星指令控制的专家系统样机。本样机系统的任务是:帮助卫星控制人员使定点卫星作机动飞行,维持其精确的点定角,即进行定点保持。从专家系统的观点来看,本系统有两点值得注意。第一,使用了某种自动获得知识的手段。由于主专家在马里兰州,而人工智能专家(AI)在加里福尼亚州,所以需要一种自动获得知识的手段。第二,该系统是一个仿真和专家系统技术的混合物,这些技术分布在一台DEC VAX计算机和一台LISP机上(一种专用AI计算机)。这种分布对现实的可能布局是一种合理的模式。     

协助监视任务控制中心软件状态的一种专家系统的开发

这种专家系统的功能是协助监视航天指控中心(MCC)的软件状态。目前,这项工作是由打印机操作手完成的,他密切注视联机打印机,打印机会打印出各种状态和差错信息,他把某些信息报告给指控中心的各位操作手,首先是计算机管理人员。这种专家系统能分辨哪些状态信息很重要、它们意味着什么,它们对准更重要,并能报告相应的状态信息。     

用于卫星轨道保持的专家系统

本文评价了在卫星上实施人工智能的可能性。星载专家系统的目标是在没有地面辅助的情况下有效地实现轨道保持功能。本文将以国防通信卫星系统(DSCSⅢ)为例。我们从“自主尺度”评价了DSCSⅢ。虽然许多自主功能可用传统的计算机系统和程序来实现,可是自主式卫星定点可能得利用专家系统才行。定点保持目前由轨道分析人员在地面上完成。因为轨道修正过程是根据分析人员的经验和判断来进行的,传统的编程技术不具备这种能力,但专家系统给我们带来了希望。我们将把数字设备公司用来配置计算机的实用专家系统R_1作为分析的基础。R_1的功能类型和开发过程看来与轨道保持专家系统的很相似。我们对实现卫星定点专家系统需要的费用进行了分析。可以肯定,一个地面专家系统可以压缩目前完成轨道保持任务的人员。要把这种专家系统装进卫星,必须开发空间质量的硬件并经过充分测试和鉴定的专家系统。对开发、测试、鉴定和采购专家系统的费用与可能节约的费用进行比较,结果是很有希望的。用于卫星轨道保持的专家系统看起来是可行的、有较好的费/效比,而且还能通过自主操作来增加卫星的生存期。     

SCARES—排除航天器控制系统异常的专家系统

卫星工作寿命一代又一代的延长反映了现代科技的发展速度。与此同时,为卫星运行操作提供技术支持的专家却日益相对缺乏。在这样条件下,本文介绍了一种用于排除航天器异常的专家系统。借助采集的有关航天器的详尽知识,本系统对故障的检测和诊断能力比以往传统方法强得多。本文讨论的是一个名为SCARES的专家系统样机(仅适用于航天器的姿控系统)。SCARES系统是根据美国空军空间分部和TRW公司所签合同(合同号F04701-83-C-0079)在TRW公司的人工智能技术中心开发的。本文还对本样机加以扩展以处理其它卫星系统故障的问题进行了讨论。     

航天器推进系统故障的面向时态检测和诊断

根据航天器推进系统的时变性特点，在规则的专家系统方法基础上，提出了推进系统面向时态的故障检测和诊断方法，在对知识表示方法和推理诊断策略进行改进后，在Windows NT环境与实现了一个基于知识的故障诊断原型系统，介绍了原型系统的结构、功能及网络实时数据通信方法，经过仿真数据测试验证了方法的有效性。     

SDES：一种卫星入轨故障诊断专家系统原型

文章探讨利用专家系统技术和汉语语音合成技术等,实现航天器智能测试诊断的问题,介绍以此为目的开发的一种卫星入轨故障诊断专家系统原型,和实现这种原型过程中的主要工作,如问题择选、硬软件工具选择、硬件环境设计、软件环境设计、知识获取、系统结构设计、系统实现、存在问题分析与发展考虑等等。     

基于层次分析法和与／或树的远程诊断专家系统实现研究

通过分析web环境下远程诊断专家系统对知识库及推理机实现的特殊要求,采用层次分析法构建复杂设备的专家系统知识库。同时,研究规则类知识在知识库中的因果迭代表示方法以及基于与/或树的推理机搜索机制,并利用JSP技术实现与知识库相对分离的推理机,建立了某型直升机的远程诊断专家系统。     

状态诊断知识描述语言的设计与实现

卫星状态诊断知识描述语言(SSDKDL)是针对卫星状态诊断专家系统(SSDES)的要求而设计的一种专用语言,该语言主要用于卫星状态诊断原始知识的描述,它的设计与实现为卫星管理领域专家提供一个知识规则表述的语言基础。本文就该语言的设计原理及实现方法进行系统阐述。     

基于STK的卫星视景仿真软件的设计与实现

基于STK和STK/Connect模块构建了卫星实时仿真系统框架。以VC＋＋6.0为平台开发了卫星实时视景仿真软件,并详细给出了VC和STK集成、仿真数据的发送解析、仿真时间同步等关键技术的实现步骤。该软件利用UDP/IP协议接收数值仿真机广播的卫星仿真数据并进行解析,通过STK/Connect模块发送指令,实时驱动STK进行二维和三维视景渲染,实现了卫星在轨运行状态的实时视景显示。     

航空发动机滑油诊断专家系统

本文介绍一个应用于航空发动机滑油系统故障诊断的专家系统 ,它是采用 Turbo Prolog语言在微机上实现的 ,便于维修现场使用。用户可采用对话方式或菜单选择方式输入故障证据 ,系统利用反向推理机制 ,按照知识库中的规则排序决定规则激发的优先权 ,对于推理结果还能够进行图形解释。该系统还提供了知识获取和知识库维护功能 ,构成了完整的故障诊断和咨询系统     

电传飞控检测系统设计研究

本文论述了现代电传飞控的故障检测系统,介绍了典型的现代电传飞控系统的组成与技术特点。设计了基于专家系统的故障检测系统,专家系统由综合数据库、故障知识库、推理机、知识获取以及决策解释等组成。依据专家系统的原理建立了电传飞控系统的故障综合数据库与故障知识库,采用正向和逆向推理原理完成了推理机的策略设计,针对飞控系统高安全性要求,提出综合数据库的初始数据与检测方法以硬软件的形式驻留于飞控系统之中,故障知识库与推理策略在独立于飞控系统的故障检测系统中。本文对电传飞控系统的故障检测的实现有一定的实用性和推广价值。     

飞机电源系统故障诊断专家系统的分析和设计

应用人工智能理论对某型飞机电源系统进行故障诊断分析。本文给出励磁电流过大故障树模型,建立电源系统知识库和推理机,完成飞机电源系统故障诊断专家系统的设计,进行故障诊断,得出异常或故障信息,为整个飞机非航电系统采用专家系统进行故障诊断提供经验。     

基于规则的航空发动机孔探图像诊断方法研究

针对军用航空发动机内部损伤频率高、诊断决策时间长的问题,运用基于规则的推理方法,结合案例推理,进行了航空发动机内部损伤维修决策的专家诊断研究,开发了基于孔探图像的航空发动机内部损伤维修决策专家系统。依据领域专家的经验,通过分析得到了对该型发动机的专家知识,并将其转换为if-then的知识规则存放于知识库中;利用图像处理方法,对损伤进行测量,得到损伤的尺寸参数;根据损伤尺寸,依据相应的知识规则,应用正向推理得到损伤的维修决策。运用多个航空发动机内部损伤实例验证了所开发的专家系统的有效性。     

创成式计算机辅助模具工艺设计系统

本文介绍了针对飞机成形模具工艺而开发的MJCAPP智能软件包。该系统由编码系统、专家系统(推理机、知识库、数据库)及自学习系统组成。系统的运行过程是:图纸信息→编码系统→专家系统→工艺文件,实现了模具工艺设计的自动化,标准化与优化。     

基于知识库的路径规划辅助系统研究

为降低飞机驾驶员在路径规划任务中的工作负荷,提出了基于知识库的路径规划辅助系统结构。采用基于网格的启发式A*搜索技术完成路径规划任务。利用知识库中的规则进行推理,调节启发函数的加权因子,提高求解最优性,并调节规划网格大小,获得最佳求解速度和精度。知识库中的知识规则根据具体条件的累积和计算,在训练及使用中不断得以补充,减少不确定因素对驾驶员的影响。通过系统仿真验证,表明了该方案和算法的有效性。     

空间飞行器的多普勒实时自主定轨精度分析

空间飞行器需要实时的高精度轨道信息来完成对栽荷的指令操作和遥感数据的实时处理。除了星栽GPS技术,星载多普勒无线电定轨定位系统（DORIS,Doppler Orbitography and Radio—positioning Intergrated by Satellite）是仅有的有能力提供分米级精度的实时在轨轨道确定技术,它可通过测量星地相对多普勒频移,在星上完成实时定轨和预报,目前该技术已在国外多个卫星上实现,达到了较好的效果,而我国还没有建立这样实时自主定轨系统。为此,结合我国高分辨率空间对地观测系统的建设需求和我国航天器对实时自主定轨及其精度的要求,利用扩展卡尔曼滤波算法对多普勒测量进行了实时自主定轨仿真计算,分析了频率偏差估计与否、初轨误差、地面信标站地理分布以及观测精度等对实时自主定轨的滤波收敛时间和定轨精度的影响,为我国利用DORIS技术进行实时在轨轨道确定提供方案和软件原型。仿真计算表明,基于28个全球分布的地面站,对于高度为800km的卫星,在忽略其动力学模型误差的假设下,若初轨三维位置、速度误差分别为100m（或差至1km）、1m／S（1d）,2h后滤波可以达到稳定收敛,收敛后的实时定轨误差可以达到0．1m（1d）。滤波估计参数除了6个卫星轨道状态参数,还估计了地面信标相对于卫星超稳定振荡器的频率偏差;     

构建飞机飞参专家系统研究

根据专家系统的思想，构建了快速处理软件核心模块，研究了基于飞行数据的飞机飞参快速处理专家系统。利用本系统可以较全面地监控飞机、发动机各系统各种工作状态、飞行使用限制、通报故障及统计发动机工作时间。本系统以产生式规则作为知识表示方法，利用Visual C 6．0作为开发工具，以实现自动编译知识、自动进行推理，提供了较为完善的解释机制并提供了利用快速处理结果——飞行报表的方法。本系统所提供的核心编译、推理机制已成功地应用于国产某型飞机飞参信息的处理。