CN111721568A - 航天器结构故障诊断方法、装置、系统和存储介质 - Google Patents

航天器结构故障诊断方法、装置、系统和存储介质 Download PDF

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CN111721568A CN202010612773.0A CN202010612773A CN111721568A CN 111721568 A CN111721568 A CN 111721568A CN 202010612773 A CN202010612773 A CN 202010612773A CN 111721568 A CN111721568 A CN 111721568A
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Abstract

本申请公开了一种航天器结构故障诊断方法、装置、系统和存储介质，该方法包括：获取与第一航天器的至少一个测试通道对应的至少一个第一振动响应数据集，确定与每个测试通道对应的第一共振频率漂移数据对和第一共振峰值漂移数据对；当任一第一共振频率漂移数据对指示的坐标点在预先确定的共振频率漂移包络所在的坐标区域之外时，或者当任一第一共振峰值漂移数据对指示的坐标点在预先确定的共振峰值漂移包络所在的坐标区域之外时，确定第一航天器结构发生故障。可以利用卫星平台的振动特征，对采集的第一航天器的振动响应曲线进行分析，提高第一航天器结构的故障检测效率和可靠性。

Description

航天器结构故障诊断方法、装置、系统和存储介质
技术领域
本发明一般涉及航天器结构故障诊断领域，具体涉及一种航天器结构故障诊断方法、装置、系统和存储介质。
背景技术
航天器在发射过程中会受到运载火箭带来的振动、噪声、冲击等振动环境的影响，为了保证航天器能安全发射，在航天器发射之前，可以通过振动试验判定航天器结构的安全性能。
一般的航天器的振动试验会进行导通试验、第一次特征级试验、高量级试验(验收级试验、准鉴定级试验、鉴定级试验)、第二次特征级试验，通过在飞行器结构上设置加速度传感器，获取试验数据，然后对这些数据进行频谱分析、数据比对等数据处理，判别航天器结构安全性能是否符合设计指标。
随着航天技术的发展，航天器的研发已经呈现平台化特点，基于相同卫星平台的航天器的振动试验通常表现出相似的振动特性，然而目前的振动试验的数据分析阶段主要是通过单次振动试验获取的单颗航天器的试验数据进行分析，并未考虑卫星平台本身的振动特性。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种航天器结构故障诊断方法、装置、系统和存储介质。
第一方面，本申请实施例提供一种航天器结构故障诊断方法，包括：
获取与第一航天器的至少一个测试通道对应的至少一个第一振动响应数据集，第一振动响应数据集包括对第一航天器进行第一次特征级试验获取的第一共振频率和第一共振峰值，以及对第一航天器进行第二次特征级试验获取的第二共振频率和第二共振峰值，第一航天器为当前正在进行故障诊断的航天器；
确定与每个测试通道对应的第一共振频率漂移数据对和第一共振峰值漂移数据对；
当任一第一共振频率漂移数据对指示的坐标点在预先确定的共振频率漂移包络所在的坐标区域之外时，或者当任一第一共振峰值漂移数据对指示的坐标点在预先确定的共振峰值漂移包络所在的坐标区域之外时，确定第一航天器结构发生故障。
第二方面，本申请实施例提供一种航天器结构故障诊断装置，包括：
获取模块，被配置为获取与第一航天器的至少一个测试通道对应的至少一个第一振动响应数据集，第一振动响应数据集包括对第一航天器进行第一次特征级试验获取的第一共振频率和第一共振峰值，以及对第一航天器进行第二次特征级试验获取的第二共振频率和第二共振峰值，第一航天器为当前正在进行故障诊断的航天器；
第一确定模块，被配置为确定与每个测试通道对应的第一共振频率漂移数据对和第一共振峰值漂移数据对；
第二确定模块，被配置为当任一第一共振频率漂移数据对指示的坐标点在预先确定的共振频率漂移包络所在的坐标区域之外时，或者当任一第一共振峰值漂移数据对指示的坐标点在预先确定的共振峰值漂移包络所在的坐标区域之外时，确定第一航天器结构发生故障。
第三方面，本申请实施例提供一种计算机设备，计算机设备包括：
处理器；
用于存储处理器的可执行指令的存储器；
其中，处理器被配置为执行如第一方面的航天器结构故障诊断方法。
第四方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如第一方面的航天器结构故障诊断方法。
本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本申请实施例提供的航天器结构故障诊断方法、装置、系统和存储介质，可以获取与第一航天器的至少一个测试通道对应的至少一个第一振动响应数据集，确定与每个测试通道对应的第一共振频率漂移数据对和第一共振峰值漂移数据对；当任一第一共振频率漂移数据对指示的坐标点在预先确定的共振频率漂移包络所在的坐标区域之外时，或者当任一第一共振峰值漂移数据对指示的坐标点在预先确定的共振峰值漂移包络所在的坐标区域之外时，确定第一航天器结构发生故障。可以利用卫星平台的振动特征，对采集的第一航天器的振动响应曲线进行分析，提高第一航天器结构的故障检测效率和可靠性。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本申请实施例提供的一种航天器结构故障诊断方法的流程图；
图2为本申请实施例提供的一种确定任一方向的共振频率漂移包络和共振峰值漂移包络方法的流程图；
图3为本申请实施例提供的一种共振峰值漂移包络的坐标示意图；
图4为本申请实施例提供的另一种共振峰值漂移包络的坐标示意图；
图5为本申请实施例提供的一种航天器结构故障诊断装置的结构示意图；
图6为本申请实施例提供的另一种航天器结构故障诊断装置的结构示意图；
图7为本申请实施例提供的一种航天器结构故障诊断系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
本申请实施例提供一种航天器结构故障诊断方法，用于对航天器的振动试验获取的振动响应曲线进行分析，以确定该航天器结构是否发生故障的过程中。在航天器的振动试验过程中，可以在航天器上布设至少一个加速度传感器，每个加速度传感器对应一个测试通道，用于采集振动试验的振动响应曲线。由于航天器的振动试验在以卫星与运载火箭对接面的几何中心为坐标原点的X轴、Y轴、Z轴三个方向上依次进行，在每个方向上，均需要获取每个测试通道采集的振动响应曲线，对该多个振动响应曲线进行分析，当确定每个方向上的振动响应曲线的分析结果为航天器结构无故障时，可确定该航天器结构无故障。
本申请实施例以对获取的任一方向上的振动响应曲线的分析过程为例，对航天器的结构故障检测方法进行说明，该方法可以应用于移动终端设备(例如，智能手机、平板电脑等)，也可应用于固定终端(台式电脑)或服务器中。如图1所示，该方法包括：
步骤101、获取与第一航天器的至少一个测试通道对应的至少一个第一振动响应数据集。
在本申请实施例中，该第一航天器为当前正在进行故障诊断的航天器，在对第一航天器进行第一次特征级试过程中，可以利用从每个测试通道获取的第一振动响应曲线，确定第一共振频率和第一共振峰值，在对第一航天器进行第二次特征级试过程中，可以利用从每个测试通道获取的第二振动响应曲线，确定第二共振频率和第二共振峰值，对于同一测试通道，可以将该第一共振频率、第一共振峰值、第二共振频率和第二共振峰值确定为与该测试通道对应的第一振动响应数据集，并存储该第一振动响应数据集。
在本步骤中，可以获取与该第一航天器的至少一个测试通道对应的至少一个第一振动响应数据集。示例的，假设该第一航天器的测试过程中的测试通道为m个，则可以获取m个第一振动响应数据集。
步骤102、确定与每个测试通道对应的第一共振频率漂移数据对和第一共振峰值漂移数据对。
在本申请实施例中，第一共振频率漂移数据对包括第一共振频率和第一共振频率漂移率，第一共振峰值漂移数据对包括第一共振峰值和第一共振峰值漂移率。
在本步骤中，对于每个测试通道，确定与该测试通道对应的第一共振频率漂移数据对的过程可以包括：确定与该测试通道对应的第二共振频率和第一共振频率的第一共振频率差值；将第一共振频率差值与第一共振频率的比值确定为与该测试通道对应的第一共振频率漂移率；将第一共振频率和第一共振频率漂移率确定为与该测试通道对应的第一共振频率漂移数据对。
确定与该测试通道对应的第一共振峰值漂移数据对的过程可以包括：确定与测试通道对应的第二共振峰值与第一共振峰值的第一共振峰值差值；将第一共振峰值差值与第一共振峰值的比值确定为与该测试通道对应的第一共振峰值漂移率；将第一共振峰值和第一共振峰值漂移率确定为与该测试通道对应的第一共振峰值漂移数据对。
示例的，假设获取了m个测试通道的m个第一振动响应数据集，则可以确定m个第一共振频率漂移数据对和m个第一共振峰值漂移数据对。
步骤103、当任一第一共振频率漂移数据对指示的坐标点在预先确定的共振频率漂移包络所在的坐标区域之外时，或者当任一第一共振峰值漂移数据对指示的坐标点在预先确定的共振峰值漂移包络所在的坐标区域之外时，确定第一航天器结构发生故障。
在本步骤中，需要将确定的第一航天器上与每个测试通道对应的共振频率漂移数据对指示的坐标点，与预先确定的共振频率漂移包络绘制于同一二维坐标系中，将确定的第一航天器上与每个测试通道对应的共振峰值漂移数据对指示的坐标点，与预先确定的共振峰值漂移包络绘制于同一二维坐标系中，当任一共振频率漂移数据对指示的坐标点在预先确定的共振频率漂移包络所在的坐标区域之外时，或者当任一共振峰值漂移数据对指示的坐标点在预先确定的共振峰值漂移包络所在的坐标区域之外时，确定航天器结构发生故障。在该过程中，无需对获取的振动响应曲线进行频谱分析，提高航天器结构故障检测效率。
在本申请实施例中，对于多个振动试验第二航天器，需要建立以卫星与运载火箭对接面的几何中心为坐标原点的X轴、Y轴、Z轴三个方向上的共振频率漂移包络和共振峰值漂移包络。其中，如图2所示，预先确定任一方向的共振频率漂移包络和共振峰值漂移包络的过程可以包括：
步骤S1、选择多个第二航天器，获取与每个第二航天器的至少一个测试通道对应的多个第二振动响应数据集。
在本申请实施例中，第二航天器为历史振动试验中确定的无故障航天器，在对第二航天器的振动试验过程中，对每个第二航天器可以进行第一次特征级试验，获取每个测试通道的第三共振频率和第三共振峰值，以及对每个第二航天器进行第二次特征级试验，获取每个测试通道的第四共振频率和第四共振峰值，对于同一测试通道，可以将该第三共振频率、第三共振峰值、第四共振频率和第四共振峰值确定为与该测试通道对应第二振动响应数据集，并存储该第二振动响应数据集。
在本步骤中，可以选择多个第二航天器，获取每个第二航天器的多个第二振动响应数据集。示例的，假设选择了4个航天器，每个航天器有12个测试通道，则可以获取48个第二振动响应数据集。
示例的，假设预先确定X轴的共振频率漂移包络和共振峰值漂移包络，选取了第二航天器A1、第二航天器A2和第二航天器A3三个第二航天器，每个航天器有12个测试通道，则可以获取48个第二振动响应数据集，如表1所示，表1为获取的与第二航天器A1的12个测试通道对应的12个第二振动响应数据集。其中，序号为测试通道的编号，fi为第i个测试通道的第三共振频率，gi为第i个测试通道的第三共振峰值，fi′为第i个测试通道的第四共振频率，gi′为第i个测试通道的第四共振峰值。例如，f1为18.707，表示第一个测试通道的第三共振峰值为18.707。
表1
序号 f<sub>i</sub> g<sub>i</sub> f<sub>i</sub>′ g<sub>i</sub>′
1 18.707 2.344 18.604 2.308
2 49.340 0.149 49.204 0.145
3 56.650 1.094 56.650 1.068
4 18.707 2.283 18.655 2.243
5 18.759 0.184 18.707 0.203
6 18.552 0.604 18.655 0.636
7 18.707 2.278 18.604 2.235
8 18.759 0.286 18.707 0.292
9 52.578 0.754 52.723 0.733
10 18.707 1.963 18.604 1.947
11 34.930 0.675 34.834 0.669
12 18.863 0.338 18.655 0.338
步骤S2、确定与每个测试通道对应的第二共振频率漂移数据对和第二共振峰值漂移数据对。
在本申请实施例中，第二共振频率漂移数据对包括第三共振频率和第二共振频率漂移率，第二共振峰值漂移数据对包括第三共振峰值和第二共振峰值漂移率。
在本步骤中，可以确定与每个第二航天器的每个测试通道对应的第二共振频率漂移数据对和第二共振峰值漂移数据对，对于任一第二航天器的每个测试通道，确定与该测试通道对应的第二共振频率漂移数据对的过程可以包括：确定与该测试通道对应的第四共振频率和第三共振频率的第二共振频率差值；将第二共振频率差值与第三共振频率的比值确定为与测试通道对应的第二共振频率漂移率；将第三共振频率和第二共振频率漂移率确定为与测试通道对应的第二共振频率漂移数据对。
确定与该测试通道对应的第二共振峰值漂移数据对的过程可以包括：确定与测试通道对应的第四共振峰值与第三共振峰值的第二共振峰值差值；将第二共振峰值差值与第三共振峰值的比值确定为与测试通道对应的第二共振峰值漂移率；将第三共振峰值和第二共振峰值漂移率确定为与测试通道对应的第二共振峰值漂移数据对。
示例的，假设选择了4个航天器，每个航天器有12个测试通道，则可以获取48个第二共振频率漂移数据对和第二共振峰值漂移数据对，如表2所示，表2示出了如表1所示的第二航天器A1的12个测试通道中，第i个测试通道的第二共振频率漂移数据对(fi，
Figure BDA0002562703950000071
)和第二共振峰值漂移数据对(gi，
Figure BDA0002562703950000072
)，其中，
Figure BDA0002562703950000073
为第i个测试通道的第二共振频率漂移率，
Figure BDA0002562703950000074
为第i个测试通道的第二共振峰值漂移率。其中，i＝1,2,…n，n为测试通道总数。例如对于第二航天器A1，该n为12。
表2
Figure BDA0002562703950000075
步骤S3、利用多个第二共振频率漂移数据对拟合共振频率漂移包络。
在本步骤中，可以在获取的多个第二共振频率漂移数据对中，选择第二共振频率漂移率大于最大频率漂移率阈值的多个第二共振频率漂移数据对，组成第一共振频率漂移数据对集合，选择第二共振频率漂移率小于最小频率漂移率阈值的多个第二共振频率漂移数据对，组成第二共振频率漂移数据对集合；利用第一共振频率漂移数据对集合确定共振频率漂移包络的上包络；利用第二共振频率漂移数据对集合确定共振频率漂移包络的下包络。其中，最大频率漂移率阈值和最小频率漂移率阈值可以基于实际需要确定，本申请实施例对此不做限定。
可选的，可以利用最小二乘法拟合共振频率漂移包络的上包络和下包络，建构以第三共振频率f为自变量的共振频率漂移包络的包络线拟合多项式pm(f)
Figure BDA0002562703950000081
其中，ak为多项式中第k项的系数，m为多项式的最高阶数，m小于或者等于测试通道总数n；
对于上包络，该拟合过程可以是，获取第一共振频率漂移数据对集合中的前j个第二共振频率漂移数据对；
在满足
Figure BDA0002562703950000082
时，确定第一拟合多项式pup(f)，该第一拟合多项式pup(f)为共振频率漂移包络的上包络，其中，min表示数值最小化，j小于或者等于小于或者等于测试通道总数n。
对于下包络，该拟合过程可以是，获取第二共振频率漂移数据对集合中的前j个第二共振频率漂移数据对；
在满足
Figure BDA0002562703950000083
时，确定第二拟合多项式plow(f)，该第二拟合多项式plow(f)为共振频率漂移包络的下包络，其中，min表示数值最小化，j小于或者等于小于或者等于测试通道总数n。
步骤S4、利用多个第二共振峰值漂移数据对拟合共振峰值漂移包络。
在本步骤中，可以在获取的多个第二共振峰值漂移数据对中，选择第二共振峰值漂移率大于最大峰值漂移率阈值的多个第二共振峰值漂移数据对，组成第一共振峰值漂移数据对集合，选择第二共振峰值漂移率小于最小峰值漂移率阈值的多个第二共振峰值漂移数据对，组成第二共振峰值漂移数据对集合；利用第一共振峰值漂移数据对集合确定共振峰值漂移包络的上包络；利用第二共振峰值漂移数据对集合确定共振峰值漂移包络的下包络。其中，最大峰值漂移率阈值和最小峰值漂移率阈值可以基于实际需要确定，本申请实施例对此不做限定。
可选的，可以利用最小二乘法拟合共振峰值漂移包络的上包络和下包络，建构以为自变量的共振峰值漂移包络的包络线拟合多项式pm(g)
Figure BDA0002562703950000091
其中，ak为多项式中第k项的系数，m为多项式的最高阶数，m小于或者等于测试通道总数n；
对于上包络，该拟合过程可以是，获取第一共振峰值漂移数据对集合中的前j个第二共振峰值漂移数据对；
在满足
Figure BDA0002562703950000092
时，确定第三拟合多项式pup(g)，该第三拟合多项式pup(g)为共振峰值漂移包络的上包络，其中，min表示数值最小化，j小于或者等于小于或者等于测试通道总数n。
对于下包络，该拟合过程可以是，获取第二共振峰值漂移数据对集合中的前j个第二共振峰值漂移数据对；
在满足
Figure BDA0002562703950000093
时，确定第四拟合多项式plow(g)，该第四拟合多项式plow(g)为共振峰值漂移包络的下包络，其中，min表示数值最小化，j小于或者等于小于或者等于测试通道总数n。
示例的，如图3所示，图3为基于选择的4个航天器的48个第二共振峰值漂移数据对确定的X轴的部分共振峰值漂移包络的坐标示意图，其中，横坐标为第三共振峰值g，纵坐标为第二共振峰值漂移率errg，上包络E1为Pup(g)＝a1g3+a2g2+a3g+a4，其中a1＝1.277e-4，a2＝-0.03529，a3＝2.726，a4＝-46.95，下包络E2为Plow(g)＝a′1g3+a′2g2+a′3g+a′4，其中a′1＝-7.919e-4,a′2＝0.0224,a′3＝-1.83,a′4＝28.2。
将上述步骤102中确定的m个第一共振峰值漂移数据对指示的坐标点绘制于如图3所示的共振峰值漂移包络的坐标系中，如图4所示，该第一共振峰值漂移数据对(78，-0.180)和(58，0.237)在该X轴的部分共振峰值漂移包络所在的坐标区域之外，则确定该第一航天器结构发生故障。
需要说明的是，在本申请实施例中，在预先确定任一方向的共振频率漂移包络和共振峰值漂移包络的过程中，执行上述步骤S3和S4的先后顺序可以进行调整，并不影响本申请实施例中对共振频率漂移包络和共振峰值漂移包络的确定的结果。
综上所述，本申请实施例提供的航天器结构故障诊断方法，可以获取与第一航天器的至少一个测试通道对应的至少一个第一振动响应数据集，确定与每个测试通道对应的第一共振频率漂移数据对和第一共振峰值漂移数据对；当任一第一共振频率漂移数据对指示的坐标点在预先确定的共振频率漂移包络所在的坐标区域之外时，或者当任一第一共振峰值漂移数据对指示的坐标点在预先确定的共振峰值漂移包络所在的坐标区域之外时，确定第一航天器结构发生故障。可以利用卫星平台的振动特征，对采集的第一航天器的振动响应曲线进行分析，提高第一航天器结构的故障检测效率和可靠性。
本申请实施例提供一种航天器结构故障诊断装置，如图5所示，该装置20，包括：
获取模块201，被配置为获取与第一航天器的至少一个测试通道对应的至少一个第一振动响应数据集，第一振动响应数据集包括对第一航天器进行第一次特征级试验获取的第一共振频率和第一共振峰值，以及对第一航天器进行第二次特征级试验获取的第二共振频率和第二共振峰值，第一航天器为当前正在进行故障诊断的航天器；
第一确定模块202，被配置为确定与每个测试通道对应的第一共振频率漂移数据对和第一共振峰值漂移数据对；
第二确定模块203，被配置为当任一第一共振频率漂移数据对指示的坐标点在预先确定的共振频率漂移包络所在的坐标区域之外时，或者当任一第一共振峰值漂移数据对指示的坐标点在预先确定的共振峰值漂移包络所在的坐标区域之外时，确定第一航天器结构发生故障。
可选的，如图6所示，该装置20，还包括第三确定模块204，被配置为：
选择多个第二航天器，获取与每个第二航天器的至少一个测试通道对应的多个第二振动响应数据集，第二振动响应数据集包括对第二航天器进行第一次特征级试验获取的第三共振频率和第三共振峰值，以及对第二航天器进行第二次特征级试验获取的第四共振频率和第四共振峰值，第二航天器为历史振动试验中确定无故障的航天器；
确定与每个测试通道对应的第二共振频率漂移数据对和第二共振峰值漂移数据对；
利用多个第二共振频率漂移数据对拟合共振频率漂移包络；
利用多个第二共振峰值漂移数据对拟合共振峰值漂移包络。
可选的，第一确定模块202，还被配置为：
对于每个测试通道，确定与测试通道对应的第二共振频率和第一共振频率的第一共振频率差值；
将第一共振频率差值与第一共振频率的比值确定为与测试通道对应的第一共振频率漂移率；
将第一共振频率和第一共振频率漂移率确定为与测试通道对应的第一共振频率漂移数据对；
和，确定与测试通道对应的第二共振峰值与第一共振峰值的第一共振峰值差值；
将第一共振峰值差值与第一共振峰值的比值确定为与测试通道对应的第一共振峰值漂移率；
将第一共振峰值和第一共振峰值漂移率确定为与测试通道对应的第一共振峰值漂移数据对。
可选的，第三确定模块204，还被配置为：
对于每个测试通道，确定与测试通道对应的第四共振频率和第三共振频率的第二共振频率差值；
将第二共振频率差值与第三共振频率的比值确定为与测试通道对应的第二共振频率漂移率；
将第一共振频率和第二共振频率漂移率确定为与测试通道对应的第二共振频率漂移数据对；
和，确定与测试通道对应的第四共振峰值与第三共振峰值的第二共振峰值差值；
将第二共振峰值差值与第三共振峰值的比值确定为与测试通道对应的第二共振峰值漂移率；
将第三共振峰值和第二共振峰值漂移率确定为与测试通道对应的第二共振峰值漂移数据对。
可选的，第三确定模块204，还被配置为：
在多个第二共振频率漂移数据对中，选择第二共振频率漂移率大于最大频率漂移率阈值的多个第二共振频率漂移数据对，组成第一共振频率漂移数据对集合，选择第二共振频率漂移率小于最小频率漂移率阈值的多个第二共振频率漂移数据对，组成第二共振频率漂移数据对集合；
利用第一共振频率漂移数据对集合确定共振频率漂移包络的上包络；
利用第二共振频率漂移数据对集合确定共振频率漂移包络的下包络。
可选的，第三确定模块204，还被配置为：
在多个第二共振峰值漂移数据对中，选择第二共振峰值漂移率大于最大峰值漂移率阈值的多个第二共振峰值漂移数据对，组成第一共振峰值漂移数据对集合，选择第二共振峰值漂移率小于最小峰值漂移率阈值的多个第二共振峰值漂移数据对，组成第二共振峰值漂移数据对集合；
利用第一共振峰值漂移数据对集合确定共振峰值漂移包络的上包络；
利用第二共振峰值漂移数据对集合确定共振峰值漂移包络的下包络。
综上所述，本申请实施例提供的航天器结构故障诊断装置，可以获取与第一航天器的至少一个测试通道对应的至少一个第一振动响应数据集，确定与每个测试通道对应的第一共振频率漂移数据对和第一共振峰值漂移数据对；当任一第一共振频率漂移数据对指示的坐标点在预先确定的共振频率漂移包络所在的坐标区域之外时，或者当任一第一共振峰值漂移数据对指示的坐标点在预先确定的共振峰值漂移包络所在的坐标区域之外时，确定第一航天器结构发生故障。可以利用卫星平台的振动特征，对采集的第一航天器的振动响应曲线进行分析，提高第一航天器结构的故障检测效率和可靠性。
图7是根据一示例性实施例示出的一种计算机系统300，该计算机系统包括中央处理单元(CPU)301，其可以根据存储在只读存储器(ROM)302中的程序或者从存储部分加载到随机访问存储器(RAM)303中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM303中，还存储有系统操作所需的各种程序和数据。CPU301、ROM302以及RAM303通过总线304彼此相连。输入/输出(I/O)接口305也连接至总线304。
以下部件连接至I/O接口305：包括键盘、鼠标等的输入部分306；包括诸如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)等以及扬声器等的输出部分；包括硬盘等的存储部分308；以及包括诸如LAN卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分309。通信部分309经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器也根据需要连接至I/O接口305。可拆卸介质311，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器310上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分308。
特别地，根据本申请的实施例，上文图1至图2描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本申请的各个实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质被安装。在该计算机程序被中央处理单元(CPU)301执行时，执行本申请的系统中限定的上述功能。
需要说明的是，本申请所示的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本申请中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本申请中，计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
附图中的流程图和框图，图示了按照本申请各种实施例的方法、装置和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，上述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图或流程图中的每个方框、以及框图或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
描述于本申请实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现，所描述的单元也可以设置在处理器中。其中，这些单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定。所描述的单元或模块也可以设置在处理器中，例如，可以描述为：一种处理器包括获取模块、第一确定模块和第二确定模块。其中，这些单元或模块的名称在某种情况下并不构成对该单元或模块本身的限定，例如，获取模块还可以被描述为“用于获取与第一航天器的至少一个测试通道对应的至少一个第一振动响应数据集的获取模块”。
作为另一方面，本申请还提供了一种计算机可读介质，该计算机可读介质可以是上述实施例中描述的电子设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被一个该电子设备执行时，使得该电子设备实现如上述实施例中所述的航天器结构故障诊断方法。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种航天器结构故障诊断方法，其特征在于，包括：
获取与第一航天器的至少一个测试通道对应的至少一个第一振动响应数据集，所述第一振动响应数据集包括对所述第一航天器进行第一次特征级试验获取的第一共振频率和第一共振峰值，以及对所述第一航天器进行第二次特征级试验获取的第二共振频率和第二共振峰值，所述第一航天器为当前正在进行故障诊断的航天器；
确定与每个所述测试通道对应的第一共振频率漂移数据对和第一共振峰值漂移数据对；
当任一所述第一共振频率漂移数据对指示的坐标点在预先确定的共振频率漂移包络所在的坐标区域之外时，或者当任一所述第一共振峰值漂移数据对指示的坐标点在预先确定的共振峰值漂移包络所在的坐标区域之外时，确定所述第一航天器结构发生故障。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定共振频率漂移包络和共振峰值漂移包络，包括：
选择多个第二航天器，获取与每个所述第二航天器的至少一个测试通道对应的多个第二振动响应数据集，所述第二振动响应数据集包括对所述第二航天器进行第一次特征级试验获取的第三共振频率和第三共振峰值，以及对所述第二航天器进行第二次特征级试验获取的第四共振频率和第四共振峰值，所述第二航天器为历史振动试验中确定无故障的航天器；
确定与每个所述测试通道对应的第二共振频率漂移数据对和第二共振峰值漂移数据对；
利用多个所述第二共振频率漂移数据对拟合共振频率漂移包络；
利用多个所述第二共振峰值漂移数据对拟合共振峰值漂移包络。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定与每个所述测试通道对应的第一共振频率漂移数据对和第一共振峰值漂移数据对，包括：
对于每个所述测试通道，确定与所述测试通道对应的所述第二共振频率和所述第一共振频率的第一共振频率差值；
将所述第一共振频率差值与所述第一共振频率的比值确定为与所述测试通道对应的第一共振频率漂移率；
将所述第一共振频率和所述第一共振频率漂移率确定为与所述测试通道对应的第一共振频率漂移数据对；
和，确定与所述测试通道对应的所述第二共振峰值与所述第一共振峰值的第一共振峰值差值；
将所述第一共振峰值差值与所述第一共振峰值的比值确定为与所述测试通道对应的第一共振峰值漂移率；
将所述第一共振峰值和所述第一共振峰值漂移率确定为与所述测试通道对应的第一共振峰值漂移数据对。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定与每个所述测试通道对应的第二共振频率漂移数据对和第二共振峰值漂移数据对，包括：
对于每个所述测试通道，确定与所述测试通道对应的所述第四共振频率和所述第三共振频率的第二共振频率差值；
将所述第二共振频率差值与所述第三共振频率的比值确定为与所述测试通道对应的第二共振频率漂移率；
将所述第一共振频率和所述第二共振频率漂移率确定为与所述测试通道对应的第二共振频率漂移数据对；
和，确定与所述测试通道对应的所述第四共振峰值与所述第三共振峰值的第二共振峰值差值；
将所述第二共振峰值差值与所述第三共振峰值的比值确定为与所述测试通道对应的第二共振峰值漂移率；
将所述第三共振峰值和所述第二共振峰值漂移率确定为与所述测试通道对应的第二共振峰值漂移数据对。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述利用所述共振频率漂移数据对集合拟合共振频率漂移包络，包括：
在多个所述第二共振频率漂移数据对中，选择所述第二共振频率漂移率大于最大频率漂移率阈值的多个所述第二共振频率漂移数据对，组成第一共振频率漂移数据对集合，选择所述第二共振频率漂移率小于最小频率漂移率阈值的多个所述第二共振频率漂移数据对，组成第二共振频率漂移数据对集合；
利用所述第一共振频率漂移数据对集合确定所述共振频率漂移包络的上包络；
利用所述第二共振频率漂移数据对集合确定所述共振频率漂移包络的下包络。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述利用多个所述第二共振峰值漂移数据对拟合所述共振峰值漂移包络，包括：
在多个所述第二共振峰值漂移数据对中，选择所述第二共振峰值漂移率大于最大峰值漂移率阈值的多个所述第二共振峰值漂移数据对，组成第一共振峰值漂移数据对集合，选择所述第二共振峰值漂移率小于最小峰值漂移率阈值的多个所述第二共振峰值漂移数据对，组成第二共振峰值漂移数据对集合；
利用所述第一共振峰值漂移数据对集合确定所述共振峰值漂移包络的上包络；
利用所述第二共振峰值漂移数据对集合确定所述共振峰值漂移包络的下包络。
7.一种航天器结构故障诊断装置，其特征在于，包括：
获取模块，被配置为获取与第一航天器的至少一个测试通道对应的至少一个第一振动响应数据集，所述第一振动响应数据集包括对所述第一航天器进行第一次特征级试验获取的第一共振频率和第一共振峰值，以及对所述第一航天器进行第二次特征级试验获取的第二共振频率和第二共振峰值，所述第一航天器为当前正在进行故障诊断的航天器；
第一确定模块，被配置为确定与每个所述测试通道对应的第一共振频率漂移数据对和第一共振峰值漂移数据对；
第二确定模块，被配置为当任一所述第一共振频率漂移数据对指示的坐标点在预先确定的共振频率漂移包络所在的坐标区域之外时，或者当任一所述第一共振峰值漂移数据对指示的坐标点在预先确定的共振峰值漂移包络所在的坐标区域之外时，确定所述第一航天器结构发生故障。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述系统还包括，第三确定模块，被配置为：
选择多个第二航天器，获取与每个所述第二航天器的至少一个测试通道对应的多个第二振动响应数据集，所述第二振动响应数据集包括对所述第二航天器进行第一次特征级试验获取的第三共振频率和第三共振峰值，以及对所述第二航天器进行第二次特征级试验获取的第四共振频率和第四共振峰值，所述第二航天器为历史振动试验中确定无故障的航天器；
确定与每个所述测试通道对应的第二共振频率漂移数据对和第二共振峰值漂移数据对；
利用多个所述第二共振频率漂移数据对拟合共振频率漂移包络；
利用多个所述第二共振峰值漂移数据对拟合共振峰值漂移包络。
9.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括：
处理器；
用于存储所述处理器的可执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为执行权利要求1-6任一项所述的航天器结构故障诊断方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，
所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-6任一项所述的航天器结构故障诊断方法。
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