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。     

航天器地面测试监控管理系统的设计

分析了航天器地面综合测试监控管理系统的任务,并对航天器地面测试监控管理系统进行了体系结构设计和软、硬件实现。实际应用表明,该系统具有较强的工程实用性和通用性。     

数据驱动视角下飞机故障预测与健康管理系统设计及验证

由于故障预测与健康管理系统(PHM)是涉及多层次、多领域、耦合度高的复杂系统,很难从整体对PHM系统进行设计和验证,所以始终没有成熟的工具和方法;从数据驱动的视角,研究了飞机PHM系统设计及验证;以数据为主线,采用了4种方法实现PHM系统设计及验证:1)采用系统建模语言(SysML)进行PHM系统的架构设计;2)采用基于事件的方法将被观测系统的行为状态化,实现PHM系统中资源的充分利用,降低局部的资源压力;3)采用基于模型的推理方法,实现了系统状态模型的应用;4)采用多线程、异构能量耦合等方法定义了一个PHM仿真框架,并在该框架指导下开发了一个仿真环境,并针对机载配电系统设置了几种测试用例进行诊断推理,对提到的各种方法进行了验证;研究结果表明,上述方法是合理有效的,可以构建描述完整、资源均衡的PHM系统架构。     

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。     

航天器用无线健康监测系统设计

航天器面临重复起降以及大温差、强振动以及剧烈冲击的复杂使用环境,为提升其使用性和维护性,提升航天器全生命周期内对其结构体能力数据的获取,需全天候监测航天器结构体的健康状况,并开展结构健康管理技术研究.通过无线的方式实现对航天器内外各敏感测点的数据采集、数据传输并汇总处理数据,实现航天器结构体全方位全天候健康监测的功能....     

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。     

基于专家系统的航天器故障诊断地面模拟系统的研制

航天器故障诊断技术对于提高航天器的在轨工作的寿命、实现卫星的长寿命、高可靠有着重要的意义,介绍了以故障诊断专家系统理论为基础在程序控制故障模拟、数据采集设备的基础上研制航天器地面模拟设备对航天器在轨故障诊断有着重要的意义。描述了,地面模拟设备的组成和应用于故障诊断地面模拟设备的专家系统。实现了,基于专家系统推理机制的故障诊断专家系统、给出了实际应用的结果。基于专家系统的地面故障诊断设备能够满足在轨故障地面模拟的应用要求,对实现在轨故障的诊断有着一定的参考作用。     

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。     

航天器地面测试监控管理系统的设计

分析了航天器地面综合测试监控管理系统的任务,并对航天器地面测试监控管理系统进行了体系结构设计和软、硬件实现.实际应用表明, 该系统具有较强的工程实用性和通用性.     

设备健康管理系统的设计与实现

简要分析了设备健康管理的重要性以及设计设备健康管理系统的必要性;为了满足设备健康管理的需求,构建了一个柔性的软件系统框架,该框架主要由传感器及设备数据接口、用户接口、信号处理及特征提取软件、决策支持系统、CBM工具包、维修决策控制软件和设备健康管理数据库等部分组成;在该框架内,设计了系统的毛要功能模块,包括数据分析、故障诊断、健康评估、寿命预测和维修决策等功能;然后,以航天发射场地面设备管理为例,设计和实现了航天发射场设备健康管理系统,并分析了该系统具有的一些特点.     

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.     

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.     

航天器在轨基线控制系统设计与实现

航天器在轨状态管控是保证其在轨稳定运行的重要支撑;对设计师提出的单机工作状态、软件版本状态、运行模式状态、自主功能状态的管控需求进行研究,设计研制了航天器在轨基线控制系统,通过数据库逻辑分离、分布式部署、数据订阅发布等设计保证了系统的实时性能,实现了航天器飞行状态与基线状态的实时比对,能够帮助设计师快速发现航天器飞行状态异常;同时记录航天器在轨基线变更历史,形成航天器基线变更履历,实现航天器基线状态变更有记录、可追溯;飞行状态的实时监控是对传统遥测监视的有益补充,也为后续遥测监控系统的研制提供了新的思路和参考。     

航天地面应用系统联调测试平台设计

由于航天地面应用系统是分工协作开发的大型系统,接口复杂多样,在系统集成与联试时往往花费较多的人力物力。因此提出了一种辅助航天地面应用系统进行系统集成联试的工具一联调测试平台。首先针对联调测试平台设计中需要解决的问题给出了解决方法。然后阐述了联调测试平台的功能特点和体系构架及其所使用的关键技术,并给出了软件的设计实现。     

复杂装备故障预测与健康管理系统初探

故障预测与健康管理(PHM)系统是新型维修保障模式—自主后勤保障的重要组成部分,对提高复杂装备的战备完好性和降低维修成本具有重要意义;首先介绍PHM系统基本概念及主要组成,并对在复杂装备全寿命周期实施PHM的必要性进行分析;综合论述了PHM系统实现中的关键支撑技术:基于RCM分析的方案设计、基于匹配度的健康状态评估和基于剩余寿命预测的维修决策;最后给出了PHM系统在无人机装备中的应用实例;国内外应用情况表明,PHM系统可显著提高维修保障效率并降低维修保障费用,可实现经济可承受性目标。