航天器故障状态诊断和上行数据验证方法

基于遥测参数静态阈值的航天器故障状态诊断是目前普遍采用的方法,因缺乏验证平台地面系统难以保证上行数据正确;分析了参数静态阈值法的局限,研究了基于状态动态属性的航天器故障状态诊断方法,提出了通过建立仿真平台验证上行数据方法;方法已用于航天器实际测控,状态动态属性方法使航天器故障状态诊断更加准确,根据提出的上行数据验证方法建立的平台多次检查出了上行数据中的错误,提高了航天器控制的可靠性。     

基于代理的航天器自主运行仿真系统设计与验证系统设计

针对目前航天器自主健康管理功能测试过程中,由于故障模拟手段不足造成测试覆盖率低,测试项目不完备,测试效率低等问题,提出一种基于代理的航天器自主健康故障仿真验证系统设计方案;基于该方案实现的故障仿真系统支持根据通用化航天器自主健康故障检测模型,严格按逻辑和时序,无延迟、持续的向全实物或半实物测试系统自动注入故障状态表征参数,模拟航天器整器或任意分系统、单机、软件的故障状态,模拟弥补了长期以来在实物测试环境下,整器故障模式测试覆盖率低,测试用例复用性差的问题;实践证明,此方法能将测试覆盖率提升至95%以上,并将测试时间缩短至传统方式的1/6,有效提升被测航天器产品可靠性。     

航天器材料及器件地面模拟试验数据库系统设计与实现

针对航天器材料及电器元件地面模拟试验数据资源的汇聚与共享,提出航天器材料及器件地面模拟试验数据库系统的设计与实现。根据地面模拟试验数据库系统的业务需求和技术指标制定设计方案,基于B/S架构,采用VUE.js、EXT.js、JAVA、Python等框架或技术语言进行开发。通过对系统的开发和测试,实现了数据汇聚、数据组织与存储、数据分析、数据提取、信息共享等功能,具备展示形式丰富多样化、分析算法自定义以及数据提取智能化等特点,验证了设计方案的可行性。地面模拟试验数据库系统满足对航天器材料与电器元件的基本性能参数数据和试验/仿真数据的大批量收录要求,提升了试验数据服务水平,对于相关领域的数据库系统设计具有一定的参考价值和借鉴意义。     

基于数字孪生的火箭测试与发射过程健康管理技术研究

为了解决运载火箭对地面测试与发射过程中对数据综合分析能力,飞行过程的故障诊断和预测能力,以及故障处理措施的快速决策等能力的迫切需求,提出一种基于数字孪生技术的火箭测试与发射过程健康管理系统设计方案;该方案通过建立运载火箭测试与发射阶段数字孪生模型,实现对火箭测试和发射过程的天地镜像仿真,依托数字孪生模型,对运载火箭健康管理功能进行了设计和优化;利用真实火箭和数字孪生火箭的信息交互,可有效实现火箭测试过程数据分析、飞行过程协同诊断,以及故障处理决策支持等功能;该系统提高了火箭发射的可靠性,为火箭可靠飞行提供了技术保障;同时,该技术在运载火箭健康管理上的应用也面临一些关键技术还需要进一步突破和发展.     

实时数据驱动的交会对接仿真平台设计与实现

航天器地面综合测试时,为了在测试数据显示基础上,动态展示航天器交会对接过程,验证交会对接飞行方案的正确性,为航天员手控交会对接训练提供支持,设计航天器交会对接仿真系统,给出交会对接仿真平台设计架构。通过对航天器建模、虚拟场景装配、模型驱动方法、阳照区/阴影区绘制、姿态和星下点轨迹计算方法研究,开发实现航天器交会对接仿真平台。平台由实时测试数据驱动,在航天器地面静态测试下,可以实时显示航天器三维飞行状态及星下点轨迹。目前,仿真平台已经应用于航天器地面综合测试过程中,同时,平台可以扩展支持航天器在轨飞行动态展示,丰富了航天器测试和监视手段,具有较高工程应用价值。     

航天试验数据管理系统的设计与应用

航天产品研制过程中会产生大量的仿真和试验数据,深入分析和充分利用这些数据对研制工作至关重要;介绍了基于元数据的航天试验数据管理系统的总体架构和模块组成,该系统基于元数据实现了航天产品研制过程中仿真和试验数据的统一管理,为设计人员提供集中的、规范化的数据管理服务,实现仿真和试验全过程数据的智能采集和集中存贮,支撑不同专业、不同角色的设计人员完成航天产品的协同设计。     

航天器健康管理平台设计技术研究

随着我国航天器数量增加以及广泛应用,提高我国航天领域健康管理技术水平的重要性日趋凸显。本文针对我国航天领域健康管理技术体系不完善,航天器全生命周期健康管理能力较弱,缺少健康管理系统设计、验证技术和工具等问题,设计了航天器天地一体化健康管理平台,建立了航天器健康管理技术体系框架,探讨了航天器健康管理设计开发和验证技术,构建了航天器天地一体化健康管理系统,为最终形成未来我国航天器设计、开发、验证与运行管理过程中的全生命周期健康管理解决方案,解决未来多航天器全寿命周期综合保障问题,进行了有益的技术探索。     

空间运输航天器故障诊断系统架构研究

故障诊断技术不仅是提高空间运输航天器的安全性和可靠性的重要手段,而且可以节约航天器整个寿命周期的运行维护成本,因此研究航天器故障诊断技术,特别是处理紧急故障的在轨故障检测和诊断技术是非常必要的;在分析国外航天器故障诊断系统发展趋势的基础上,提出了基于天地一体化设计思想的空间运输航天器故障诊断系统架构,阐明了设计原则,以及具体功能需求;介绍了在轨故障诊断系统和地面故障诊断系统,提出了地面故障诊断系统软件的组件模型构成;地面系统对航天器在轨故障诊断有较强的辅助作用,能有效补充故障分析、诊断、预测、处理能力;给出的系统架构对航天器故障诊断系统研制具有一定的参考价值。     

基于机器学习建模的航天器健康管理平台研究

近年来,随着深度学习等技术的快速发展和航天器系统数据量的不断增加,新型的机器学习平台凭借其友好的流程化分析框架、丰富的即插即用机器学习工具、分布式的服务等诸多优点,为航天器等领域复杂问题分析处理提出了新思路;在分析了航天器故障预测与健康管理方面存在的难点以及机器学习优势基础上,提出了面向机器学习建模的航天器健康管理平台设计方案与方法,分析了多语言融合的健康管理算法模型构建、基于分布式的健康管理计算服务引擎等关键技术,并以某卫星电源系统太阳电池阵功率预测等案例详细说明平台实际应用情况,验证结果表明研究成果能够为基于机器学习建模的航天器健康管理技术研究与应用提供技术参考,最终提高卫星、空间站等航天器的安全性。     

航天器多维动态可配置健康管理系统设计

以工程任务为牵引,提出了一种基于多维动态可配置模型的航天自主健康管理及控制系统设计与实现方法,有效解决了不同航天器间自主控制管理需求差异大、开发效率低等问题,具有一定的创新性。阐述了系统的设计思路,并给出实现示例,通过参数的动态表格化配置、判据的多源拟合等设计,实现健康管理规则库的构建;通过数据有效性服务的设计,完成对航天器健康状态判断数据源的质量控制;无差别异常检测模块、异常隔离与恢复等模块的设计,保障了航天器异常状态的实时处置,确保航天器安全运行。通用化的模型设计可支持不同航天器的自主健康管理及控制系统,已获得多个型号整器级测试应用验证,具有推广价值。     

基于知识图谱的航空发动机PHM仿真验证平台设计

针对航空发动机PHM系统功能、性能验证要求高、验证内容多、验证业务复杂等实际问题,分析了国外先进航空发动机PHM系统开发验证情况及经验,提出了一种基于知识图谱技术的PHM仿真验证平台设计方法。该方法利用了知识图谱在具有的半结构化、高效性、直观等特点,实现了发动机PHM验证涉及到的故障模式、故障特征、算法模型及专家知识等大量信息知识的有效组织与管理。在此基础上,进一步面向发动机PHM验证数据量大、计算需求高等需求,采用大数据、数据挖掘、机器学习、云服务等技术,搭建了基于知识图谱的航空发动机PHM仿真验证平台,实现了数据挖掘与信息提取、专家知识获取、多层级融合诊断智能导向型推理等应用。最后,以某型发动机为对象,介绍了发动机PHM仿真验证情况。经实际验证结果分析,该文提出的PHM仿真验证平台能够有效解决航空发动机PHM系统可验证的历史故障样本少、验证功能单一等问题。     

某型火炮预测与健康管理技术(PHM)体系结构设计与应用

故障预测与健康管理(PHM)技术已在航空航天领域取得较为广泛的应用,而在地面装备领域鲜有应用,为将故障预测与健康管理(PHM)技术从航空航天领域推广到地面装备领域,设计和构建了某型火炮的PHM体系结构;首先,通过对比和借鉴航空航天领域典型的4种PHM体系结构OSA-CBM开放式体系结构、集中式体系结构、分布式体系结构、分层融合式体系结构的特点,结合地面装备作战特点和实际工作环境,设计并构建了适于地面装备的PHM体系结构;然后,以地面装备的PHM构建思路为依托,将PHM体系应用到具体的某型火炮中,设计出了基于某型火炮的PHM体系结构,根据所构建PHM体系结构,详细描述了在火炮上的应用情况;最后展望了PHM技术在地面装备领域的发展趋势和对国防工业发展的借鉴意义。     

机载系统故障预测与健康管理验证与评估方法

随着故障预测与健康管理系统研究的不断深入,如何对机载故障预测与健康管理系统进行验证和评估是一个较为棘手的问题。首先,在分析故障预测与健康管理系统设计过程的基础上,指出了存在的突出问题;其次,结合实例给出了3种验证方法,通过比较分析,构建了一种机载燃油管理系统半实物仿真平台;再次,对故障预测与健康管理的性能评价指标进行了分类,并给出了相应的应用范围;最后讨论了故障预测与健康管理有关的标准体系,指出构建故障预测与健康管理标准体系是未来的发展方向。     

民用客机PHM地面支持系统体系结构研究

民用客机故障预测与健康管理地面支持系统是保障飞机安全运营的关键技术,其架构是决定PHM技术应用是     

面向复杂装备PHM数据体系架构的研究

故障诊断与健康管理(PHM)利用装备产生的数据,经过数据处理等手段,能够实现对复杂装备的健康状态进行监测、故障诊断、预测和智能决策;在PHM的整个阶段会产生大量的数据,目前已有部分国内外机构针对PHM数据体系进行了研究与构建,然而大部分的数据仅仅是针对PHM数据的管理维护方面做了探讨,并不能清晰地、深入地梳理出现役装备的设计数据、使用数据及验证数据之间的逻辑关系,所以构建一套完整的PHM数据体系架构成为当前极为重要的工作;文章以装备PHM技术为背景,贯穿装备生产制造全寿命周期时间线,基于PHM系统的设备级、区域级、平台级数据的构建、融合为主线,补全PHM数据管理维护数据,形成一套具有装备特色的PHM数据体系架构,完善PHM不同数据要素之间的逻辑关系。     

基于最小决策风险的故障诊断方法

预测与健康管理技术对故障诊断的准确性提出了更高的要求.在传统基于支持向量机的故障诊断方法中引入最小决策风险,即将先验故障模式信息与数据驱动学习算法相融合,以获得更为有效的故障诊断结果.给出了基于多分类后验概率最小决策风险的SVM故障模式识别的实验步骤,并选取某电路板的400组数据进行实验.结果表明,提出的故障诊断方法可有效减少故障的漏报率,提升系统整体的诊断准确性.     

军用飞机预测与健康管理系统性能度量体系研究

基于健康退化曲线对军用飞机故障预测与健康管理( PHM)技术的内涵、基本功能和能力需求进行探讨,在此基础上,以科学评价PHM( prognostics and health management)系统的诊断和预测能力为目标,从能力需求出发提出PHM系统性能度量方法体系(包括诊断性能度量、预测性能度量以及综合度量),并对...     

航空装备预测与健康管理系统的验证方法概述

随着国内PHM(预测与健康管理)技术发展迅速,航空装备PHM验证与确认方法成为制约PHM技术成果工程转化的难点.针对上述问题,提出了PHM系统全寿命周期内的验证流程,明确了在需求分析、设计研制、使用与维护等阶段PHM验证与确认的具体内容与要求,结合PHM对象的特点,阐述了目前典型的航电PHM、机电/动力PHM、结构SHM的验证和确认方法.     

基于Event-B的航天器内存管理系统形式化验证

内存管理系统位于操作系统内核的最底层,为上层提供内存分配和回收机制.在航天器这类安全攸关的关键系统中,其可靠性和安全性至关重要,必须要考虑到强实时性、有限空间限制、高分配效率以及各种边界条件约束.因此,系统通常采用较为复杂的数据结构和算法来管理内存空间,同时需要采用非常严格的形式化方法来保证航天器这类安全攸关系统的高可信性.对复杂内存管理系统的形式化验证也会较之前的验证工作带来更多难题,主要体现在：内存管理模块中的复杂数据结构的形式化描述;操作的规范语义;行为的建模;内部函数的规范及断言定义与循环不变式的定义;实时性验证等方面.本文拟针对这些问题,深入分析实际的航天器操作系统内存管理系统的特性;探索基于分层迭代的语义描述与验证的一般性方法与理论,并应用这些理论方法,来验证一个具有实际应用的航天嵌入式操作系统的内存管理系统.本文研究成果有望被直接应用于我国新一代的航天器系统上.     

典型机电系统PHM评价指标分析

PHM评价指标是装备健康管理系统设计输入与目标要求,也是对PHM系统进行验收核查的评价依据;目前国内航空主机所、科研院所与高校开展了大量的PHM技术研究和工程设计应用工作,但由于缺乏PHM系统指标体系的建立,导致研制方在PHM系统设计阶段难以明确功能性能要求,验证方在定型阶段缺乏统一的评价参考标准,使PHM系统的工程化进程缓慢;文章以典型机电系统为研究对象,通过剖析国外先进的PHM技术标准与规范文件,结合装备典型机电系统PHM系统的能力需求,从机电系统PHM的监测及诊断指标、预测指标、决策及评价指标三个维度分析和梳理PHM评价指标,建立了适用于装备设计与验证需求的机电系统PHM评价指标体系,解决了装备PHM系统设计中缺乏设计依据与验证评价指标的问题.