基于时空结构的卫星智能诊断模型研究

针对卫星这类复杂系统的故障诊断,提出了基于时空结构的智能故障诊断系统模型(iFDS),从系统结构,结构模型,推理机制、流程模型等方面进行论述,通过对各种故障诊断方法进行融合,实现了卫星系统网络化、个性化、远程并行诊断的智能故障诊断.在故障推理机制研究中,将故障分为系统故障、多发故障和单元故障3类,分别对每一类故障提出相应的智能故障推理方法.     

狭义数字孪生卫星构建应用平台的开放性研究

分析了国内外基于模型的系统工程、体系工程、数字孪生和数字工程在卫星工程上的发展过程，从系统论的角度提出了狭义数字孪生卫星的概念，不同单位、不同人解决不同问题时，要根据问题的需要，调整各组成部分的仿真粒度，形成研究问题的数字工具。这些数字工具都具有系统完整性，都是数字孪生卫星概念的实例化外延。提出了用所有岗位构建应用和交流成果的总工作量来度量数字孪生卫星构建应用平台开放性的概念，分别从建模和使用模式、星上源代码一致性、卫星集群多平台分布式仿真3个方面给出了平台的开放性度量准则。针对软件平台开放性设计目标，论述了数字孪生卫星构建应用平台专用的开放性设计技术，包括软件层次模块划分、多粒度模型库、建模和模型管理工具包。通过工程实践案例，证明了开放性度量准则可以有效评估数字孪生卫星建模和模型管理的总工作量，为各单位的平台设计和研制过程的各种决策提供依据。     

基于正交试验法的故障诊断软件测试方法

针对故障诊断软件代码量大、推理规则多及测试耗时大的问题,提出了基于正交试验法提取有代表性推理规则的测试方法。分析了故障诊断软件的需求特性,介绍了正交试验法的理论依据,阐述了使用正交试验法在故障诊断软件测试中提取代表性推理规则的方法,并说明了根据提取出来的推理规则进行测试用例设计的思路和具体实施效果。     

基于扩展故障树的运载火箭故障诊断专家系统

针对运载火箭故障诊断专家系统中知识获取的瓶颈问题,通过将扩展故障树分析法 和 基于规则的诊断专家系统有机结合,建立基于扩展故障树的运载火箭故障知识获取及表示方 法,实现了从扩展故障树到诊断知识的自动转换和诊断知识的规范化表示,解决了基于规则 的诊断专家系统的知识获取难题。在此基础上,结合扩展故障树给出了运载火箭故障诊断专 家系统快速推理策略。该策略基于诊断优先系数,实现了对发生概率大、结构重要度高、危 害严重的故障的优先诊断,并通过浅层推理与深层推理相结合,保证了推理过程的精确性和 严密性。     

利用随机森林算法的卫星控制系统故障诊断

针对卫星姿态控制系统存在闭环控制,外部干扰强,进而影响故障诊断准确性和实时性的问题,提出了一种利用随机森林算法的卫星姿态控制系统姿态敏感器和执行器故障诊断方法。首先,采集不同故障情形下卫星姿态控制系统的输入输出数据,进行特征提取。随后通过随机有放回抽样划分训练集和测试集,建立基于随机森林算法的故障诊断模型。利用生成的随机森林模型,对实时输入输出数据进行分类,实现卫星姿态控制系统的故障诊断。利用卫星姿态控制系统半物理仿真平台的数据进行实验,对比实验结果表明:本文所提方法可以实现故障高精度分离,并具有更好的实时性,适用于卫星姿态控制系统的故障诊断问题。     

利用随机森林算法的卫星控制系统故障诊

针对卫星姿态控制系统存在闭环控制，外部干扰强，进而影响故障诊断准确性和实时性的问题，提出了一种利用随机森林算法的卫星姿态控制系统姿态敏感器和执行器故障诊断方法。首先，采集不同故障情形下卫星姿态控制系统的输入输出数据，进行特征提取。随后通过随机有放回抽样划分训练集和测试集，建立基于随机森林算法的故障诊断模型。利用生成的随机森林模型，对实时输入输出数据进行分类，实现卫星姿态控制系统的故障诊断。利用卫星姿态控制系统半物理仿真平台的数据进行实验，对比实验结果表明：本文所提方法可以实现故障高精度分离，并具有更好的实时性，适用于卫星姿态控制系统的故障诊断问题。     

神经网络专家系统在电源系统诊断中的应用

为了解决卫星这类复杂系统采用单一的智能故障诊断技术的诊断局限性问题,提出一种基于模糊综合评判的神经网络和专家系统相结合的诊断方法。选用改进的BP神经网络,添加动量因子和可变学习速率,并通过计算十个相同结构神经网络输出的标准差获得诊断结果的可信度。采用基于可信度的专家系统不确定性推理,给出了可信度计算方法。采用代数积与代数和模糊算子对两种诊断方法的结果进行综合评判。成功地应用于某卫星电源系统的故障诊断中。结果表明诊断的可信度和诊断的正确率得到提高。     

航天器智能故障诊断系统探讨

提出采用将智能推理功能的软件平台与实时测试系统有机地相结合的研究方式，探索和研制工程实用型智能故障诊断预报系统。这是逐步形成通用的航天器智能故障诊断系统的一条可取的途径，是飞行器综合测试系统进一步发展的趋势。     

卫星自主故障诊断专家系统中知识库的设计

针对星栽计算机的计算资源和存储资源的特点,提出了一种卫星自主故障诊断专家系统中知识库的设计方案.该知识库采用故障Petri网模型表示知识,用库所表示部件或系统的状态,变迁表示故障的繁衍和传播.为了保证知识的一致与正确,还提出了知识库各种冗余规则的校验算法.采用C/C++语言和面向对象的方法实现了该知识库,实际测试表明,能够满足卫星自主故障诊断专家系统对知识库的需求.     

基于领域知识图谱的卫星故障辅助诊断与处置方法

本文重点针对传统故障诊断方法能力不足的缺点，开展基于领域知识图谱的卫星故障辅助诊断与处置方法研究，突破卫星故障领域知识图谱构建关键技术，关联固化卫星系统多维专家知识，构建卫星故障领域知识图谱，进而实现结合卫星故障知识信息的卫星故障推理分析和辅助诊断处置，提升复杂故障场景下的卫星故障诊断效率与处置能力。本文提出的方法为保障大气环境监测卫星的在轨长期稳定运行，提供了一种新的故障辅助诊断与处置措施。     

数字卫星概念研究

基于模型的系统工程是卫星工程设计研制的理论基础,构建数字卫星是总体设计单位的重要工作.本文分析了卫星总体设计过程对数字卫星模型精度的要求,按不确定性的大小粒度,给出了点模型、流模型和场模型的定义;提出数字卫星场的模型精度或不确定性是制约卫星功能密度、反映总体设计水平的关键指标.结合数字孪生系统的概念,论述了数字卫星场模...     

基于遗传算法的故障诊断规则提取方法的研究

针对粗糙集应用于故障诊断过程中存在的决策表属性连续值离散化和属性约简之间分离的问题,根据粗糙集的约简思想,本文研究了一种新的基于遗传算法的规则自动提取方法,可以在知识获取过程中同时实现属性连续值离散和属性约简。将该方法用于卫星电源系统故障诊断,可以从故障决策表中直接提取规则,得到超过90%的故障诊断准确率,进一步验证了这种方法的可行性和有效性。     

基于故障树模型的航天器故障诊断研究

本文建立了基于故障树模型的航天器故障诊断框架，提出了航天器故障诊断的知识组织和表示方法及相应的推理控制策略，并通过对某卫星能源系统故障实验台的故障诊断验证了方法的正确性。     

基于Pro/E软件的卫星三维布局与电缆的协同设计

针对传统卫星电缆网设计不够精准且效率偏低的局限,基于Pro/E 软件二次开发了“卫星三维布局与布线专家设计系统”,包括软件架构、系统建模、布局设计和电缆设计等模块。该系统已应用于卫星研制,实际证明可有效解决传统卫星三维布局与电缆网协同设计问题,实现卫星电缆三维设计。     

运载火箭远程故障诊断技术综述

介绍运载火箭领域故障诊断技术的发展和各种方法的特点,将诊断技术按照基于阈值的判别机制、基于知识库的专家系统诊断方法、基于模型的故障诊断方法、基于自学习的推理机制、基于信息融合的故障诊断方法以及自主诊断技术六大类进行分析,同时介绍美国、日本以及中国新一代运载火箭(NGLV)在故障诊断上所取得的最新进展。在此基础上,针对远程发射支持系统(LSS)的特点,提出该领域故障诊断技术的发展方向。     

卫星健康管理故障诊断算法的设计及其实现

自主健康管理系统对实现卫星安全性、可靠性和经济适用性具有重要意义,故障诊断算法是自主健康管理的核心技术之一。文章介绍了基于信号处理的故障诊断算法、基于解析模型的故障诊断算法和基于定性模型的故障诊断算法的国内外研究现状;提出了每种诊断算法的设计思想和实现途径;根据上述途径并结合卫星控制分系统的特点,得出了基于Unscen...     

多敏感器信息融合技术在卫星姿态确定中的应用

针对惯性陀螺、星敏感器和红外地平仪组成的卫星姿态确定系统,基于联邦卡尔曼滤波技术和多敏感器信息融合技术,提出了二级分散滤波方案,该方案能够实现系统的故障诊断与系统重构,提高系统的可靠性,最后通过仿真解算出高精度的姿态测量信息。     

一种卫星供配电快速重组测试系统设计

传统卫星地面供配电测试系统多为专用定制设备和配置专用前端软件模式,其缺点是系统通用性差,无法做到重复使用,造成设备研制成本高、周期长,已无法满足卫星测试需要。针对上述问题,文章设计一种快速重组测试系统。该系统通过提炼功能板卡、优化冗余单机、精简电缆接口、建立软件数据流模块和匹配规则库的方式实现。在工程应用阶段,对比快速重组测试系统与传统测试系统的各项系统指标差异,结果表明:快速重组测试系统实现了模块化、小型化、通用化,证明其具备快速重组能力。     

基于信息流的耦合数字卫星构建方法

针对卫星的地面测试、系统演练及在轨运行等需求,提出了基于信息流的耦合数字卫星构建方法,通过低成本、低风险、高效率的模拟硬件行为,解决了硬件未全部就绪的情况下,开展软件全生命周期的并行开发及测试;通过提供动力学、能源、热模型等耦合数学模型库,解决仿真系统和真实卫星行为差异问题,提供了在轨卫星故障链预演和分析平台.基于信息流的耦合数字卫星以虚拟处理器仿真为核心,通过硬件行为模拟,结合多物理场数字模型,扩展了数字卫星仿真的覆盖面,加强了仿真的真实性,降低了成本与风险.     

运载火箭智能控制的能力特征与关键技术

运载火箭智能控制是智慧火箭研制的核心技术之一。结合智能技术在航天控制上的应用研究与工程实践,对运载火箭智能控制的能力特征进行了分析;介绍了运载火箭的智能测试与发射、典型动力故障诊断与重构、环境与模型自适应控制,以及“软件”定义运载火箭等关键技术;对我国运载火箭智能控制系统的未来发展进行了思考。通过对航天智能控制技术持续不断地研究与实践,为我国智慧火箭的研制提供强有力的支撑。